語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪——使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器要點(diǎn)

1、語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第2頁(yè)共17頁(yè)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器摘要本課程設(shè)計(jì)是利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器對(duì)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪。用windows工具中的錄音機(jī)采集一段自己說(shuō)的話 （語(yǔ)音信號(hào)），然后在MATLAB7.0 軟件上，用wavread函數(shù)求出語(yǔ)音信號(hào)的三個(gè)參數(shù)，對(duì)錄制的話（語(yǔ)音信號(hào)）進(jìn)行讀取, 并繪制其時(shí)域和頻域圖；然后給語(yǔ)音信號(hào)加噪聲，再對(duì)加了噪聲之后的信號(hào)做傅立葉變 換，繪制出時(shí)域和頻域波形。然后給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用雙線性變換法設(shè)計(jì)的一個(gè)滿足 指標(biāo)的切比雪夫I型IIR濾波器，對(duì)該語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾

2、波前后的波 形和頻譜并進(jìn)行分析。通過(guò)分析濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖發(fā)現(xiàn)，噪聲基本被 濾掉，然后播放濾波后的語(yǔ)音文件，發(fā)現(xiàn)噪聲基本被消除。關(guān)鍵詞 濾波去噪；切比雪夫I型IIR濾波器；雙線性變換法；MATLAB1引言本課程設(shè)計(jì)主要利用麥克風(fēng)采集一段 8000Hz的單聲道語(yǔ)音信號(hào)，并繪制波形觀察 其頻譜，再用MATLAB利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器，將該語(yǔ)音信號(hào) 進(jìn)行濾波去噪處理。1.1課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是教學(xué)的最后一個(gè)步驟，課程設(shè)計(jì)有利于基礎(chǔ)知識(shí)的理解，我們掌握了基 礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，但是要真正接觸才能真正理解課程的深入部分；還有利于邏輯思維 的鍛煉，在許多常規(guī)學(xué)科的日常教學(xué)中

3、，我們不難發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，不少學(xué)生的思維 常常處于混亂的狀態(tài)，寫(xiě)起作文來(lái)前言不搭后語(yǔ)，解起數(shù)學(xué)題來(lái)步驟混亂，這些都是缺 乏思維訓(xùn)練的結(jié)果，所以我們可以通過(guò)實(shí)踐來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題、預(yù)測(cè)目標(biāo)等目的； 同時(shí)也有利于與其他學(xué)科的整合，例如我們這次的課程設(shè)計(jì)就要運(yùn)用MATLAB軟件的幫助才能實(shí)現(xiàn)；最重要的有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，在課程設(shè)計(jì)中，我們可能經(jīng)常犯很多 小錯(cuò)誤，可能要通過(guò)好幾次的反復(fù)修改、調(diào)試才能成功，但這種現(xiàn)象會(huì)隨著學(xué)校的深入 而慢慢改觀。這當(dāng)中就有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、一絲不茍的科學(xué)精神的培養(yǎng)，又有一個(gè)不怕失 敗、百折不饒品格的鍛煉。數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生完成數(shù)字信號(hào)處理和MATLAB的結(jié)合

4、后的基本實(shí)驗(yàn)以后開(kāi)設(shè)的。本課程設(shè)計(jì)的目的是為了讓學(xué)生綜合數(shù)字信號(hào)處理和MATLAB并實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為完整的小型濾波系統(tǒng)。這一點(diǎn)與驗(yàn)證性的基本實(shí)驗(yàn)有本質(zhì)性的區(qū)別。開(kāi)設(shè) 課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的主要目的是通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件仿真、程序安排與調(diào)試、寫(xiě)實(shí)習(xí)報(bào)告等 步驟，使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)的具體步驟和方法，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力， 提高實(shí)際應(yīng)用水平。1.2課程設(shè)計(jì)的要求(1) 濾波器指標(biāo)必須符合工程設(shè)計(jì)。(2) 設(shè)計(jì)完后應(yīng)檢查其頻率響應(yīng)曲線是否滿足指標(biāo)。(3) 處理結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論。(4) 獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)并按要求編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告。1.3設(shè)計(jì)平臺(tái)本課程設(shè)計(jì)的平臺(tái)為 MATLAB7.0。M

