FIR--IIR--時(shí)域?yàn)V波濾除高頻噪聲

1、多由上挈姓 名：張寶元學(xué) 號(hào)：學(xué)141060040年 級(jí)：2014級(jí)專業(yè)：電子信息工程時(shí) 間：2016年12月25日i摘要數(shù)字濾波器是一種用來(lái)過(guò)濾時(shí)間離散信號(hào)的數(shù)字系統(tǒng)， 通過(guò)對(duì)抽樣數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)處理來(lái)達(dá)到頻域?yàn)V波的目的。根據(jù)其單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性可分為兩類：無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有Bg沖激響應(yīng)（FIR濾波器。IIR濾波器的首要優(yōu)點(diǎn)是可在相同階數(shù)時(shí)取得更好的濾波效果。但是IIR 濾波器設(shè)計(jì)方法的一個(gè)缺點(diǎn)是無(wú)法控制濾波器的相位特性。與IIR濾波器相比，F(xiàn)IR的實(shí)現(xiàn)是非遞歸的，總是穩(wěn)定的；更重要的是，F(xiàn)IR濾波器在滿足幅頻響應(yīng)要求的同時(shí)，可以獲得嚴(yán)格的 線性相位特性。因此，它在高保真的

2、信號(hào)處理，如數(shù)字音頻、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、 生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 本次課程設(shè)計(jì)根據(jù)信號(hào)的特性， 在時(shí)域上設(shè)計(jì)滑動(dòng)平均濾波器，在頻域上分別設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器，對(duì)采集的音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理， 并繪制出處理前后的時(shí)域波形圖和頻譜圖。 最后根據(jù)處理 前后的圖形和音樂(lè)回放來(lái)分析濾波去噪的效果。關(guān)鍵詞：濾波去噪滑動(dòng)平均濾波器FIR濾波器IIR濾波器MATLAB GUI7目錄摘要 1一、設(shè)計(jì)基本原理 4（一）MATLAB軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)簡(jiǎn)介 4（二）FIR濾波器設(shè)計(jì)的基本原理 51.2.1 數(shù)字濾波器的概念 51.2.2 IIR 和 FIR濾波器51.2.3 設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的基本思想

3、 51.2.3.1 巴特沃思低通數(shù)字濾波器 61.2.3.2 巴特沃思高通數(shù)字濾波器 61.2.3.3 巴特沃思帶通數(shù)字濾波器 61.2.4 設(shè)計(jì)FIR濾波器的基本思想71.2.4.1 凱澤 窗低通濾波器 7（三）語(yǔ)音信號(hào)的采樣理論依據(jù) 71采樣頻率 72采樣位數(shù) 83采樣定理 82 、語(yǔ)音信號(hào)去噪實(shí)現(xiàn)框圖 83 、語(yǔ)音信號(hào)去噪的詳細(xì)設(shè)計(jì) 93.1 語(yǔ)音信號(hào)的采集 93.2 加噪語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析 103.3 語(yǔ)音信號(hào)的濾波去噪 123.3.1 FIR數(shù)字濾波器的濾波效果 123.3.2 IIR數(shù)字濾波器的濾波效果 13總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤！未定義書簽。附錄 16附錄一 16附錄二 17附

4、錄三 18附錄四 19、設(shè)計(jì)基本原理(一) MATLAB 軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)簡(jiǎn)介MATLABI：矩陣實(shí)驗(yàn)室(Matrix Laboratory )的簡(jiǎn)稱，是美國(guó) MathWorks公 司研發(fā)的商業(yè)軟件， 用于數(shù)據(jù)可視化、 算法開發(fā)、 數(shù)值計(jì)算數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì) 算的交互式環(huán)境和高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言中，其中主要包含Simulink和MATLA朗大部分。MATLAB!由美國(guó)mathworks公司發(fā)布的主要面對(duì)可視化、交互式程序設(shè)計(jì)以及科學(xué)計(jì)算的高科技計(jì)算環(huán)境。它將矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)、可視化、非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真以及數(shù)值分析等一系列強(qiáng)大功能集成在一個(gè)簡(jiǎn)單方便使用的可視窗口中， 為工程設(shè)計(jì)、 科學(xué)研究以及

