畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)

1、本科畢業(yè)論文院 系： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 班 級(jí)： 作 者： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2011年5月10號(hào)摘 要利用matlab語(yǔ)音工具箱，可以將聲音文件變?yōu)殡x散的數(shù)據(jù)文件，然后利用其強(qiáng)大的矩陣運(yùn)算能力處理數(shù)據(jù)。濾波器設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)處理的重要組成部分.在計(jì)算機(jī)中錄入一段語(yǔ)音信號(hào),通過matlab對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻變換與分析,同時(shí)構(gòu)造一固定頻率的干擾信號(hào),對(duì)兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行合成,然后設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字濾波器,對(duì)含噪的的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理,在時(shí)域和頻域中對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析比較.關(guān)鍵詞：濾波器 語(yǔ)音信號(hào) matlab 目 錄摘 要1目 錄2第一章 緒論31.1 引言31.2 數(shù)字濾波器的背景和意義31.3

2、設(shè)計(jì)目的3第二章 matlab簡(jiǎn)介32.1 matlab的概況32.2matlab產(chǎn)生的歷史背景42.3 matlab語(yǔ)言的特點(diǎn)42.4 matlab涉及函數(shù)介紹5第三章 聲音信號(hào)的濾波63.1設(shè)計(jì)內(nèi)容63.2設(shè)計(jì)原理63.2.1 運(yùn)用快速傅里葉變換（fft）63.2.2 用雙線性變換法設(shè)計(jì)濾波器進(jìn)行濾波63.3設(shè)計(jì)過程73.3.1語(yǔ)音信號(hào)的采集73.3.2語(yǔ)音信號(hào)與含噪信號(hào)疊加83.3.3數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)83.3.4對(duì)固定頻率的含噪信號(hào)進(jìn)行濾波8第四章 結(jié)論13致謝語(yǔ)14參考文獻(xiàn)15附錄116第一章 緒論1.1 引言隨著信息技術(shù)的發(fā)展，信號(hào)處理正向著數(shù)字化、軟件化方向發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理主要研

3、究對(duì)象是語(yǔ)音信號(hào)和圖像信號(hào)，語(yǔ)音信號(hào)的研究可以從時(shí)域和頻域兩個(gè)方面來進(jìn)行。其中時(shí)域的分析處理有兩種方法:一種是進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)分析，這屬于線性處理的范疇，主要通過信號(hào)的加減、時(shí)移、倍乘、卷積、求相關(guān)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)；另一種是生成各種調(diào)制信號(hào)，這屬于非線性的范疇，主要是對(duì)信號(hào)平均累加器的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行壓縮擴(kuò)張，用門限方法對(duì)噪聲的抑制。對(duì)頻域分析處理，即對(duì)信號(hào)的頻率特性在頻譜中加以分析研究，這拓展了信號(hào)分析的范圍，是對(duì)不確定信號(hào)分析的主要方法。在實(shí)際應(yīng)用中，信號(hào)的時(shí)域頻分析經(jīng)常同時(shí)進(jìn)行。1.2 數(shù)字濾波器的背景和意義數(shù)字濾波器是指完成信號(hào)濾波處理功能的，用有限精度算法實(shí)現(xiàn)的離散時(shí)間線性非時(shí)變系統(tǒng)，其輸入是一組

4、數(shù)字量，其輸出是經(jīng)過變換的另一組數(shù)字量。因此，他本身既可以是用數(shù)字硬件裝配成的一臺(tái)完成給定運(yùn)算的專用數(shù)字計(jì)算機(jī)，也可以是將所需運(yùn)算編程程序，讓通用計(jì)算機(jī)來執(zhí)行。數(shù)字濾波器具有穩(wěn)定性高、精度高、靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，用數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)濾波器的功能越來越受人們的注意和廣泛的應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)目的掌握雙線性變換法及窗函數(shù)設(shè)計(jì)iir fir數(shù)字濾波器的具體實(shí)現(xiàn)方法，能利用matlab語(yǔ)音工具箱，提取語(yǔ)音信號(hào)，并能利用數(shù)字濾波器對(duì)加噪后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，還原出原語(yǔ)音信號(hào)。第二章 matlab簡(jiǎn)介2.1 matlab的概況 matlab是矩陣實(shí)驗(yàn)室（matrix laboratory）之意