5、ATLAB是美國(guó)MathWorks公司生產(chǎn)的一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的交互式 大型軟件，是一個(gè)可以完成各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。 它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)學(xué)、金融和其他 需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。它不僅是一個(gè)在各類(lèi)工程設(shè)計(jì)中便于使用的計(jì)算工具，而且也是一個(gè)在數(shù)學(xué)、數(shù)值分析和工程計(jì)算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的數(shù)學(xué) 工具，在世界各地的高和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Windows、UNIX等多種系統(tǒng)平臺(tái)。MATLAB作為一種科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言之所以受歡迎，就是因?yàn)樗胸S富的函數(shù)資 源和工具箱資源，編程人員可以根據(jù)自己的需要選

6、擇函數(shù)，而無(wú)需再去編寫(xiě)大量繁瑣的 程序代碼，從而減輕了編程人員的工作負(fù)擔(dān)， 被稱(chēng)為第四代編程語(yǔ)言的MATLAB最大的 特點(diǎn)就是簡(jiǎn)潔開(kāi)放的程序代碼和直觀實(shí)用的開(kāi)發(fā)環(huán)境。語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第4頁(yè)共17頁(yè)2設(shè)計(jì)原理用麥克風(fēng)采集一段語(yǔ)音信號(hào)，繪制波形并觀察其頻譜，給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用雙線 性變換法設(shè)計(jì)的一個(gè)滿足指標(biāo)的切比雪夫I型濾波器，對(duì)該語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。2.1 IIR濾波器從離散時(shí)間來(lái)看，若系統(tǒng)的單位抽樣(沖激)響應(yīng)延伸到無(wú)窮長(zhǎng)，稱(chēng)之為“無(wú)限長(zhǎng)單 位沖激響應(yīng)系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為IIR系統(tǒng)。(1) 無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)(IIR

7、 )濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(2) 系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無(wú)限長(zhǎng)；(3) 系統(tǒng)函數(shù) H(z)在有限z平面(0< z vx)；結(jié)構(gòu)上存在著輸出到輸入的反饋，也就是結(jié)構(gòu)上是遞歸型的。IIR濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。同一種系統(tǒng)函數(shù)H ( z)可以有多種不同的結(jié)構(gòu)，基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有直接I型、直接U型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型 四種，都具有反饋回路。同時(shí)，IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)上可以借助成熟的模擬濾波器的成果，巴特沃斯 (Butterworth )濾波器、切比雪夫 (Chebyshev)濾波器、橢圓 (Cauer)濾波器、貝塞爾(Bessel)濾波器等，這些典型的濾波器各有特點(diǎn)。有現(xiàn)成

8、的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或圖表可查，在設(shè)計(jì)一個(gè)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，我們根據(jù)指標(biāo)先寫(xiě)出模擬濾波器的公式，然后通過(guò)一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的 公式。2.2切比雪夫I型濾器切比雪夫?yàn)V波器(又譯車(chē)比雪夫?yàn)V波器)是在通帶或阻帶上頻率響應(yīng)幅度等波紋波動(dòng)的濾波器。在通帶波動(dòng)的為“型切比雪夫?yàn)V波器”，在阻帶波動(dòng)的為“II型切比雪夫?yàn)V波器”。切比雪夫?yàn)V波器在過(guò)渡帶比巴特沃斯濾波器的衰減快，但頻率響應(yīng)的幅頻特性不如后者平坦。切比雪夫?yàn)V波器和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線 之間的誤差最小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)。這種濾波器來(lái)自切比雪夫多項(xiàng)式，因此得名，用以紀(jì)念俄羅斯數(shù)學(xué)家巴夫尼 提列波維其切比雪夫切比雪夫?yàn)V波

9、器的 田（用）在通帶范圍內(nèi)是等幅起伏的，所以在同樣的通常內(nèi)衰 減要求下，其階數(shù)較巴特沃茲濾波器要小。切比雪夫?yàn)V波器的振幅平方函數(shù)為（2-1）式中Q c有效通帶截止頻率二一與通帶波紋有關(guān)的參量，匚大,波紋大0匚1Vn （x） N階切比雪夫多項(xiàng)式cosfyarccos x) cosh(Mrr cosh Q|心|r|>l(2-2)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第#頁(yè)共17頁(yè)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第9頁(yè)共17頁(yè)|x|w 1 時(shí),|Vn(x)| < 1|x|>1 時(shí)，兇/, Vn(x) /切比雪夫?yàn)V波器的振幅平方特性如圖所示，

