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基于MATLAB的_回声信号产生器课程设计.doc
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基于MATLAB的_回声信号产生器课程设计.doc
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二〇一三 年 六 月 十六 日
目 录
一、设计目的…………………………………………………………1
二、设计要求…………………………………………………………1
三、设计原理及方案…………………………………………………1
四、设计流程…………………………………………………………5
五、调试分析…………………………………………………………5
六、GUI 界面…………………………………………………………17
七、设计总结.………………………………………………………. .20
0
一、设计目的
综合运用我们掌握的数字信号处理知识,利用 matlab 语言编程进行回声信
号产生器的设计再对其进行频谱分析,实现回声的产生,消除和隐藏。
1、首先熟练掌握对声音采集、处理、衰减、延时等过程的理论知识。
2、根据设计思路,学习资料的搜集与整理。
3、通过理论与实际的结合,在理论的基础结合实际情况完成课程的设计。
关于 MATLAB 软件:MATLAB 语言具备高效、可及推理能力强等特点,是
目前工程界流行最广泛的科学计算语言。MATLAB 强大的运算和图形显示功能,
可使信号与系统上机实验效率大大提高。特别是它的频谱分析和滤波器分析与设
计功能很强,使数字信号处理工作变得十分简单,直观。
关于 GUI 界面:图形用户界面 GUI (Graphics User Interface) 是由各种图形
对象,如图形窗口、图轴、菜单、按钮、文本框等构建的用户界面,是人机交流信
息的工具和方法。GUI 设计即可以基本的 MATLAB 程序设计为主,也可以鼠标
为主利用 GUIDE 工具进行设计。
二、设计要求
首先,自己录取一个合适的原声信号,并对其进行频谱分析;然后通过数字
信号处理对已录制好的原声信号进行延时,衰减,产生出回声信号,通过图形与
原声信号进行比较;再把信息转换成二进制信号将其叠加在回声中,通过数字信
号处理实现信息的隐藏;最后,通过设计 GUI 界面将结果展示出来。
1、通过计算机中的 y=fft(x)傅里叶变换,对原声信号和回声信号进行频谱分
析。
2、通过设计 FIR、IIR 滤波器对原声信号进行衰减、延时产生一次、三次、六次
无限次回声。
3、学习并掌握 MATLAB 的使用方法,用 MATLAB 编程和会使用 MATLAB 中
的 GUI 界面设计。
三、设计原理及方案
1
1、设计原理
(1)回声的定义:当声投射到距离声源有一段距离的大面积上时,声能的一部
分被吸收,而另一部分声能要反射回来,如果听者听到由声源直接发来的声和由
反射回来的声的时间间隔超过十分之一秒,它就能分辨出两个声音这种反射回来
的声叫“回声”。
(2)回声信号产生:根据回声的定义,回声信号可以是原始信号通过延时、衰
减来生成。
(3)回声信号消除:数字滤波器的作用是滤除信号中某一部分频率分量。可以
将回声信号消除。
(4)回声信号隐藏:回声隐藏利用了人耳的听觉掩蔽效应,是一种有效的音频
信息隐藏方法。
y(n)=x(n)+ α·x(n-R)
上述差分方程可用系统函数表示为:
H(z)=1+α·z
-R
此滤波器为 FIR 滤波器,其结构图如下:
当回声次数很多时多重回声的系统函数如下:
IIR 滤波器结构图:
2
IIR 滤波器结构
隐藏目的是以添加回声的方式在原有音频信息中嵌入新信息,实现信息隐藏。
它的数学模型可以表示为:
典型的回声核脉冲
嵌入回声的声音 可表示为 和 的卷积, 和 ,分别为原始声
音信号和回声核的单位脉冲响应。回声信号由 引入到原始声音当中,
其中,d 为延迟时间, 为衰减系数。嵌入回声后的声音信号可以表示为
2、设计方案
(1)读取语音信号与回放
录制一段合适的原声信号,用“[x,fs,bits]=wavread('y',[1 40000])”来读取录
制好的语音信号,这是以采样频率 fs、采样位数 bits 从[1 40000]来读取语音,并
将采样值放在 x 中。
用 sound(5*x,fs,bits)对声音信号进行回放,乘以 5 以加强信号,便于听取。
(2)傅里叶变换 FFT
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- m0_613604642024-01-02资源内容详实,描述详尽,解决了我的问题,受益匪浅,学到了。
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