基于MATLAB的聲音的延遲與混響課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題 目:基于matlab的聲音延遲與混響 初始條件: matlab軟件 數(shù)字信號(hào)處理與聲音處理基礎(chǔ)知識(shí)要求完成的主要任務(wù): 較全面了解常用的數(shù)據(jù)分析與處理原理及方法； 能夠運(yùn)用相關(guān)軟件進(jìn)行模擬分析； 掌握基本的文獻(xiàn)檢索和文獻(xiàn)閱讀的方法； 提高正確地撰寫(xiě)論文的基本能力。參考書(shū)目:1.劉泉，數(shù)字信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)（第二版），電子工業(yè)出版社，2009； 2張雄偉，dsp集成開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例，第1版，電子工業(yè)出版社，2002；3. 張洪濤等，數(shù)字信號(hào)處理，第一版，華中科技大學(xué)出版社，20074. 彭啟琮等，dsp技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，第二版，高等教育出版社，20075. 楊述斌等，數(shù)字信號(hào)處理

2、實(shí)踐教程，第一版，華中科技大學(xué)出版社，2007時(shí)間安排17周 仿真設(shè)計(jì)18周 鑒主15樓答辯指導(dǎo)教師簽名：_ 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名：_ 年 月 日目錄摘要31 緒論51.1設(shè)計(jì)任務(wù)51.2 設(shè)計(jì)要求62 設(shè)計(jì)的總體方案與原理72.1 設(shè)計(jì)的總體方案圖72.2 程序流程圖82.3 設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理92.3.1 信號(hào)采樣92.3.2 混響與延時(shí)92.3.3 離散傅立葉變換102.3.4 濾波器設(shè)計(jì)113 程序設(shè)計(jì)的步驟和過(guò)程133.1 原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形和頻譜133.2 采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜133.3 對(duì)采樣后的信號(hào)延時(shí)143.4 對(duì)采樣后的信號(hào)混響143.5 單回聲濾波器

3、程序設(shè)計(jì)153.6 多重回聲濾波器程序設(shè)計(jì)153.7 無(wú)限個(gè)回聲濾波器程序設(shè)計(jì)163.8 全通結(jié)構(gòu)濾波器程序設(shè)計(jì)174 結(jié)果分析與體會(huì)185 設(shè)計(jì)心得體會(huì)256 主要參考文獻(xiàn)26附錄：仿真總程序27摘要數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)自誕生以來(lái)，有了快速的發(fā)展，主要是研究用數(shù)字或符號(hào)序列表示和處理信號(hào)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本次設(shè)計(jì)是用matlab語(yǔ)言對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣分析，并設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，比較濾波前后信號(hào)特性的變化。用matlab開(kāi)發(fā)環(huán)境設(shè)計(jì)用戶(hù)圖形界面使布局編程簡(jiǎn)化。abstractdigital signal processing technology since its birth h

4、ad rapid development. the technology is to study the sequence of numbers or symbols used to represent and signal processing, it is widely used in various field. the design is to use thematlab language sampling and analysis of voice signal, and digital design for signal filtering, comparing before an

5、d after filtering the signal properties change .gui interface provided with matlab development environment for designing the layout of graphical user interface makes programming simpler.1 緒論 數(shù)字信號(hào)處理是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興而古老的學(xué)科，它在新的領(lǐng)域如生物醫(yī)學(xué)工程、聲學(xué)、雷達(dá)、地震不、語(yǔ)音通信、數(shù)據(jù)通信、核科學(xué)等學(xué)科發(fā)揮著重要的作用，而它所采用的各種方法及眾多應(yīng)用已有悠久的歷史；同

6、時(shí)也是一門(mén)具有很強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，且理論和技術(shù)發(fā)展都十分迅速的前沿性學(xué)科。隨著數(shù)字化時(shí)代的來(lái)臨，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而生產(chǎn)發(fā)展需求的與日俱增，促進(jìn)了數(shù)字信號(hào)處理學(xué)科的發(fā)展，產(chǎn)生了各種巧妙的信號(hào)處理算法；特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，為數(shù)字信號(hào)處理增添了巨大的生命力。數(shù)字信號(hào)處理主要是研究用數(shù)字或符號(hào)序列表示和處理信號(hào)。處理的目的可以是削弱信號(hào)中的多余內(nèi)容，濾除混雜的噪聲和干擾，或者是將信號(hào)變換為容易分析和識(shí)別的形式，便于估計(jì)和選擇它的特征參數(shù)。例如通過(guò)分析和運(yùn)算，可以估計(jì)腦電圖或心電圖中的某種特征參數(shù)，幫助醫(yī)生查找病因和分析病情，確定合理的治療方案；又如，信號(hào)在傳輸時(shí)，要受到各種干擾，包括失真、衰落

