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1、武汉理工大学基于MATLAB的语音信号处理课程设计说明书课程设计任务书学生姓名：陈欢 专业班级： 通信0902班 指导教师：徐文君 工作单位： 信息工程学院 题 目: 基于MATLAB的语音信号处理设计任务与要求:1、Matlab的基本运算（1） 极限的计算、微分的计算、积分的计算、级数的计算、求解代数方程、求解常微分方程；（2） 矩阵的最大值、最小值、均值、方差、转置、逆、行列式、特征值的计算、矩阵的相乘、右除、左除、幂运算；2、基于MATLAB的语音信号处理（1）完成语音信号的采集，利用windows自带的录音机或其他软件，录制一段午语音，时间在1s以内，并对信号进行采样，画出采样信号的时
2、域和频域波、（2）要求用窗函数法和双线性变换法设计三种数字滤波器 （3）用设计好滤波器的对语音信号进行滤波处理，画出处理后的时域和频域波形。（4）对滤波前后的语音信号频谱进行对比，并对设计结果进行分析。参考文献：1、易克初，田斌，付强.语音信号处理.北京：国防工业出版社，2000年2、贾永红.数字图像处理.武汉大学出版社，2003年9月时间安排：第16周安排任务，分组。第17周设计仿真，撰写报告。第18周完成设计，提交报告，答辩。指导教师签名： 2011 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 2011 年 月 日目录摘要1ABSTRACT21 课程设计的基本原理31.1 设计要求31.1.1
3、采用MATLAB基本运算如下31.1.2 基于MATLAB的语音信号处理31.2.Matlab的基本运算41.2.1极限的计算41.2.2微分的计算41.2.3积分的计算51.2.4 级数的计算51.2.5 求解代数方程51.2.6 求解常微分方程61.2.7 矩阵的基本运算61.2.8 多项式的基本运算61.3 语音信号的录入与打开81.4 时域信号的FFT分析81.5 数字滤波器设计原理81.5.1 用窗函数法设计FIR滤波器91.5.2 用双线性变换法设计IIR数字滤波器92 语音信号分析和处理过程102.1 语音信号的采集102.2 窗函数法设计112.2.1窗函数法低通滤波器112.
4、2.2 窗函数法高通滤波器142.2.3 窗函数法带通滤波器152.3双极性变换法设计162.3.1 双极性变换法设计低通滤波器182.3.2 双极性变换法设计高通滤波器202.3.3 双极性变换法设计带通滤波器222.4 结果分析243 总结25参考文献26摘要MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、
5、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。关键字：MATLAB、矩阵运算、图像处理ABSTRACTMATLAB is Matri
6、x lab (Matrix Laboratory) abbreviation, and Mathematica, Maple and called three mathematical software. It in math class technology applications in the numerical calculation is second to none. MATLAB matrix operations can be drawn function and data, and realize the algorithm, create the user interfac
7、e, the link to the rest of the programming language procedure, etc. Are mainly used in the engineering, control design, signal processing and communication, image processing and signal detection, financial modeling design and analysis, etc.MATLAB unit is the basic data of the matrix, its instruction
8、 expression and mathematics, engineering in the form of common is very similar, so MATLAB to the solution to problems than with C, FORTRAN language such as the same things simple, and mathwork also absorbed like Maple software such as the advantages of the MATLAB to become a powerful mathematical so
9、ftware. In the new version joining in the C, FORTRAN, C + +, JAVA support. Can directly calls, users can take the practical program written into MATLAB function library to their future calls, moreover many of MATLAB lovers are writing some classic program, users can directly download can use.Key wor
10、d: MATLAB, matrix computation, image processing1 课程设计的基本原理1.1 设计要求1.1.1 采用MATLAB基本运算如下（3） 极限的计算、微分的计算、积分的计算、级数的计算、求解代数方程、求解常微分方程；（4） 矩阵的最大值、最小值、均值、方差、转置、逆、行列式、特征值的计算、矩阵的相乘、右除、左除、幂运算；（5） 多项式加减乘除运算、多项式求导、求根和求值运算、多项式的部分分式展开、多项式的拟合、插值运算。1.1.2 基于MATLAB的语音信号处理（1）.完成语音信号的采集，利用windows自带的录音机或其他软件，录制一段午语音，时间在
11、1s以内，并对信号进行采样，画出采样信号的时域和频域波形。（2）.要求用窗函数法和双线性变换法设计以下三种数字滤波器，其性能指标如下a.低通滤波器性能指标 fb=1000hz ,fc=1200hz ,最大衰减As=1000db ,最小衰减fb=1000hz ；b.高通滤波器性能指标fs=4800hz,fb=5000hz, 最大衰减 As=100db ，最小衰减Ap=1db ； c.带通滤波器性能指标 fb1=1200hz，fb2=3000hz ， fc1=1000hz, fc2=3200hz，最大衰减 As=100db ，最小衰减Ap=1db ； (3)用设计好滤波器的对语音信号进行滤波处理，
12、画出处理后的时域和频域波形。(4).对滤波前后的语音信号频谱进行对比，并对设计结果进行分析。1.2.Matlab的基本运算1.2.1极限的计算MATLAB提供的命令函数limit()可以完成极限运算，其调用格式如下：limit(F,x,a,left)该命令对表达式F求极限，独立变量x从左边趋于a，函数中除F外的参数均可省略，left可换成right。举例如下：F=sym(1+a/x)x)F =(a/x + 1)xlimit(F,x,inf,left)ans =exp(a)1.2.2微分的计算MATLAB提供的函数diff()可以完成对给定函数求导函数的运算，其调用格式如下：Diff(fun,x
13、,n)其意义是求函数fun关于变量x的n阶导数，n为1时可省略。clear syms x y=log(x+2)/(1-x); dy=diff(y,x)dy =(1/(x - 1) - (x + 2)/(x - 1)2)*(x - 1)/(x + 2) dy3=diff(y,x,3)dy3 =(2*(1/(x - 1) - (x + 2)/(x - 1)2)*(x - 1)/(x + 2)3 - (2*(2/(x - 1)2 - (2*(x + 2)/(x - 1)3)/(x + 2) - (2*(1/(x - 1) - (x + 2)/(x - 1)2)/(x + 2)2 + (2*(2/(x
14、 - 1)2 - (2*(x + 2)/(x - 1)3)*(x - 1)/(x + 2)2 + (6/(x - 1)3 - (6*(x + 2)/(x - 1)4)*(x - 1)/(x + 2) pretty(dy3) %其功能是使它作用的表达式更符合数学上的书写习惯1.2.3积分的计算int(f)函数f对符号变量x或接近字母x的符号变量求不定积分； int(f,t)函数f对符号变量t 求不定积分； int(f,a,b)函数f 对符号变量x 或接近字母x的符号变量求从a到b的定积分； int(f,t,a,b)函数f 对符号变量t 求从a 到b 的定积分。 syms a x f=sin(a*
15、x) g=int(f,0,pi) f =sin(a*x)g =(2*sin(pi*a)/2)2)/a1.2.4 级数的计算MATLAB中级数常用函数为symsum，格式如下：r = symsum(s)；r = symsum(s,v)；r = symsum(s,a,b)；r = symsum(s,v,a,b)函数表达的意义是表达式s关于变量v从a到b求和。taylor(f,n,a)函数f 对符号变量x （或最接近字母x 的符号变量）在a 点的n-1阶泰勒多项式（n 缺省时值为6，a 缺省值为0） taylor(sin(x) ans =x5/120 - x3/6 + x1.2.5 求解代数方程在MATLAB中，我们使用solve
