matlab音频降噪专业课程设计方案报告.doc
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1、燕山大学医学软件课程设计说明书题目:基于MATLAB巴特沃斯滤波器音频去噪GUI设计学院(系): 电气工程学院 年级专业: 13级生物医学工程 2 班 学 号: 1 学生姓名: 魏鑫 指导老师: 许全盛 院(系):电气工程学院 基层教学单位:生物医学工程系 学 号1学生姓名魏鑫专业(班级)13级生物医学工程2班设计题目基于MATLAB音频去噪GUI设计设计技术参数通带截止频率fp=2700;阻带截止频率fs=3000;采样频率FS=48000;通带衰减小于1dB;阻带衰减大于10dB;设计要求1. 实现用MATLAB导入音频;2. 对音频进行频谱分析;3. 设计滤波器去噪并对含噪信号进行滤波并
2、进行功率谱分析;4. 设计能实现上述功效GUI;工作量1.完成音频录入及频谱分析相关程序编写和调试;2.设计滤波器去噪;3.用MATLAB软件做GUI界面设计;工作计划11.21-11.24 MATLAB软件中GUIDE工具箱使用11.25-11.29 各处理算法模块编程实现11.30-12.1 整体程序联调12.2 撰写课程设计说明书,答辩参考资料 1. 陈怀琛 吴大正 MATLAB及在电子信息课程中应用M 北京 电子工业出版社 . 章节2.4; 2. 陈亚勇 MATLAB信号处理详解M 北京:人民邮电出版社 . 第十章; 3.张康 刘雅 基于Matlab巴特沃斯数字低通滤波器设计J 计算机
3、和现代化 12期 98-100页指导老师签字许全盛基层教学单位主任签字彭勇目录一、 设计目标意义.11.1 绪论.11.2 设计目标.11.3 意义.1二、设计内容.22.1 设计原理.22.2 设计内容.2三、设计过程及结果分析.33.1 设计步骤.33.2 MATLAB程序及结果.33.3 结果分析.8 四、总结.9五、参考文件.10 一、设计目标意义1.1 绪论语音是语言声学表现,是人类交流信息最自然、最有效、最方便手段。伴随社会文化进步和科学技术发展,人类开始进入了信息化时代,用现代手段研究语音处理技术,使大家能愈加有效地产生、传输、存放、和获取语音信息,这对于促进社会发展含有十分关键
4、意义,所以,语音信号处理正越来越受到大家关注和广泛研究。1.2 设计目标(1)掌握数字信号处理基础概念,基础理论和基础方法。(2)熟悉离散信号和系统时域特征。(3)掌握序列快速傅里叶变换方法。(4)学会MATLAB使用,掌握MATLAB程序设计方法。(5)掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。(6)掌握滤波器网络结构。(7)掌握MATLAB设计IIR、FIR数字滤波器方法和对信号进行滤波方法。1.3 意义语音信号处理是一门比较实用电子工程专业课程,语音是人类获取信息关键起源和利用信息关键手段。经过语言相互传输信息是人类最关键基础功效之一。语言是人类特有功效,它是发明和记载几千年人类文明史
5、根本手段,没有语言就没有今天人类文明。语音是语言声学表现,是相互传输信息最关键手段,是人类最关键、最有效、最常见和最方便交换信息形式。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理一门学科,它是一门新兴学科,同时又是综合性多学科领域和包含面很广交叉学科。二、设计内容 2.1 设计原理(1)截取视频片段声音作为语音信号(2)生成余弦噪声信号加到语音信号中,得到被污染语音信号。(3)设计巴特沃思滤波器(低通、带通、高通)对被污染语音信号滤波,滤掉对应噪音信号,得到符合要求语音信号。语音信号频谱范围关键为700HZ左右,所以,在设计低通滤波器时,应把噪声频谱设定在5000HZ以上,这么,经过
6、低通滤波器,即可滤除噪声信号从而还原语音信号。2.2 设计内容设计IIR数字滤波器基础思想设计IIR数字滤波器方法关键有基于冲激响应不变法IIR数字滤波器设计,基于双线性Z变换法IIR数字滤波器设计,数字高通、带通及带阻IIR滤波器设计,基于MATLAB函数直接设计IIR数字滤波器。本试验中采取双线性变换法变换巴特沃思数字滤波器2.2.1巴特沃思低通数字滤波器(1)选择准备好声音片段作为语音信号(用以下语句调用x,FS=audioread(voice.wav))。(2)给信号加一个大频率噪声(取噪声频率远大于语音信号最大频率),产生污染信号。(3)设计一个巴特沃思低通滤波器,通带范围包含语音信
7、号,阻带频率设定为小于噪声信号频率。(4)将设计好巴特沃思低通滤波器滤除被噪声污染后语音信号。还原语音信号。2.2.2巴特沃思高通数字滤波器(1) 选择准备好声音片段作为语音信号(用以下语句调用x,FS=audioread(voice.wav))。(2)给信号加一个大频率噪声(取噪声频率远大于语音信号最大频率),产生污染信号。(3)设计一个巴特沃思高通滤波器,通带范围包含语音信号,阻带频率设定为小于噪声信号频率。(4)将设计好巴特沃思低通滤波器滤除语音信号,保留噪声信号。2.2.3巴特沃思带通数字滤波器(1) 选择准备好声音片段作为语音信号(用以下语句调用x,FS=audioread(voic
8、e.wav))。(2)给信号加一个小频率或大频率噪声(取噪声频率远小于语音信号最小频率或大于语音信号最大频率),产生污染信号。本试验取小频率噪声信号。(3)设计一个巴特沃思带通滤波器,通带范围包含语音信号,阻带频率设定为不包含噪声信号频率。(4)将设计好巴特沃思带通滤波器滤除被噪声污染后语音信号。还原语音信号。三、设计过程及结果分析3.1 设计步骤(1)语音信号采集从视频截取一段语音片段。然后在MATLAB软件平台下,利用函数audioread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。经过audioread函数使用,要求了解采样频率、采样位数等概念。audioread函数调用格式:x=aud
9、ioread(file),读取file所要求wav文件,返回采样值放在向量y中。x,FS=audioread(file),采样值放在向量x中,FS表示采样频率(Hz)。x=audioread(file,N1,N2),读取从N1点到N2点采样值放在向量x中。(2)语音信号频谱分析要求首先画出语音信号时域波形;然后对语音信号进行频谱分析,在MATLAB中,能够利用函数fft对信号进行快速付立叶变换,得到信号频谱特征;从而加深对频谱特征了解。(3)设计数字滤波器和画出频率响应依据语音信号特点给出相关滤波器性能指标,比如:1)低通滤波器性能指标,fp=3200 Hz,fc=3500 Hz, As=10
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