10、通帶內(nèi)，的變化范圍為Q11(max) 2 (min)1 +名時(shí)，兇1,隨 尋/，|月也（血）0 （迅速趨于零）011當(dāng)二=0 時(shí)，7 二''(2-3)N 為偶數(shù)，cos2（二）=1，得到 min，(2-4)(2-5)，此（/C廠F氏1N為奇數(shù)，cos2（"-，得到max，陸（理匯廠12.3雙線性變換法雙線性變換法是使數(shù)字信號(hào)濾波器的頻率響應(yīng)與模擬濾波器的頻率響應(yīng)相似的一種變換方法。為了客服多值映射這一缺點(diǎn)，我們首先把整個(gè)s平面壓縮變換到某一中介的si平面的一條橫帶里（寬度為 ,即從到丄），其次再通過(guò)上面討論過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)TT T系e5iT將此橫帶變換到這個(gè)z平面上去，

11、這樣就使s平面與z平面式對(duì)應(yīng)的關(guān)系, 消除了多值變換性，也就消除了頻譜混疊現(xiàn)象。將s平面整個(gè)軸壓縮變換到si平面2軸上的-到一段，可以采用以下變 T T換關(guān)系：=0可將（2-6）式寫(xiě)成(2-6)(2-7)(2-8)11 iTanC )這樣，：變換到J二，/.iT/.iTej_F -eiTjOTe 2 -e 2解析延拓到整個(gè)s平面和si平面，令r =s，id"iTj辺-jjT4 2i+ee 2 -e 2 一再將si平面通過(guò)以下標(biāo)準(zhǔn)變換關(guān)系映射到 z平面:z（2-9）從而得到s平面和z平面的單值映射的關(guān)系為i -zS 二一J（2-i0）i zi - s（2-ii） i -s一般來(lái)說(shuō)，為了

12、使模擬濾波器的某一頻率與數(shù)字濾波器的任一頻率有對(duì)應(yīng)的關(guān)系，可以引入待定常數(shù) 6使（2-6）式和（2-7）式變換成(2-i2)仍將z(2-14)線性變換。s =ct代入（2-13）式，可得1 zS =CT1 +z1-e卻二 C1（打(2-13)(2-14)c sz = c -s式和（2-15）式是s平面與z平面之間的單值映射關(guān)系，這種變換就稱(chēng)為雙(2-15)3.設(shè)計(jì)步驟3.1設(shè)計(jì)流程圖語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一一使用脈沖不變響應(yīng)法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器的設(shè)計(jì)流程如圖3.1所示：圖3.1脈沖響應(yīng)不變法巴特沃斯濾波器對(duì)語(yǔ)音信號(hào)去噪流程圖3.2語(yǔ)音信號(hào)的采集利用Windows下的錄音機(jī)，錄制語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)間在 1

13、s左右，要求為8000HZ, 8位 單聲道的音頻格式。然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣， 函數(shù)為x,fs,bits= wavread('yuyin.wav'),記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)，如圖 3.2:B yuyijip rav -錄音機(jī).InX文件0編輯效果逍幫助(M)位置；叭.00 秒”I長(zhǎng)度：2.14 秒"丨| 圖3.2語(yǔ)音信號(hào)設(shè)置3.3語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析首先畫(huà)出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，再對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性。程序如下：> x,fs,bits= wavread('yu yin. wav

14、9;);> soun d(x,fs,bits);> N=le ngth(x);>> fn=2500;>> t=0:1/fs:(N-1)/fs;>> x=x' y=x+0.03*si n(fn*2*pi*t);>> soun d(y,fs,bits);>> X=abs(fft(x);Y=abs(fft(y);>> X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2);>> deltaf=fs/N;>> f=0:deltaf:fs/2-deltaf;I曹時(shí)間（單位:log圖3.3原始語(yǔ)音信號(hào)