7、和混入的背景噪聲，信號(hào)處理要排除這些干擾。聲音信號(hào)是一維連續(xù)信號(hào),而計(jì)算機(jī)只能處理離散信號(hào)。為了從離散信號(hào)還原連續(xù)信號(hào),根據(jù)采樣定理,可以確定采樣頻率的最小值。wav文件是一種數(shù)字聲音文件格式,本課程設(shè)計(jì)基于matlab分析了wav聲音文件頻譜與聲音的關(guān)系。通過(guò)采集個(gè)人的一段聲音進(jìn)行頻譜分析等處理，然后設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器處理這個(gè)原始聲音的wav文件,并比較濾波以后輸出聲音信號(hào)與原聲音信號(hào)的異同。1.1設(shè)計(jì)任務(wù)(1)利用windows下的錄音機(jī)或其他軟件，錄制一段自己的語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)間控制在1s左右，并對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行采樣。(2)語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析，畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖。(3)將信號(hào)加

8、入延時(shí)和混響，再分析其頻譜，并與原始信號(hào)頻譜進(jìn)行比較。(4)設(shè)計(jì)幾種特殊類(lèi)型的濾波器：?jiǎn)位芈暈V波器，多重回聲濾波器，無(wú)限個(gè)回聲濾波器，全通結(jié)構(gòu)的混響器，并畫(huà)出濾波器的頻域響應(yīng)。(5)用自己設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)采集的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波。(6)分析得到信號(hào)的頻譜，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化。(7)回放語(yǔ)音信號(hào)。1.2 設(shè)計(jì)要求(1)熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。(2)熟悉語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)。(3)掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念，基本理論和基本方法。(4)掌握序列快速傅里葉變換方法。(5)學(xué)會(huì)matlab的使用，掌握matlab的程序設(shè)計(jì)方法。(6)掌握matlab設(shè)

9、計(jì)各種數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法2 設(shè)計(jì)的總體方案與原理2.1 設(shè)計(jì)的總體方案圖語(yǔ)音信號(hào)的延時(shí)和混響設(shè)計(jì)方案框圖12.2 程序流程圖語(yǔ)音信號(hào)的延時(shí)和混響設(shè)計(jì)程序流程圖22.3 設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理2.3.1 信號(hào)采樣（1）采樣頻率采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本，采樣頻率越高，即采樣的間隔時(shí)間越短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對(duì)聲音波形的表示也越精確。只有采樣頻率高于聲音信號(hào)最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號(hào)表示的聲音還原成為原來(lái)的聲音。（2）采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，用來(lái)衡量聲音波動(dòng)變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。聲卡

10、的位客觀地反映了數(shù)字聲音信號(hào)對(duì)輸入聲音信號(hào)描述的準(zhǔn)確程度。聲卡的主要的作用之一是對(duì)聲音信息進(jìn)行錄制與回放，在這個(gè)過(guò)程中采樣的位數(shù)和采樣的頻率決定了聲音采集的質(zhì)量。2.3.2 混響與延時(shí)(1)混響效果主要是用于增加音源的融合感。自然音源的延時(shí)聲陣列非常密集、復(fù)雜，所以模擬混響效果的程序也復(fù)雜多變。常見(jiàn)參數(shù)有以下幾種：混響時(shí)間：能逼真的模擬自然混響的數(shù)碼混響器上都有一套復(fù)雜的程序，其上雖然有很多技術(shù)參數(shù)可調(diào)，然而對(duì)這些技術(shù)參數(shù)的調(diào)整都不會(huì)比原有的效果更為自然，尤其是混響時(shí)間。高頻滾降：此項(xiàng)參數(shù)用于模擬自然混響當(dāng)中，空氣對(duì)高頻的吸收效應(yīng)，以產(chǎn)生較為自然的混響效果。一般高頻混降的可調(diào)范圍為0.11.0