5、。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力之外，它海提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制能力。matlab的數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故有matlab來解算問題要比用c、fortran等語(yǔ)言做相同的事情，簡(jiǎn)捷的多。matlab包括擁有數(shù)百個(gè)內(nèi)部函數(shù)的主包和三十幾種工具包（toobox）。工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包。功能工具包來擴(kuò)充matlab的符號(hào)運(yùn)算、可視化建模仿真、文字處理及實(shí)時(shí)控制功能。學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強(qiáng)的工具包、控制工具包、信號(hào)處理工具包、通信工具包等都屬于此類。開放性是matlab廣受用戶歡迎，除內(nèi)部函數(shù)外，所有ma

6、tlab主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件，用戶通過對(duì)源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。2.2 matlab產(chǎn)生的歷史背景 在70年代中期，cleve moler博士和其同事在美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金的資助下開發(fā)調(diào)用eispack 和linpack 的fortran子程序庫(kù)。 到70年代后期，身為美國(guó)new mexico大學(xué)計(jì)算機(jī)系系主任的cleve moler，利用業(yè)余時(shí)間為學(xué)生編寫eispack和linpack的借口程序。cleve moler給這個(gè)接口程序取名為matlab。在以后的數(shù)年里，matlab在多所大學(xué)里作為教學(xué)輔助軟件使用，并作為面向大眾的免費(fèi)軟件廣為流傳。 1

7、983年，工程師john little和cleve moler，steve bangert一起，用c語(yǔ)言開發(fā)了第二代專業(yè)版。這一代的matlab語(yǔ)言同時(shí)具備了數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)圖示化的功能。 1984年，cleve moler和john little成立math works公司，正式把matlab推向市場(chǎng)，并繼續(xù)進(jìn)行matlab的研究和開發(fā)。mathworks公司順應(yīng)多功能需求之潮流，在其卓越數(shù)值計(jì)算和圖示能力的基礎(chǔ)上又率先在專業(yè)水平上開拓了其符號(hào)計(jì)算、文字處理、可視化建模和實(shí)時(shí)控制能力，開發(fā)了適合多學(xué)科、多部門要求的新一代科技應(yīng)用軟件matlab。時(shí)至今日，經(jīng)過mathworks公司的不斷完善，

8、matlab已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟件。在國(guó)外，matlab已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動(dòng)控制理論，數(shù)理統(tǒng)計(jì)，數(shù)字信號(hào)處理，時(shí)間序列分析，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真等高級(jí)課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，matlab被廣發(fā)應(yīng)用于科學(xué)研究和解決各種具體問題。在國(guó)內(nèi)，特別是工程界，matlab一定會(huì)盛行起來，可以說無(wú)論你從事工程方面的哪個(gè)學(xué)科，都能在matlab找到適合的功能。2.3 matlab語(yǔ)言的特點(diǎn)matlab最突出的特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔。matlab用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了c和fortran語(yǔ)言的冗長(zhǎng)代

9、碼。matlab給用戶帶來的是最直觀，最簡(jiǎn)潔的程序開發(fā)環(huán)境。以下介紹一下matlab的主要特點(diǎn)：1 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，使用方面靈活，庫(kù)函數(shù)及其豐富。matlab程序書寫形式自由，利用起豐富的庫(kù)函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務(wù)，壓縮了一切不必要的編程工作。由于庫(kù)函數(shù)都有本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必?fù)?dān)心函數(shù)的可靠性。2 運(yùn)算符豐富。由于matlab是用c語(yǔ)言編寫的，matlab提供了和c語(yǔ)言幾乎一樣多的運(yùn)算符，靈活使用matlab的運(yùn)算符將使程序變得極為簡(jiǎn)短。3 matlab既具有結(jié)構(gòu)化的控制語(yǔ)句，又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴? 程序限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大。5 程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各