15、和加入噪聲之后的信號(hào)的時(shí)域波形和幅度譜得到原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域圖形，原始語(yǔ)音信號(hào)幅度譜，加入噪聲之后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域 圖形，加入噪聲之后的語(yǔ)音信號(hào)幅度譜如圖3.3所示：1 孚5 J亠File Edit View Insert Tools De&ktop Window1 »11 1Helpn|亦|毆Q紳® IdB Q語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第#頁(yè)共17頁(yè)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第#頁(yè)共17頁(yè)3.4濾波器設(shè)計(jì)語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第13頁(yè)共17頁(yè)將數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)為通帶截止

16、頻率fp=2300HZ,阻帶頻率fc=2450HZ,通帶波紋Rp=3.5dB,阻帶波紋 As=15dB,要求確定H(z)。fp=fn-200;fc=fn-50; %低通濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo) wp=fp/fs*2*pi;ws=fc/fs*2*pi; % 將Hz為單位的模擬頻率換算為 rad為單位的數(shù)字頻率 T=1;0megaP=wp/T; OmegaS=ws/T; %定義采樣間隔，截止頻率線性變換Rp=25;As=35; %定義通帶波紋和阻帶衰減T=1;Fs=1/T;OmegaP=(2/T)*ta n(wp/2);OmegaS=(2/T)*ta n(ws/2);% An alog chebyshev-

17、IPrototype Filter Calculatio n;cs,ds=afd_chb1(OmegaP, OmegaS,Rp,As);% Bili near tran sformatio n:b,a=bili near (cs,ds,Fs);db,mag,pha,grd,w = freq乙m(b,a); %驗(yàn)證濾波器是否達(dá)到指定性能n=0:100;h=impz(b,a, n);所以得到圖形如圖3.4:圖3.4利用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的數(shù)字巴特沃斯濾波器（ w（單位：錯(cuò)誤！未找到引用 源。）3.5信號(hào)濾波信號(hào)前面已經(jīng)用雙線性變換法設(shè)計(jì)好了我們要的切比雪夫I型濾波器，接著就對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波處理，

18、看自己設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器有沒(méi)有對(duì)我們的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理。 所以就用filter函數(shù)進(jìn)行濾波，即y_fil=filter(h,1,y)。我們將濾波前后的時(shí)域波形進(jìn)行比 較，并對(duì)其進(jìn)行快速傅里葉變換，即 Y_fil=abs(fft(y_fil)，目的是對(duì)比前后的頻域頻譜， 具體分析設(shè)計(jì)的濾波器是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。如圖3.5濾波前后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域?qū)Ρ龋?gt;> y_fil=filter(h,1,y);>> Y_fil=abs(fft(y_fil);Y_fil=Y_fil(1:N/2);廉始諳音信號(hào)0-1cIng時(shí)間f単也：s)加入單頻干擾后的語(yǔ)音信號(hào)4000原始諳音信號(hào)幅度譜

19、200050001000015000濾渡啟的語(yǔ)音佶號(hào)luffi40Q02000頻率C單位：Hz)加入干擾方的語(yǔ)音信號(hào)幅度譜050001000016000頻率£單位：Hz>濾液?jiǎn)⒌恼Z(yǔ)音佶號(hào)幅度譜 2000權(quán)險(xiǎn) 10Q0ingi02時(shí)間(單位:050001000015000頻率(單位：Hz>010圖3.5濾波前后的時(shí)域波形和頻譜圖對(duì)比3.6結(jié)果分析我們先采集語(yǔ)音信號(hào)，再按照步驟用雙線性變換法設(shè)計(jì)切比雪夫I型濾波器，得到圖3.4。并且由圖3.5可知，縱坐標(biāo)差不多剛好在 As處，所以設(shè)計(jì)的濾波器達(dá)到要求。 我們觀察到圖3.5濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形對(duì)比圖，發(fā)現(xiàn)時(shí)域波形中的變化不明顯