11、。此值較高時(shí)，混響效果也較接近自然混響；此值較低時(shí)，混響效果則較清澈。擴(kuò)散度：此項(xiàng)參數(shù)可調(diào)整混響聲陣密度的增長(zhǎng)速度，其可調(diào)范圍為010，其值較高時(shí)，混響效果比較豐厚、溫暖；其值較低時(shí)，混響效果則較空曠、冷僻。預(yù)延時(shí)：自然混響聲陣的建立都會(huì)延遲一段時(shí)間，預(yù)延時(shí)即為模擬次效應(yīng)而設(shè)置。聲陣密度：此項(xiàng)參數(shù)可調(diào)整聲陣的密度，其值較高時(shí)，混響效果較為溫暖，但有明顯的聲染色；其值較低時(shí)，混響效果較深邃，切聲染色也較弱。頻率調(diào)制：這是一項(xiàng)技術(shù)性的參數(shù)，因?yàn)殡娮踊祉懙穆曣嚸芏缺茸匀换祉懴∈?，為了使混響的聲音比較平滑、連貫，需要對(duì)混響聲陣列的延時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)制。此項(xiàng)技術(shù)可以有效的消除延時(shí)聲陣列的段裂聲，可以增加混響

12、聲的柔和感。調(diào)治深度：指上述調(diào)頻電路的調(diào)治深度。(2)延時(shí)就是將音源延遲一段時(shí)間后，再欲播放的效果處理。依其延遲時(shí)間的不同，可分別產(chǎn)生合唱、鑲邊、回音等效果。當(dāng)延遲時(shí)間在335ms之間時(shí)人耳感覺(jué)不到滯后音的存在，并且他與原音源疊加后，會(huì)因其相位干涉而產(chǎn)生"梳狀濾波"效應(yīng)，這就是鑲邊效果。如果延遲時(shí)間在50ms以上時(shí)，其延遲音就清晰可辨，此時(shí)的處理效果才是回音。回音處理一般都是用于產(chǎn)生簡(jiǎn)單的混響效果。延時(shí)、合唱、鑲邊、回音等效果的可調(diào)參數(shù)都差不多，具體有以下幾項(xiàng)：*延時(shí)時(shí)間（dly），即主延時(shí)電路的延時(shí)時(shí)間調(diào)整。*反饋增益（fb gain），即延時(shí)反饋的增益控制。*反饋高頻比

13、（hi ratio），即反饋回路上的高頻衰減控制。*調(diào)制頻率（freq），指主延時(shí)的調(diào)頻周期。*調(diào)制深度（depth），指上述調(diào)頻電路的調(diào)制深度。*高頻增益（hf），指高頻均衡控制。*預(yù)延時(shí)（ini dly），指主延時(shí)電路預(yù)延時(shí)時(shí)間調(diào)整。*均衡頻率（eq f），這里的頻率均衡用于音色調(diào)整，此為均衡的中點(diǎn)頻率選擇。由于延時(shí)產(chǎn)生的效果都比較復(fù)雜多變，如果不是效果處理專(zhuān)家，建議使用設(shè)備提供的預(yù)置參數(shù)，因?yàn)檫@些預(yù)置參數(shù)給出的處理效果一般都比較好。2.3.3 離散傅立葉變換在matlab的信號(hào)處理工具箱中函數(shù)fft和ifft用于快速傅立葉變換和逆變換。下面介紹這些函數(shù)。函數(shù)fft用于序列快速傅立葉變換。

14、函數(shù)的一種調(diào)用格式為        y=fft(x)其中，x是序列，y是序列的fft，x可以為一向量或矩陣，若x為一向量，y是x的fft。且和x相同長(zhǎng)度。若x為一矩陣，則y是對(duì)矩陣的每一列向量進(jìn)行fft。如果x長(zhǎng)度是2的冪次方，函數(shù)fft執(zhí)行高速基2fft算法；否則fft執(zhí)行一種混合基的離散傅立葉變換算法，計(jì)算速度較慢。函數(shù)fft的另一種調(diào)用格式為         y=fft(x,n)式中，x，y意義同前，n為正整數(shù)。函數(shù)執(zhí)行n點(diǎn)的fft。若x為