10、種型號(hào)的計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)上運(yùn)行。6 matlab的圖像功能強(qiáng)大。在fortran和c語(yǔ)言里，繪圖都很不容易，但在matlab里，數(shù)據(jù)的可視化非常簡(jiǎn)單。matlab還具有較強(qiáng)的編輯圖形界面的能力。7 matlab的缺點(diǎn)是，它和其他高級(jí)程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。由于matlab的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序?yàn)榻忉寛?zhí)行，所以速度較慢。8 功能強(qiáng)大的工具箱是matlab的另一特色。matlab包含兩個(gè)部分：核心部分和各種可選的工具箱。核心部分中有數(shù)百個(gè)核心內(nèi)部函數(shù)。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。9 源代碼的開放性。開放性也許是matlab最受人們歡迎的特點(diǎn)。除內(nèi)

11、部函數(shù)外，所有matlab的核心文件和工具箱文件都是可讀可改的源文件，用戶可通過對(duì)源文件的修改以及加入自己的文件構(gòu)成新的工具箱。2.4 matlab涉及函數(shù)介紹（1）wavread函數(shù)：y,fs,bits=wavread(blip)用于讀取語(yǔ)音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率（hz），bits表示采樣位數(shù)。sound(x,fs,bits)；用于對(duì)聲音的回放。向量y則代表了一個(gè)信號(hào)（也即一個(gè)復(fù)雜的“函數(shù)表達(dá)式”）也就是說可以像處理一個(gè)信號(hào)表達(dá)式一樣處理這個(gè)聲音信號(hào)。（2）fft函數(shù)：ffty用于序列快速傅里葉變換。其調(diào)用格式為：y=fft(x)。其中，x是序列，y是學(xué)列的fft，x可以為一

12、向量或矩陣：若x為一向量，y是x的fft，且和x相同長(zhǎng)度。若x為一矩陣，則y是對(duì)矩陣的每一列向量進(jìn)行fft。（3）fir1函數(shù)：fir1函數(shù)是基于窗函數(shù)的fir濾波器涉及標(biāo)準(zhǔn)頻率響應(yīng)形狀。其調(diào)用格式為b=fir1(n,we,ftype,windows)。ftype和windows可以默認(rèn)。b=fir1(n,wc)可得到截止頻率為wc且滿足線性相位條件的n階fir低通濾波器，當(dāng)wc=wc1,wc2時(shí)，得到的是通帶為wc1wwc2的帶通濾波器。b=fir1(n,we,ftype,windows)，可設(shè)計(jì)高通和帶阻濾波器，當(dāng)ftype=high時(shí)，設(shè)計(jì)高通fir濾波器；當(dāng)ftype=stop時(shí)，設(shè)計(jì)

13、帶阻fir濾波器。 （4）sound(x,fs,bits)：該函數(shù)用于播放聲音，向量y就代表一個(gè)信號(hào)，也就是說可以像處理一個(gè)信號(hào)表達(dá)式一樣處理聲音信號(hào)。第三章 聲音信號(hào)的濾波3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容首先采集一段語(yǔ)音信號(hào)（.wav格式），錄音10秒鐘左右，運(yùn)用matlab軟件，調(diào)用函數(shù)功能畫出它的時(shí)域波形和頻域特性。然后人為設(shè)計(jì)一固定頻率的噪聲干擾信號(hào)，將語(yǔ)音信號(hào)與干擾信號(hào)進(jìn)行合成，設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思濾波器對(duì)含噪的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，并對(duì)信號(hào)在時(shí)域和頻域中進(jìn)行比較。3.2設(shè)計(jì)原理 3.2.1 運(yùn)用快速傅里葉變換（fft）對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到頻譜特性，其公式如下：在matlab中快速傅里葉變換的格式為：y

14、=fft(x,n)。 n為采樣點(diǎn)數(shù)3.2.2 用雙線性變換法設(shè)計(jì)濾波器進(jìn)行濾波數(shù)字濾波器分為fir數(shù)字濾波器和iir數(shù)字濾波器兩種，設(shè)計(jì)方法主要有脈沖響應(yīng)不變法、雙線性變化法、窗函數(shù)法，本設(shè)計(jì)運(yùn)用雙線性變換法設(shè)計(jì)bw帶阻型濾波器，進(jìn)而轉(zhuǎn)化成iir型數(shù)字濾波器。iir 數(shù)字濾波器可用一個(gè)n階差分方程或用它的z域系統(tǒng)函數(shù):對(duì)照模擬濾波器的傳遞函數(shù): 不難看出,數(shù)字濾波器與模擬濾波器的設(shè)計(jì)思路相仿,其設(shè)計(jì)實(shí)質(zhì)也是尋找一組系數(shù)b,a,去逼近所要求的頻率響應(yīng),使其在性能上滿足預(yù)定的技術(shù)要求;不同的是模擬濾波器的設(shè)計(jì)是在s平面上用數(shù)學(xué)逼近法去尋找近似的所需特性h(s),而數(shù)字濾波器則是在z平面尋找合適的h