5、那些必須從事有效數(shù)值計(jì)算的一系列科學(xué)領(lǐng)域提供了全方面的解決辦法，并在極大程度上舍棄了C、 Fortran 等傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的編輯模式， 從而體現(xiàn)了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水 平。MATLAB口 Mathematica、Maple并稱三大數(shù)學(xué)軟件。MATLABT以進(jìn)行繪制函 數(shù)和數(shù)據(jù)、矩陣運(yùn)算、連接其他編程語(yǔ)言的程序、創(chuàng)建用戶界面、實(shí)現(xiàn)算法等， 主要應(yīng)用于控制設(shè)計(jì)、工程計(jì)算、圖像處理、信號(hào)處理與通訊、金融建模設(shè)計(jì)與 分析、信號(hào)檢測(cè)等領(lǐng)域。同時(shí)利用附加的工具箱來(lái)擴(kuò)展 MATLAB環(huán)境，其中專用 的MATLA的數(shù)集可以解決一些應(yīng)用領(lǐng)域特定類型內(nèi)無(wú)法解決的問(wèn)題。MATLAB勺主要特點(diǎn)如下：

6、(1) 程序的可移植性良好應(yīng)用于其他程序。(2) 程序限制寬泛， 程序設(shè)計(jì)自由。 有大量已經(jīng)系統(tǒng)定義的函數(shù)可直接應(yīng)用， 并且能夠用戶自定義函數(shù)。(3) 語(yǔ)言簡(jiǎn)潔，使用靈活方便，庫(kù)函數(shù)相當(dāng)豐富。(4) 源程序向大眾開放。 用戶可靈活的對(duì)源文件進(jìn)行修改以及加入自己的設(shè) 計(jì)語(yǔ)音構(gòu)成新的工具箱。(5)最后MATLAB勺一個(gè)重要特點(diǎn)是功能強(qiáng)大的工具箱。MATLA的含兩個(gè)重 要的部分：核心部分和各種可選的工具箱。（二） FIR 濾波器設(shè)計(jì)的基本原理1.2.1 數(shù)字濾波器的概念數(shù)字濾波器（Digital Filter ,簡(jiǎn)稱為DF）是指用來(lái)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波的硬件和軟件。所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)

7、字信號(hào)，通過(guò)一定運(yùn)算關(guān)系改變輸入信號(hào)所含頻率成分的相對(duì)比例或者濾除某些頻率成分的器件。 數(shù)字濾波器和模擬濾波器相比， 因?yàn)樾盘?hào)的形式和實(shí)現(xiàn)濾波的方式不同， 數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、 穩(wěn)定、 體積小、 重量輕、 靈活、 不要求阻抗匹配等優(yōu)點(diǎn)。一般用兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器: 一是采用通用計(jì)算機(jī)，把濾波器所要完成的運(yùn)算編成程序通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)執(zhí)行，也就是采用計(jì)算機(jī)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn); 二是采用實(shí)際1專用的數(shù)字處理硬件。1.2.2 IIR和FIR濾波器數(shù)字濾波器在數(shù)字信號(hào)處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用。 它是通過(guò)對(duì)采樣數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算處理來(lái)達(dá)到濾波的目的。 數(shù)字濾波器從實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單

8、位脈沖響應(yīng)可分為無(wú)限脈沖響應(yīng) （ IIR ） 濾波器和有限脈沖響應(yīng)（ FIR）濾波器。 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法和IIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法有很大的不同， FIR 濾波器設(shè)計(jì)任務(wù)是選擇有限長(zhǎng)度的 h（n）, 使傳輸函數(shù)H（ ejw ）滿足技術(shù)要求， FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的方法有三種， 第一種是窗函數(shù)法， 第二種是頻率采樣法， 第三 種是切比雪夫等波逼近法。 從性能上說(shuō)， IIR 濾波器以非線性相位為代價(jià)以較低的階數(shù)獲得較高的選擇性。而 FIR 濾波器想要獲得相同的選擇性階數(shù)是IIR 濾波器的 5-10 倍，結(jié)果成本較高、信號(hào)時(shí)延也較大：從結(jié)構(gòu)上說(shuō)， IIR 采用遞歸結(jié)構(gòu)， FIR 采用非遞歸結(jié)構(gòu)