15、向量且長(zhǎng)度小于n，則函數(shù)將x補(bǔ)零至長(zhǎng)度n。若向量x的長(zhǎng)度大于n，則函數(shù)截短x使之長(zhǎng)度為n。若x 為矩陣，按相同方法對(duì)x進(jìn)行處理。經(jīng)函數(shù)fft求得的序列y一般是復(fù)序列，通常要求其幅值和相位。matlab提供求復(fù)數(shù)的幅值和相位函數(shù)：abs，angle，這些函數(shù)一般和fft同時(shí)使用。函數(shù)abs(x)用于計(jì)算復(fù)向量x的幅值，函數(shù)angle(x)用于計(jì)算復(fù)向量的相角，介于 和 之間，以弧度表示。函數(shù)unwrap(p)用于展開(kāi)弧度相位角p ,當(dāng)相位角絕對(duì)變化超過(guò) 時(shí)，函數(shù)把它擴(kuò)展至 。用matlab工具箱函數(shù)fft進(jìn)行頻譜分析時(shí)需注意：（1）  函數(shù)fft返回值y的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)性。（2

16、） 頻率計(jì)算。（3）  作fft分析時(shí)，幅值大小與fft選擇點(diǎn)數(shù)有關(guān)，但不影響分析結(jié)果。2.3.4 濾波器設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)用iir濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，函數(shù)名為filter函數(shù)filter的調(diào)用格式為         y=filter(b,a,x)該格式采用數(shù)字濾波器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，既可以用于iir濾波器，也可以用于fir濾波器。其中向量b和a分別表示系統(tǒng)函數(shù)的分子、分母多項(xiàng)式的系數(shù)，若a1，此時(shí)表示fir濾波器，否則就是iir濾波器。該函數(shù)是利用給出的向量b和a，對(duì)x中的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，結(jié)

17、果放入向量y。（1）單回聲濾波器回音可以由簡(jiǎn)單的延時(shí)單元產(chǎn)生。直達(dá)聲和在r抽樣周期后出現(xiàn)的一種單個(gè)回音，可以用fir濾波器產(chǎn)生，微分方程為：yn=xn+xn-r |<1傳輸函數(shù)為：h(z)=1+z-r傳遞函數(shù)的幅頻響應(yīng)形狀象梳子，這種濾波器又叫梳狀濾波器。（2）多重回聲濾波器為了產(chǎn)生以間隔r個(gè)抽樣周期分開(kāi)的具有指數(shù)衰減振幅的多重回聲，可用一個(gè)以下形式傳輸函數(shù)的fir濾波器：無(wú)限個(gè)振幅以指數(shù)衰減間隔為r個(gè)抽樣周期的多重回聲可用以下形式傳輸函數(shù)的iir濾波器生成：iir多重回聲濾波器的基本頻率fr=fs/r，通常鎖定在伴音設(shè)備的基頻上，比如基鼓拍子。（3）無(wú)限個(gè)回聲濾波器的系統(tǒng)函數(shù): , &

18、lt;1 （4）全通結(jié)構(gòu)的混響器的系統(tǒng)函數(shù):全通濾波器的傳遞函數(shù)公式為h(z)=y(z)/x(z)=(-k+z(-m)/(1-k*z(-m)其中m為回聲延時(shí)取樣，k為反饋系數(shù)。用直接1型表示這個(gè)傳遞函數(shù)則為：y(n)=k*x(n)+x(n-m)+k*y(n-m)可見(jiàn)其實(shí)際上是一個(gè)簡(jiǎn)單的iir濾波器，時(shí)間n的輸出有時(shí)間n的輸入和m點(diǎn)之前的輸入與輸出計(jì)算而得。由于這個(gè)iir濾波器的頻率響應(yīng)為水平直線，所以被稱(chēng)為全通濾波器。3 程序設(shè)計(jì)的步驟和過(guò)程3.1 原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形和頻譜y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav&#

19、39;);%用于讀取語(yǔ)音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(hz)，bits表示采樣位數(shù)。50000 150000表示讀取從50000點(diǎn)到150000點(diǎn)的值（若只有一個(gè)n的點(diǎn)則表示讀取前n點(diǎn)的采樣值）。y=y(:,1);%只取單信道sound(y,fs,bits);%播放原始信號(hào)y=fft(y);%對(duì)原始信號(hào)取傅里葉變換subplot(2,2,1:2);plot(y);title('原始信號(hào)時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(y);title('原始信號(hào)幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(y);title(

20、'原始信號(hào)相頻');3.2 采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);%只取原信號(hào)的一部分，即時(shí)間區(qū)間50000 150000y=y(:,1);y=fft(y,6001);%抽取6001點(diǎn)subplot(2,2,1:2);plot(y);title('采樣信號(hào)時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(y);title('采樣信號(hào)幅頻');subplot(2,2,4);plot(angl