20、，可 能是因?yàn)槲覀儾杉恼Z(yǔ)音信號(hào)噪聲不是很大，但是還是有濾去噪聲的；但是可以看到在 頻域波形中，很明顯地反應(yīng)出設(shè)計(jì)的濾波器濾去了我們采集的語(yǔ)音信號(hào)中的噪聲。所以,運(yùn)用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。4.出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法在這次的課程設(shè)計(jì)中，由于理論知識(shí)的不踏實(shí)以及其他各種原因，我們遇到了不少 問(wèn)題。(1) 在進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)提取時(shí)，進(jìn)過(guò)多次錄取才得到理想的語(yǔ)音信號(hào)，在得到理想 的波形時(shí)，通過(guò)多次嘗試，和查找書(shū)籍及同學(xué)討論，最后猜得到理想的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域 圖和頻譜圖(2) 在運(yùn)用Matlab設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，當(dāng)編輯完前面兩條程序時(shí)無(wú)法放出聲音，后來(lái) 發(fā)現(xiàn)我們應(yīng)當(dāng)把采集的語(yǔ)音信號(hào) w

21、av文件放到Matlab的work文件夾中。(3) 所有的時(shí)間波形橫坐標(biāo)都要化為時(shí)間，濾波前后頻譜的橫坐標(biāo)應(yīng)是頻率，這 樣在觀察通帶截止頻率和阻帶截止頻率時(shí)更加精確，誤差較小。5.結(jié)束語(yǔ)兩周的課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這次做的濾波器要濾去語(yǔ)音信號(hào)中的噪聲，覺(jué)得很有 成就，做了 2次的課程設(shè)計(jì)了，當(dāng)自己親自來(lái)做的時(shí)候就會(huì)發(fā)現(xiàn)自己還存在許多缺陷。 其實(shí)用MATLAB軟件做實(shí)驗(yàn)是要細(xì)心的，因?yàn)楹芏嗟恼Z(yǔ)法和常量變量的定義我們都要 仔細(xì)，一個(gè)不小心看錯(cuò)了或者輸入不認(rèn)真是容易出錯(cuò)誤。也許一個(gè)小小的語(yǔ)法錯(cuò)誤和常 量變量的定義的錯(cuò)誤就造成整個(gè)程序出現(xiàn)問(wèn)題，得不到所需的波形，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不正 確。經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我

22、有機(jī)會(huì)將自己學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，提高了自 己的動(dòng)手能力和思維能力。在課程設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)自己的不足，所以在今后的學(xué)習(xí)和生活中 我們要更加努力，學(xué)習(xí)好我們的專(zhuān)業(yè)知識(shí)并要能運(yùn)用到實(shí)際。這次的設(shè)計(jì)在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下通過(guò)自己的努力和思考成功的完成了。 能將自己平時(shí)學(xué)到的東西能運(yùn)用到實(shí)際中，讓理論和實(shí)際得以結(jié)合還是很不錯(cuò)的。也讓 我在課程設(shè)計(jì)中找到了動(dòng)手的樂(lè)趣和思考的快樂(lè)，很有成就感。希望這次的經(jīng)歷能讓我 們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)生活中不斷成長(zhǎng)。最后，在此衷心地感謝老師和同學(xué)對(duì)我的幫助，也感 謝學(xué)校給我們的機(jī)會(huì)，讓我們能夠?qū)⒆约簩W(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中！參考文獻(xiàn)1 張圣勤.MATLAB7.0實(shí)用教程M 機(jī)

23、械工程出版社.2006.32 維納 K 英格爾，約翰 G 普羅克斯（著）,劉樹(shù)棠（譯）數(shù)字信號(hào)處理（MATLAB版）M 西安交通大學(xué)出版社.2008.13 吳鎮(zhèn)揚(yáng)數(shù)字信號(hào)處理M 高等教育出版社.2004.94 陳懷琛數(shù)字信號(hào)處理教程：MATLAB釋義與實(shí)現(xiàn)M.電子工業(yè)出版社.2004.12 羅軍輝.MALAB7.0在數(shù)字信號(hào)處理中的應(yīng)用M.機(jī)械工業(yè)出版社.2005.5語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪一使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器第15頁(yè)共17頁(yè)附錄1 ：源程序清單%程序名稱(chēng)：語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪%程序功能：用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器，并對(duì)加了噪聲后的語(yǔ)音信號(hào) 進(jìn)行濾波去噪。%程序作者：姜成林

