[精选资料]基于matlab数字信号处理探究性实验报告

《数字信号处理》课程研究性学习报告

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Matlab对任意确定信号的频谱分析

一、背景前言

随着大规模集成电路和微处理器技术的迅猛发展，信号处理逐渐发展成为一门独立的学科，成为信息科学的重要组成部分，在语音处理、图像处理、多媒体技术、通信、生物医学工程等众多领域中得到广泛应用，且其研究范围和应用领域还在不断地发展和扩大。

MATLAB是一种强大的分析、计算及可视化工具。MATLAB功能强大、简单易学、编程效率高，被广泛运用于信息处理领域，同时也很方便地进行语音信号地分析、处理和设计。 本课题的设计主要是用MATLAB作为工具平台，设计中涉及到语音信号的抽样、频谱分析，滤波器的设计及语音信号的滤波，通过数字信号处理课程的理论知识的综合运用。从实践上初步实现了对数字信号的处理。

二、设计内容

（1）对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行频谱分析（信号的时域及幅频特性曲线要画出）。

（2）分析CEG和弦音频谱特点，对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）实现滤波（分别使用低通，带通及高通），显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

（3）在低、中、高三个频带中，各滤出三个能量最集中的频簇，显示滤波后信号的时域和频域曲线。

讨论：根据上述结果，分析什么是和弦音。

三、设计原理

采用双线性变换法设计滤波器，其原理如下： S平面与z平面之间满足以下映射关系：

s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上，s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。双线性变换不存在混叠问题。

双线性变换时一种非线性变换 ，这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。

IIR低通、高通、带通数字滤波器设计采用双线性原型变换可以利用上面提到的原理分别用双线性变化法设计以上3种滤波器，可以利用函数fir1设计FIR滤波器，可以利用函数butte，cheby1和ellip设计IIR滤波器；利用MATLAB中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。

四、设计内容及结果分析

1、对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点，然后进行频谱分析，并画出信号的时域及幅频特性曲线。

和弦音信号的时域及幅频特性曲线如下：

2、对该信号频谱能量相对较为集中的频带（分低、中、高频）实现滤波（分别使用低通，带通及高通），同时显示滤波后信号的时域和频域曲线，并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。

（1）低通滤波器 滤波结果如下：

（2）高通滤波器滤波结果如下：

（3）带通滤波器滤波结果如下：

结果分析：

将三个(或三个以上)不同的音阶，按照一定的关系结合在一起，即为和弦，这就是和弦