21、e(y);title('采樣信號(hào)相頻');sound(y,fs,bits);%回放采樣信號(hào)3.3 對(duì)采樣后的信號(hào)延時(shí)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;%延遲3000z=fft(z,6001);subplot(2,2,1:2);plot(z);title('延時(shí)后時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(z);title('延時(shí)后幅頻');subplot(

22、2,2,4);plot(angle(z);title('延時(shí)后相頻');sound(y,fs,bits);%回放延遲信號(hào)3.4 對(duì)采樣后的信號(hào)混響y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);%補(bǔ)3000y1=y+z;%將原始信號(hào)與延遲信號(hào)相加，產(chǎn)生混響信號(hào)y1=fft(y1,6001);subplot(2,2,1:2);plot(y1);title('混響的時(shí)域波形

23、9;);subplot(2,2,3);plot(abs(y1);title('混響的幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(y1);title('混響的相頻');sound(y,fs,bits);%回放混響信號(hào)3.5 單回聲濾波器程序設(shè)計(jì)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);a=0.5;r=5000;%濾波器階數(shù)設(shè)置，其值越高，回聲越明

24、顯bz1=1,zeros(1,r-1),a;%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az1=(1);%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母y2=filter(bz1,az1,y);%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù) y2=fft(y2,6001);h,w=freqz(bz1,az1);%求設(shè)計(jì)的濾波器頻譜subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('單回聲濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);title('單回聲濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3:4);plot(y2);title('單回聲濾波器時(shí)域圖 ')

25、;subplot(3,2,5);plot(abs(y2);title('單回聲濾波器幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(y2);title('單回聲濾波器相頻 ');sound(y2,fs,bits); 3.6 多重回聲濾波器程序設(shè)計(jì)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);a=0.5;n=5;r=9000;%濾波器階數(shù)設(shè)置，其值越高

26、，回聲越明顯bz1=1,zeros(1,n*r-1),-an;%多重回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az1=1,zeros(1,r-1),-a;%多重回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母y2=filter(bz1,az1,y);y2=fft(y2,6001);h,w=freqz(bz1,az1);subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('多重回聲濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);title('多重回聲濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3:4);plot(y2);title('多重回聲濾波器時(shí)域圖

27、');subplot(3,2,5);plot(abs(y2);title('多重回聲濾波器幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(y2);title('多重回聲濾波器相頻 ');sound(y2,fs,bits); 3.7 無(wú)限個(gè)回聲濾波器程序設(shè)計(jì)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);a=0.5;r=5000;%濾波器階數(shù)設(shè)置

28、，其值越高，回聲越明顯bz=0,zeros(1,r-1),1;%無(wú)限個(gè)回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az=1,zeros(1,r-1),-a;%無(wú)限個(gè)回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母y2=filter(bz,az,y);y2=fft(y2,6001);h,w=freqz(bz,az);subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('無(wú)限個(gè)回聲濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);title('無(wú)限個(gè)回聲濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3:4);plot(y2);title('無(wú)限個(gè)回聲濾波器時(shí)域圖

29、');subplot(3,2,5);plot(abs(y2);title('無(wú)限個(gè)回聲濾波器信號(hào)幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(y2);title('無(wú)限個(gè)回聲濾波器信號(hào)相頻 ');sound(y2,fs,bits); 3.8 全通結(jié)構(gòu)濾波器程序設(shè)計(jì)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);a=0.5;r=5000;%濾波

30、器階數(shù)設(shè)置，其值越高，回聲越明顯bz1=a,zeros(1,r-1),1;%全通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az1=1,zeros(1,r-1),a;%全通濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母h,w=freqz(bz1,az1);yy2=filter(bz1,az1,y);yy2=fft(yy2,6001);subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('全通濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);title('全通濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3:4);plot(yy2);title('全通結(jié)構(gòu)時(shí)域圖 &#

31、39;);subplot(3,2,5);plot(abs(yy2);title('全通結(jié)構(gòu)幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(yy2);title('全通結(jié)構(gòu)相頻 ');sound(yy2,fs,bits); 4 結(jié)果分析與體會(huì)運(yùn)行結(jié)果：對(duì)信號(hào)采樣后，信號(hào)時(shí)域波形出現(xiàn)了離散化的分布，不像原始圖像那樣密集分布，頻譜圖也是同樣的變換，幅度和頻率都是根據(jù)采樣區(qū)間變化的從時(shí)域圖出延時(shí)是讓原來(lái)的波形向右移動(dòng)3000，頻域的幅度發(fā)生了變化?；祉懀涸跁r(shí)域圖看前面幾乎沒(méi)變化，后面的幅度有一定變化。在頻譜圖幅度變化很大，中間的上下相互抵消，兩邊的跳動(dòng)很