15、(z)。iir數(shù)字濾波器的單位響應(yīng)是無(wú)限長(zhǎng)的,而模擬濾波器一般都具有無(wú)限長(zhǎng)的單位脈沖響應(yīng),因此與模擬濾波器相匹配。由于模擬濾波器的設(shè)計(jì)在理論上已十分成熟,因此數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是將h(s)h(z),即,利用復(fù)值映射將模擬濾波器離散化。已經(jīng)證明,雙線性變換法能較好地?fù)?dān)當(dāng)此任,則在此基礎(chǔ)上,數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)就可首先歸結(jié)為模擬濾波器的設(shè)計(jì)了。3.3設(shè)計(jì)過程3.3.1語(yǔ)音信號(hào)的采集利用matlab的音頻處理工具箱可以實(shí)現(xiàn)聲音的錄制和播放，將話筒插入計(jì)算機(jī)上，在matlab中建立錄音文件程序如下：sf=16000;%采樣頻率sound_vector=wavrecord(10*sf,sf);%錄音時(shí)間為

16、10秒鐘wavplay(sound_vector,sf);wavwrite(sound_vector,sf,wo)運(yùn)行程序，并對(duì)準(zhǔn)話筒說話“你好”，大約十秒鐘，結(jié)束之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)重放錄音，并默認(rèn)保存為wo.wav文件。3.3.2語(yǔ)音信號(hào)與含噪信號(hào)疊加在matlab軟件平臺(tái)下可以利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，得出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，然后對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，在matlab中可以利用函數(shù)fft對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號(hào)的頻譜圖（如圖三、圖四、圖六所示）。人為設(shè)計(jì)一固定頻率的噪聲干擾信號(hào)，與語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行疊加，加噪聲前后的時(shí)域圖（如圖一）、頻域圖（如圖二）相比較，并且比較不同音

17、調(diào)相同音量信號(hào)的時(shí)域圖、頻域圖比較（如圖五）3.3.3數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)構(gòu)造巴特沃思濾波器，進(jìn)而分別構(gòu)造在采樣頻率為800hz、200hz、50hz時(shí)的iir數(shù)字濾波器，并利用各個(gè)濾波器進(jìn)行濾波，分別比較濾去噪聲后時(shí)域比較圖、頻域比較圖（如圖七、圖八所示）。3.3.4對(duì)固定頻率的含噪信號(hào)進(jìn)行濾波用濾波器對(duì)含噪信號(hào)進(jìn)行濾波，得出頻譜如圖九，讀出頻率分別為800hz、200hz、50hz時(shí)的語(yǔ)音信號(hào)，并輸入.wav格式的語(yǔ)音信號(hào)。matlab編程見附錄1，其運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：如圖一圖二圖三圖四圖五圖六圖七圖八圖九第四章 結(jié)論加入噪聲后的語(yǔ)音信號(hào)與原始信號(hào)有明顯的不同，伴有明天的雜音，從含噪語(yǔ)音信號(hào)

18、的頻譜圖可以看出，在50hz、200hz、800hz有高峰，這正是干擾的噪聲信號(hào)造成的，當(dāng)用bw型的帶阻濾波器濾波后的含噪信號(hào)，頻率分別為50hz、200hz、800hz的噪聲信號(hào)被消除。濾波器的設(shè)計(jì)是數(shù)字信號(hào)處理的重要內(nèi)容，設(shè)計(jì)時(shí)必須要根據(jù)信號(hào)的特征，確定濾波器的類型、階數(shù)、截止頻率、衰減幅度等，才能有效的濾除干擾信號(hào)，從而到信號(hào)濾波的目的致謝語(yǔ)通過近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我對(duì)matlab這個(gè)軟件有了更深的認(rèn)識(shí)，也讓我對(duì)如何設(shè)計(jì)iir濾波器和fir濾波器有了進(jìn)一步的了解，并掌握了wavread和sound等函數(shù)的用法，深刻認(rèn)識(shí)到matlab軟件功能的強(qiáng)大，大大增加了我對(duì)這個(gè)軟件的興趣和提高了我

