基于MATLAB的-回声信号产生器.doc

DSP技术与应用课程设计报告电子信息工程学院DSP技术及应用课程设计报告 题 目：基于MATLAB的 回声信号产生器 专业班级：通信工程专业 二一三 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 1、 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。2、 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。3、 设计原理及方案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。（5）处理单元原理：假设x(n)为原始信号，y(n)为经过延时、衰减迭加后产生的“回声信号” ，声音信号和经延迟R个周期，衰减系数（ col) s= s;end; %把矩阵转换msgfid=fopen(hidden.txt,r);msg,count=fread(msgfid);msg = str2mat(msg);msg = uint8(msg);len = length(s);i=0;fragment=56;N = floor(len / fragment);lend = length(msg);atten=0.9;d0=100;d1=200;s0 = atten * zeros(1, d0), s(1:len - d0);%backward echo with delay 0s1 = atten * zeros(1, d1), s(1:len - d1);%backward echo with delay 1o = s0;for i = 0 : N - 1 if(i + 1) lend) bit = 0; else bit = msg(i + 1); end; if bit = 1 st = i * fragment + 1; ed = (i + 1) * fragment; o(st : ed) = s1(st : ed); end;end;o = s + o;x=0:len-1;figure;plot(x,o,x,s);wavwrite(o,fs,wateramarked.wav); 六、GUI软件界面主界面：原声信号产生界面：回声信号产生界面：回声滤除界面：回声隐藏界面：七、设计总结本次DSP课程设计，通过编程与GUI界面的实现，完成回声信号产生器的基本功能与两个拓展功能的实现。1、课程设计的可取之处：（1）回声信号产生器可自主选择产生多少次的回声，并且可设置回声的延时时长。（2）回声信号实现拓展功能的可应用的回声滤除。（3）完成回声隐藏的设计。2、课程设计的不足：（1）回声信号采样点增多，执行程序时间过长（2）GUI界面插入背景图片会影响下几个界面，因而造成不太美观（3）回声隐藏优化欠缺。3、在编程中遇到下列几项问题：（1）分析声音信号时，要注意选择单声道信号进行分析。由于起初并没有进行选择，数据处理过程连连出错，后经对数字信号处理实验的回忆进行修改从而解决问题。（2）利用滤波器做回声时，系统函数原理有多种应用。根据老师建议增加了叠加法设计回声的产生。（3）利用叠加法做回声信号的时候，出现延时程序出错。后来发现数组长度没有统一，经修改后，成功实施。（4）回声滤除过程中，系统函数编写出错。后经查的文献资料进行修改。（5）由于回声隐藏是自主思考程序，程序语句出现不少问题。后经长期修改，最终实现隐藏功能。八、参考文献1 杨榆，回声隐藏的研究与