32、大。時(shí)域上形狀大致相同，幅度有微小變化。頻譜上也是濾波前后兩邊跳動(dòng)變換較大，幅度變化較大。時(shí)域上濾波前的幅度比濾波后的數(shù)值大，形狀上濾波后是連續(xù)的，濾波前是間斷的頻譜上變化兩邊上下跳的動(dòng)變化，中間變化抵消時(shí)域上波形變得稀疏了，幅度相對(duì)變化較大。頻譜上變化兩邊上下跳的動(dòng)變化，中間變化抵消全通結(jié)構(gòu)時(shí)域大致一樣，濾波前比濾波后幅度有變化6000以后上下跳動(dòng)抵消頻域上變化的不為明顯，幅度發(fā)生了變化。5 設(shè)計(jì)心得體會(huì) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)我們實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程，通過(guò)課程設(shè)計(jì)我們能夠比較系統(tǒng)的了解理論知識(shí)，把理論和實(shí)

33、踐相結(jié)合，并且用到生活當(dāng)中。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中總會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，在這種情況下我們都會(huì)努力尋求最佳路徑解決問(wèn)題，無(wú)形間提高了我們的動(dòng)手，動(dòng)腦能力，并且同學(xué)之間還能相互探討問(wèn)題，研究解決方案，增進(jìn)大家的團(tuán)隊(duì)意識(shí)。 此次課程設(shè)計(jì)綜合了數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)這段時(shí)間查閱的相關(guān)資料并結(jié)合以前學(xué)過(guò)的數(shù)字信號(hào)處理課程和實(shí)驗(yàn)，我如期完成了設(shè)計(jì)任務(wù)要求，并加深了對(duì)知識(shí)的理解，提高了自己的實(shí)踐動(dòng)手能力。拿到課程設(shè)計(jì)任務(wù)的時(shí)候，不知道從哪兒入手，選定題目后，上網(wǎng)查閱了相關(guān)資源，去圖書(shū)館搜集資料，確定了設(shè)計(jì)的基本方案，步驟，開(kāi)始用軟件進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題，上網(wǎng)查閱資料，在專(zhuān)業(yè)的論壇里面去看

34、，下載matlab的視頻，慢慢的開(kāi)始有了進(jìn)一步的理解。在以前的實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有接觸過(guò)gui界面的問(wèn)題，根本不知道從哪入手，在查閱了資料，看視頻，有了一定的了解，但是由于初次接觸，出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候還是很難解決，經(jīng)過(guò)和同學(xué)討論，終于解決了這些問(wèn)題。經(jīng)過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)有了更深了的了解，更近一步的理解了用matlab語(yǔ)言對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，濾波等處理。初次接觸了matlab提供的用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)問(wèn)題，對(duì)其中的一些基本問(wèn)題有了了解，為以后的實(shí)踐打下了一定的基礎(chǔ)，相信在以后的實(shí)踐過(guò)程中會(huì)有更好的提升。 另外，此次課程設(shè)計(jì)讓我更加明白平時(shí)所學(xué)的知識(shí)如果不加以實(shí)踐的話等于紙上談兵。課程設(shè)計(jì)主要是

35、我們理論知識(shí)的延伸，它的目的主要是要在設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且自己要能找到解決問(wèn)題的方案，形成一種獨(dú)立的意識(shí)。我們還能從設(shè)計(jì)中檢驗(yàn)我們所學(xué)的理論知識(shí)到底有多少，鞏固我們已經(jīng)學(xué)會(huì)的，不斷學(xué)習(xí)我們所遺漏的新知識(shí)，把這門(mén)課學(xué)的扎實(shí)。6 主要參考文獻(xiàn)1.劉泉，數(shù)字信號(hào)處理原理與實(shí)現(xiàn)（第二版），電子工業(yè)出版社，2009； 2張雄偉，dsp集成開(kāi)發(fā)與應(yīng)用實(shí)例，第1版，電子工業(yè)出版社，2002；3. 張洪濤等，數(shù)字信號(hào)處理，第一版，華中科技大學(xué)出版社，20074. 彭啟琮等，dsp技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，第二版，高等教育出版社，20075. 楊述斌等，數(shù)字信號(hào)處理實(shí)踐教程，第一版，華中科技大學(xué)出版社，2007附錄：g