19、學(xué)習(xí)這個(gè)軟件的積極性。本文的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，因?yàn)橛兴?，我的知道設(shè)計(jì)才能不斷完善，設(shè)計(jì)內(nèi)容才能更加的充實(shí)。同時(shí)，經(jīng)過畢業(yè)設(shè)計(jì)，又給了我專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)節(jié)能上的提升，我也會(huì)更加努力，認(rèn)真學(xué)習(xí)，爭(zhēng)取在以后的課程中做的更好。最后， 再次對(duì)關(guān)心、支持我的同學(xué)和老師表示由衷的感謝。參考文獻(xiàn)1 倪養(yǎng)華,等數(shù)字信號(hào)處理與實(shí)現(xiàn)上海：上海交通大學(xué)出版社,19982 施陽(yáng)等matlab語(yǔ)言工具箱西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社,19993 雷學(xué)堂，徐火希. 可直接感受的基于matlab的語(yǔ)音濾波j.合肥學(xué)院學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2006(3):48-51.附錄1以上步驟matlab編程如下：c

20、lear all; %關(guān)閉以往仿真的數(shù)據(jù)線a=5; %噪聲的振幅u1=0.01;%噪聲振幅的衰減系數(shù)u2=0.02;u3=0.03;f1=50;%多頻噪聲頻率f2=200;f3=800;y,fs,bits=wavread(c:usershpdocumentsmatlabwo.wav) %讀出信號(hào)1，采樣率和采樣位數(shù)sound(y,fs);x,fs,bits=wavread(c:usershpdocumentsmatlabwo.wav);%讀出信號(hào)2，采樣率和采樣位數(shù)n=length(y); %求采樣信號(hào)1的長(zhǎng)度 m=length(x); %求采樣信號(hào)2的長(zhǎng)度t=0:1/fs:(n-1)/fs;

21、%求采樣信號(hào)1時(shí)域上的采樣點(diǎn)數(shù) t1=0:1/fs:(m-1)/fs; %求采樣信號(hào)2時(shí)域上的采樣點(diǎn)數(shù)% % % % % % t=(0:n-1)/fs;% 構(gòu)造噪聲%y1=u1*a*sin(2*pi*f1*t)+u1*a*sin(2*pi*f2*t)%兩兩噪聲相加y2=u1*a*sin(2*pi*f3*t)y=y1+y2% % % % % % z1=u1*a*sin(2*pi*f1*t1)+u1*a*sin(2*pi*f2*t1)%兩兩噪聲相加% % % % % % z2=u1*a*sin(2*pi*f3*t1)% % % % % % z=z1+z2figure(1) %畫出噪聲的時(shí)域圖，取2

22、00個(gè)點(diǎn)% % % % % % % % % % plot(t ,y);grid on; plot(t(1:200),y(1:200);grid on;% xlabel(時(shí)間(t); ylabel(幅度y); title(噪聲的時(shí)域圖);% fy=fft(y,n); %對(duì)噪聲進(jìn)行傅里葉變換 fy1=abs(fy); n1=floor(n/2); %對(duì)wo求采樣點(diǎn)數(shù)的一半 n2=floor(m/2); %對(duì)wolow求采樣點(diǎn)數(shù)的一半 f=(0:n1)*fs/n; %時(shí)域上的采樣點(diǎn)數(shù) f1=(0:n2)*fs/m; %時(shí)域上的采樣點(diǎn)數(shù)% figure(2) 畫出噪聲的頻譜圖 plot(f,fy1(1