24、%程序修改日期：2011-3-4>> x,fs,bits= wavread('e:yuyi n.wav'); % 輸入?yún)?shù)為文件的全路徑和文件名，輸出的第 一個(gè)參數(shù)是每個(gè)樣本的值，fs是生成該波形文件時(shí)的采樣率，bits是波形文件每樣本的 編碼位數(shù)sou nd(x,fs,bits); %按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放N=length(x); % 計(jì)算信號(hào)x的長(zhǎng)度f(wàn)n=2500; %單頻噪聲頻率t=O:1/fs:(N-1)/fs; %計(jì)算時(shí)間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x' y=x+0.03*sin(fn*2*pi*t);% 將原語(yǔ)音信號(hào)中加入噪聲sou

25、nd(y,fs,bits); %可以明顯聽(tīng)出有尖銳的單頻嘯叫聲X=abs(fft(x);Y=abs(fft(y); % 對(duì)原始信號(hào)和加噪信號(hào)進(jìn)行fft變換，取幅度譜X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2); %截取前半部分deltaf=fs/N; %計(jì)算頻譜的譜線間隔f=0:deltaf:fs/2-deltaf; %計(jì)算頻譜頻率范圍subplot(2,2,1);plot(t,x);xlabel('時(shí)間(單位：s) ');ylabel('幅度');title('原始語(yǔ)音信號(hào)') subplot(2,2,2);plot(f,X);xlabel(&

26、#39;頻率(單位：Hz) ');ylabel('幅度譜');title('原始語(yǔ)音信號(hào)幅 度譜');subplot(2,2,3);plot(t,y);xlabel('時(shí)間(單位：s) ');ylabel('幅度');title('加入單頻干擾后的語(yǔ) 音信號(hào)')subplot(2,2,4);plot(f,Y);xlabel('頻率(單位：Hz) ');ylabel('幅度譜');title('加入干擾后的語(yǔ) 音信號(hào)幅度譜');fp=fn-200;fc=fn-5

27、0; %低通濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)wp=fp/fs*2*pi;ws=fc/fs*2*pi; % 將Hz為單位的模擬頻率換算為 rad為單位的數(shù)字頻率T=1;OmegaP=wp/T; OmegaS=ws/T; %定義采樣間隔，截止頻率線性變換Rp=1;As=15; %定義通帶波紋和阻帶衰減T=1;Fs=1/T;OmegaP=(2/T)*ta n(wp/2);OmegaS=(2/T)*ta n(ws/2);% An alog chebyshev-IPrototype Filter Calculatio n;cs,ds=afd_butt(OmegaP, OmegaS,Rp,As);% Bili near t

28、ran sformatio n:b,a=imp_i nvr(cs,ds,Fs);db,mag,pha,grd,w = freq乙m(b,a); %驗(yàn)證濾波器是否達(dá)到指定性能n=0:100;h=impz(b,a, n);subplot(2,2,1);plot(w/pi,mag);xlabel('w');ylabel('|H|');grid on; title('濾波器幅度圖') subplot(2,2,2);plot(w/pi,pha);xlabel('w');ylabel('相位');grid on; title(

29、'濾波器相位響應(yīng)圖') subplot(2,2,3);plot(w/pi,db);xlabel('w');ylabel('db');grid on; title('濾波器幅度響應(yīng)圖') hold on;lin e(0,1,-35,-35,'li nestyle',':','color','r');lin e(0.18,0.18,-120,20,'li nestyle',':','color','r');l

30、in e(0.35,0.35,-120,20,'li nestyle',':','color','r'); hold off;subplot(2,2,4);stem(n,h);xlabel('n');ylabel('h(n)');grid on; title('濾波器脈沖響應(yīng)圖') y_fil=filter(h,1,y); % 用設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)y進(jìn)行濾波 Y_fil=abs(fft(y_fil);Y_fil=Y_fil(1:N/2); %計(jì)算頻譜取前一半subplot(3,2,1)

31、;plot(t,x);xlabel('時(shí)間(單位：s) ');ylabel('幅度');title('原始語(yǔ)音信號(hào)') subplot(3,2,2);plot(f,X);xlabel('頻率(單位：Hz) ');ylabel('幅度譜');title('原始語(yǔ)音信號(hào)幅 度譜');subplot(3,2,3);plot(t,y);xlabel('時(shí)間(單位：s) ');ylabel('幅度');title('加入單頻干擾后的語(yǔ) 音信號(hào)')subplot(3,2,4);plot(f,Y);xlabel('頻率(單位：Hz) ');ylabel(&#