36、uide 界面下的仿真總程序% - executes on button press in pushbutton1.function pushbutton1_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton1 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavrea

37、d('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav');%讀取原始音頻信號(hào)y=y(:,1);%只取單信道sound(y,fs,bits);%播放原始信號(hào)y=fft(y);%對(duì)原始信號(hào)取傅里葉變換subplot(2,2,1:2);plot(y);title('原始信號(hào)時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(y);title('原始信號(hào)幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(y);title('原始信號(hào)相頻'); % - executes on button pre

38、ss in pushbutton2.function pushbutton2_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton2 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).w

39、av',50000 150000);%只取原信號(hào)的一部分，即時(shí)間區(qū)間50000 150000y=y(:,1);y=fft(y,6001);%抽取6001點(diǎn)subplot(2,2,1:2);plot(y);title('采樣信號(hào)時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(y);title('采樣信號(hào)幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(y);title('采樣信號(hào)相頻');sound(y,fs,bits);%回放采樣信號(hào) % - executes on button press in pushbut

40、ton3.function pushbutton3_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton3 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000

41、 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;%延遲3000z=fft(z,6001);subplot(2,2,1:2);plot(z);title('延時(shí)后時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(z);title('延時(shí)后幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(z);title('延時(shí)后相頻');sound(y,fs,bits);%回放延遲信號(hào) % - executes on button press in pushbutton4.function pushbutton4_c

42、allback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton4 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3

43、000,1);y;y=y;zeros(3000,1);%補(bǔ)3000y1=y+z;%將原始信號(hào)與延遲信號(hào)相加，產(chǎn)生混響信號(hào)y1=fft(y1,6001);subplot(2,2,1:2);plot(y1);title('混響的時(shí)域波形');subplot(2,2,3);plot(abs(y1);title('混響的幅頻');subplot(2,2,4);plot(angle(y1);title('混響的相頻');sound(y,fs,bits);%回放混響信號(hào) % - executes on button press in pushbutton5.

44、function pushbutton5_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton5 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 1500

45、00);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(3000,1);a=0.5;r=5000;%濾波器階數(shù)設(shè)置，其值越高，回聲越明顯bz1=1,zeros(1,r-1),a;%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az1=(1);%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母y2=filter(bz1,az1,y);%單回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù) y2=fft(y2,6001);h,w=freqz(bz1,az1);%求設(shè)計(jì)的濾波器頻譜subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('單回聲濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);t

46、itle('單回聲濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3:4);plot(y2);title('單回聲濾波器時(shí)域圖 ');subplot(3,2,5);plot(abs(y2);title('單回聲濾波器幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(y2);title('單回聲濾波器相頻 ');sound(y2,fs,bits); % - executes on button press in pushbutton6.function pushbutton6_callback(hobject, event

47、data, handles)% hobject handle to pushbutton6 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros(3000,1);y;y=y;zeros(300

48、0,1);a=0.5;n=5;r=9000;%濾波器階數(shù)設(shè)置，其值越高，回聲越明顯bz1=1,zeros(1,n*r-1),-an;%多重回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分子az1=1,zeros(1,r-1),-a;%多重回聲濾波器系統(tǒng)函數(shù)分母y2=filter(bz1,az1,y);y2=fft(y2,6001);h,w=freqz(bz1,az1);subplot(3,2,1);plot(abs(h);title('多重回聲濾波器幅頻響應(yīng)');subplot(3,2,2); plot(angle(h);title('多重回聲濾波器相頻響應(yīng)');subplot(3,2,3

49、:4);plot(y2);title('多重回聲濾波器時(shí)域圖 ');subplot(3,2,5);plot(abs(y2);title('多重回聲濾波器幅頻 ');subplot(3,2,6);plot(angle(y2);title('多重回聲濾波器相頻 ');sound(y2,fs,bits); % - executes on button press in pushbutton7.function pushbutton7_callback(hobject, eventdata, handles)% hobject handle to pushbutton7 (see gcbo)% eventdata reserved - to be defined in a future version of matlab% handles structure with handles and user data (see guidata)y,fs,bits=wavread('c:usersadministratordesktop音頻信號(hào).wav',50000 150000);y=y(:,1);z=zeros