音频数字处理系统设计（matlab毕业设计1）

音频数字处理系统设计

一． 研究背景

随着互联网时代的飞速发展，音频信号依旧是当今时代通信行业发展的一大 重要领域。音频模拟信号的分析也是各大领域研究的一个重点。在音频信号数字 处理的过程也是研究的一个方向，将原始的音频信号进行处理，例如音乐行业调 音师对音乐的细节调整，生物学研究生命发声的特性，计算机领域对音频信号的 变声处理等，都离不开音频的数字信号处理。随着数字化技术的发展, 许多场 合所使用的音频设备都由数字化音频处理技术代替了模拟音频技术, 数字化音 频处理技术主要是通过数字滤波算法对所收集到的信号进行处理与变化来实现。

二． 实验环境

操作系统：Window 10； 设计软件：MATLAB R2019a；

三． 设计原理

1. 理论知识

   1.1． DFT 的基本原理

散傅里叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT) 实质是有限长序列傅里叶 变换的有限点离散采样，从而实现了频域离散化，使数字信号处理可以在频域采 用数值运算的方法进行，这样就大大增加了数字信号处理的灵活性。DFT 有多种 快速算法，统称为快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)
Matlab实现语音分析：加噪声，频谱分析，滤波器等等

2． IIR 滤波器

一般将网络结构分成两类，一类称为有限长单位脉冲响应网络，简称 FIR
（Finite Impulse Response）网络，另一类称为无限长单位脉冲响应网络，简称 IIR
（Infinite Impulse Response）网络。
IIR 网络结构存在输出对输入的反馈支路，也就是说，信号流图中存在反馈
环路。这类网络的单位脉冲响应是无限长的。

3. FIR 滤波器

FIR 滤波器的设计主要包括线性相位 FIR 数字滤波器设计，利用窗函数法设
计，频率采样法设计，等波纹最佳逼近法设计。其中窗函数的设计方式较为常
见，基本窗函数特性如图 2 所示

4实验

1. 音频处理系统界面搭建
   利用 MATLAB 的 GUI 图形化界面搭建工具和函数搭建基本的音频分析界面，
   便于后续的音频处理的选择和参数设定，来方便观察不同参数的影响。设计出基
   本的图形化界面如图 3 所示。工具栏主要包括文件——打开声音文件，录音，关
   闭三个选项，用于导入音频文件以便后续分析；叠加噪声——叠加白噪声，叠加
   单频噪声和多频噪声三个选项；滤波器设计——IIR 滤波器设计和 FIR 滤波器设
   计。
   

功能简介

登入主页

GUI可视化实现

时域频域分析

导入测试音频，囧行时域频域分析

添加高斯白噪声

添加单频噪声

添加多频噪声

IIR滤波分析

FIR滤波分析

六． 设计总结
通过对音频数字信号处理系统的设计，对数字信号处理课上的学习的理论知
识包括基本的离散傅里叶变换，快速傅里叶变换，IIR 滤波器和 FIR 滤波器的实
现，以及信号处理常见的噪声问题进行实践，深刻了解了数字信号处理系统的过
程步骤，并对理论知识有了新的独特的理解。
并且结合以前 MATLAB 课程的学习，通过 MATLAB 这一数学编程工具来实现
一个简单的音频处理系统。通过亲身操作实践，同时还学到了很多的课外知识，
不仅仅局限于课本的理论，将实践与理论结合起来的时候，才是真的掌握了所学
的知识。