23、:n1+1);grid on; xlabel(頻率(f); ylabel(幅度(fy1); title(噪聲的頻譜圖);% % %加噪聲前后的時(shí)域圖比較% y=y(:,1);%此處假設(shè)聲音是雙聲道的，只取單聲道分析 x=x(:,1);%此處假設(shè)聲音是雙聲道的，只取單聲道分析y1=y+y; %對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)置再加上噪聲% pause(10); %暫停10s sound(y1,fs); % 讀出加噪聲后的采樣信號(hào) figure(3) %畫出加噪聲前后的時(shí)域比較圖 subplot(2,1,1);plot(t,y);grid on; plot(t(1:1000),y(1:1000);grid on;

24、 xlabel(時(shí)間(t); ylabel(幅度（y); title(加噪聲前的時(shí)域圖); subplot(2,1,2);plot(t,y1);grid on;% % % % % % % % % % plot(t(1:1000),y1(1:1000);grid on; xlabel(時(shí)間(t); ylabel(幅度（y); title(加噪聲前的時(shí)域圖);% % %加噪聲前后時(shí)域圖比較% fy=fft(y1,n); %對(duì)加噪聲后的采樣信號(hào)1進(jìn)行傅里葉變換 fy1=abs(fy); fy2=fft(y,n); %對(duì)加噪聲錢的采樣信號(hào)1進(jìn)行傅里葉變換 fy3=abs(fy2); fx=fft(x,

25、m); %對(duì)加噪聲前的采樣信號(hào)2進(jìn)行傅里葉變換 fx4=abs(fx);% figure(4) %畫出加噪聲前后的頻域比較圖 subplot(2,1,1); plot(f,fy3(1:n1+1);grid on; xlabel(頻率(f); ylabel(幅度(fy3); title(加噪聲前的頻譜圖);% subplot(2,1,2); plot(f,fy1(1:n1+1);grid on; xlabel(頻率(f); ylabel(幅度(fy1); title(加噪聲后的頻譜圖);% % %不同音調(diào)相同音量信號(hào)的頻域、時(shí)域圖比較 % figure(5) subplot(2,2,1);plo

26、t(f,fy3(1:n1+1);grid on; xlabel(頻率(f);ylabel(幅度(fy3);title(wo加噪聲前的頻譜圖); subplot(2,2,3);plot(f1,fx4(1:n2+1);grid on; xlabel(頻率(f);ylabel( 幅度(fy4);title(wolow加噪前的頻譜圖); subplot(2,2,2);plot(t,y);grid on; xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(y);title(wo加噪聲前的時(shí)域圖); subplot(2,2,4);plot(t1,x);grid on; xlabel(時(shí)間(t1);ylabel

27、(幅度(x);title(wolow加噪聲前的時(shí)域圖);% % sound(y1,fs);%讀出加噪后的信號(hào) % 構(gòu)造巴特沃思濾波器% figure(6); %畫出wo加噪聲后的時(shí)域圖 plot(t,y1);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(y1);title(wo加噪聲后的時(shí)域圖);grid on;% axis(0.04 0.06 -3 3); % 構(gòu)造800hz的帶阻濾波器 % f0_stop1=800; % fc=20; %設(shè)定過渡帶的頻率rp=1; %通帶區(qū)的波紋系數(shù)rs=30; %阻帶區(qū)的波紋系數(shù)wp_stop1=(f0_stop1-fc)/(fs/2) (f0_stop

28、1+fc)/(fs/2); % 通帶的拐角頻率ws_stop1=(f0_stop1-5*fc)/(fs/2) (f0_stop1+5*fc)/(fs/2); % 阻帶的拐角頻率n_stop1,wc_stop1=buttord(wp_stop1,ws_stop1,rp,rs,s); % 求出巴特沃思濾波器的階數(shù)n及頻率參數(shù)wcnum_stop1,den_stop1=butter(n_stop1,wc_stop1,stop); % 求出巴特沃思帶阻數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)模型系數(shù)h_stop1,w_stop1=freqz(num_stop1,den_stop1,fs) % 求出離散系統(tǒng)響應(yīng)的數(shù)值fig

