DSP 최종 보고서

소개글

DSP 최종 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 과제 개요
2. 내용
2.1 목표설정
2.2 합성
2.3 분석
2.4 제작
2. 5 시험 및 평가 (시험 및 평가 결과 기술)
3. 결과물
3. 결론

본문내용

1. 과제 개요
두 개의 서로 다른 주파수 대역을 가진 신호를 분리하여 통과시키는 필터의 설계를 목표로 한다.
2. 내용
2.1 목표설정
한 신호에 주파수 영역이 다른 두 개의 신호가 복합되어 있을 때, 두 개의 신호를 분리하는 필터를 설계하여 두 개의 신호를 각각 분리, 추출할 수 있어야 한다. 그리고 선택적으로 통과하고자 하는 신호를 통과 시킬 수 있어야 한다. 최대한 원신호의 누락이 없도록 해야 한다.
2.2 합성
MATLAB에 대한 사용법을 숙달하기 위해 관련 자료를 참고하여 사용법을 익혔다.
2.3 분석
신호를 주파수 대역에 따라 분리 하는 기능이 있다. 이는 추후 설정을 통하여 다른 주파수 대역의 신호라도 분리할 수 있음을 뜻한다.
2.4 제작
윈도우의 기본 녹음기를 이용하여 음성 신호를 녹음한다. 기본 녹음기의 확장자는 m4a인데, MATLAB으로 음성을 분석하기 위하여 컨버터 프로그램을 이용하여 확장자를 wav로 바꿔준다. 음성 신호 소스는 동시에 연주하여 직접 녹음한 것과 각각 연주하여 합성한 신호를 비교해 본 후 차이점이 있다면 동시에 연주한 신호를 이용한다. MATLAB의 wavread함수를 이용하여 소리파일을 불러온 뒤, fft함수를 이용하여 음성 신호의 주파수를 분석하고 주파수 대역에 맞게 두 신호를 나눌 수 있는 필터를 fdatool로 구현하였다.
기타 0~1000 Hz
피아노 1.2 ~ 2K Hz
2. 5 시험 및 평가 (시험 및 평가 결과 기술)
기타와 피아노를 이용하여 기타는 주로 저주파수 대 음성 신호, 피아노는 주로 고주파수 대 음성 신호를 가지도록 발생시킨 후 녹음하였다. 그 후 필터를 사용하여 두 개의 신호로 분리되는지 확인하였다. 그리고 각각의 파일로 저장한 후 재생해 보았다. 결과는 다음과 같다.
3. 결과물
3.1 녹음 - 타임 도메인 ( 샘플링 주파수 Fs = 48,000Hz )
피아노 소리 타임 도메인
기타 소리 타임 도메인
피아노와 기타를 각각 녹음한 후 합성한 소리의 타임 도메인
피아노와 기타를 동시에 연주한 소리의 타임 도메인
기타와 피아노를 동시에 녹음하였을 때의 신호와 각각 녹음하여 합성하였을 때의 신호가 서
로 다름을 알 수 있다.
3.2 분석 - 주파수 도메인 스펙트럼
피아노 소리 스펙트럼
기타 소리 스펙트럼
피아노 소리와 기타 소리의 합성 신호 스펙트럼
피아노와 기타를 동시 녹음한 신호의 스펙트럼
주파수 도메인에서의 스펙트럼을 분석한 결과 역시 기타와 피아노를 동시 녹음한 신호와 각각 녹음한 수 합성한 신호의 스펙트럼이 다름을 알 수 있다.
3.3 설계 - 필터 설계
FIR 피아노 통과 bandpass 필터 (1.2k ~ 3k Hz)
IIR 피아노 통과 bandpass 필터 (1.2k ~ 2.8k Hz)
FIR 기타 통과 low pass filter (0 ~ 1k Hz)
IIR 기타 통과 low pass
3.4 결과
FIR 피아노 패스 필터 통과 후 신호
FIR 피아노 패스 필터 통과 후 스펙트럼
IIR 피아노 패스 필터 통과 후 신호
IIR 피아노 패스 필터 통과 후 스펙트럼
FIR 기타 패스 필터 통과 후 신호
FIR 기타 패스 필터 통과 후 스펙트럼
IIR 기타 패스 필터 통과 후 신호
IIR 기타 패스 필터 통과 후 스펙트럼
3. 결론
기타 패스 필터(Lowpass Filter)에서는 피아노 소리가 나지 않았다. 피아노 패스 필터(Bandpass Filter)에서는 기타소리가 완전히 사라진 것은 아니지만 거의 들리지 않을 정도로 작게 들리고, 피아노 소리는 깔끔하게 들렸다. 피아노는 계이름만 쳐서 특정 주파수 값만 갖는 반변 기타는 모든 현을 이용한 코드로 연주했기 때문에 피아노 주파수 부근의 주파수 값 까지 기타 주파수가 포함되었기 때문이라고 생각한다. FIR과 IIR 두 필터를 모두 사용해 봤는데 두 필터에서 모두 우리가 계획한 것과 거의 유사하게 출력되었다. 이번 프로젝트에서 두 필터의 출력에 대한 큰 차이는 없었으나, IIR필터가 더 적은 차수를 가지고 FIR필터의 출력과 거의 동등한 출력 값을 가졌다.

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