29、ure(7);subplot(2,3,1); %畫出帶阻濾波器的幅頻特性圖plot(w_stop1*fs/(2*pi),20*log10(abs(h_stop1);xlabel(頻率（w_stop1）);ylabel(幅度(h_stop1);title(帶阻濾波器在800hz處的幅頻特性圖);grid on;b_stop1=filter(num_stop1,den_stop1,y1); %對(duì)含噪信號(hào)y1進(jìn)行帶阻濾波% pause(10);% sound(b_stop1,fs); % 讀出濾去800hz噪聲后的采樣信號(hào)subplot(2,3,4); %畫出帶阻濾波器濾去800hz噪聲后的時(shí)域圖p

30、lot(t,b_stop1); xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(b_stop1);title(用帶阻濾波器濾去800hz噪聲后的時(shí)域圖);grid on;% axis(0.04 0.06 -30 3);%構(gòu)造200hz的帶阻濾波器%f0_stop2=200;wp_stop2=(f0_stop2-fc)/(fs/2) (f0_stop2+fc)/(fs/2); % 通帶的拐角頻率ws_stop2=(f0_stop2-5*fc)/(fs/2) (f0_stop2+5*fc)/(fs/2); % 阻帶的拐角頻率n_stop2,wc_stop2=buttord(wp_stop2,ws_s

31、top2,rp,rs,s); % 求出巴特沃思濾波器的階數(shù)n及頻率參數(shù)wcnum_stop2,den_stop2=butter(n_stop2,wc_stop2,stop); % 求出巴特沃思帶阻數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)模型系數(shù)h_stop2,w_stop2=freqz(num_stop2,den_stop2,fs) %求出離散系統(tǒng)頻率響應(yīng)的數(shù)值subplot(2,3,2);plot(w_stop2*fs/(2*pi),20*log10(abs(h_stop2);xlabel(頻率(w_stop2);ylabel(幅度(h_stop2);title(帶阻濾波器在200hz處的幅頻特性圖);grid

32、 on;b_stop2=filter(num_stop2,den_stop2,b_stop1);%對(duì)含噪信號(hào)y1進(jìn)行帶阻濾波% pause(10);% sound(b_stop2,fs); % 讀出濾去800hz和200hz噪聲后的采樣信號(hào)subplot(2,3,5); % 畫出帶阻濾波器去800hz和200hz噪聲后的時(shí)域圖plot(t,b_stop2);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(b_stop2);title(帶阻濾波器濾去800hz和200hz噪聲后的時(shí)域圖);grid on;% axis(0.04 0.06 -3 3); %構(gòu)造50hz的帶阻濾波器%f0_stop3=

33、50ws_stop3=(f0_stop3-fc)/(fs/2) %阻帶的拐角頻率wp_stop3=(f0_stop3+5*fc)/(fs/2); % 通帶的拐角頻率wws=0.0075;wwp=0.0375; n_stop3,wc_stop3=buttord(wwp,wws,rp,rs,s); % 求出巴特沃思濾波器的階數(shù)n及頻率參數(shù)wcnum_stop3,dem_stop3=butter(n_stop3,wc_stop3,high); % 求出巴特沃思高通數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)模型系數(shù)h_stop3,w_stop3=freqz(num_stop3,dem_stop3,fs); % 求出離散系數(shù)

34、頻率響應(yīng)的數(shù)值subplot(2,3,3); %畫出高通濾波器的幅頻特性圖plot(w_stop3*fs/(2*pi),20*log10(abs(h_stop3);xlabel(頻率(w_stop3);ylabel(幅度(h_stop3);title(高通濾波器在50hz處的幅頻特性圖);grid on;b_stop3=filter(num_stop3,dem_stop3,b_stop2);subplot(2,3,6); % 畫出高通濾波器濾去800hz和200hz和50hz噪聲后的時(shí)域圖plot(t,b_stop3);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(b_stop3);title

35、(濾去800hz和200hz和50hz噪聲后的時(shí)域圖);grid on;% axis(0 10 -60000 60000); %用不同的濾波器濾去噪聲頻率后的時(shí)域比較圖% figure(8);subplot(2,2,1);plot(t,y1);grid on; xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(y1);title(加噪聲后的時(shí)域圖);subplot(2,2,2);plot(t,b_stop1);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(b_stop1);title(用帶阻濾波器濾去800hz噪聲后的時(shí)域圖);grid on;subplot(2,2,3);plot(t,b_stop2);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度(b_s