9、；從設(shè)計(jì)工具上說(shuō)； IIR 可以借助于模擬濾波器的成果， FIR 濾波器一般采用沒(méi)有封閉形式的設(shè)計(jì)公式； 從使用場(chǎng)合上來(lái)看， 在對(duì)相位要求不敏感的場(chǎng)合， 如語(yǔ)音通訊等，選用 IIR 較為合適，可以充分發(fā)揮經(jīng)濟(jì)高效的特點(diǎn)。對(duì)圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫圆ㄐ螖y帶信息的系統(tǒng)，使用 FIR 較好。1.2.3 設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器的基本思想設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器的方法主要有基于沖激響應(yīng)不變法的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，基于雙線性Z 變換法的 IIR 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，數(shù)字高通、帶通及帶阻IIR濾波器設(shè)計(jì)，基于MATLA函數(shù)直接設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器。本實(shí)驗(yàn)中采用雙線性 變換法變換的巴特沃思數(shù)字濾波器。1.2.3

10、.1 巴特沃思低通數(shù)字濾波器(1) 選擇來(lái)自于 D 盤的“ ding.wav ”聲音作為語(yǔ)音信號(hào)(用如下語(yǔ)句調(diào)用x,FS,bits=wavread('D:ding.wav') ) 。(2) 給信號(hào)加一個(gè)大頻率的噪聲(取噪聲頻率遠(yuǎn)大于語(yǔ)音信號(hào)的最大頻率) ， 產(chǎn)生污染信號(hào)。(3) 設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思低通濾波器，通帶范圍包括語(yǔ)音信號(hào)，阻帶頻率設(shè)定為小于噪聲信號(hào)頻率。(4) 將設(shè)計(jì)好的巴特沃思低通濾波器濾除被噪聲污染后的語(yǔ)音信號(hào)。還原語(yǔ)音信號(hào)。1.2.3.2 巴特沃思高通數(shù)字濾波器(1) 選擇來(lái)自于 D 盤的“ ding.wav ”聲音作為語(yǔ)音信號(hào)(用如下語(yǔ)句調(diào)用x,FS,bits=w

11、avread('D:ding.wav') ) 。(2) 給信號(hào)加一個(gè)小頻率的噪聲(取噪聲頻率遠(yuǎn)小于語(yǔ)音信號(hào)的最小頻率) ， 產(chǎn)生污染信號(hào)。(3) 設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思高通濾波器，通帶范圍包括語(yǔ)音信號(hào)，阻帶頻率設(shè)定為大于噪聲信號(hào)頻率。(4) 將設(shè)計(jì)好的巴特沃思低通濾波器濾除被噪聲污染后的語(yǔ)音信號(hào)。還原語(yǔ)音信號(hào)。1.2.3.3 巴特沃思帶通數(shù)字濾波器(1) 選擇來(lái)自于 D 盤的“ ding.wav ”聲音作為語(yǔ)音信號(hào)(用如下語(yǔ)句調(diào)用x,FS,bits=wavread('D:ding.wav') ) 。(2) 給信號(hào)加一個(gè)小頻率或大頻率的噪聲(取噪聲頻率遠(yuǎn)小于語(yǔ)音信號(hào)的最

12、小頻率或大于語(yǔ)音信號(hào)的最大頻率) ，產(chǎn)生污染信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)取小頻率的噪聲信號(hào)。(3) 設(shè)計(jì)一個(gè)巴特沃思帶通濾波器，通帶范圍包括語(yǔ)音信號(hào)，阻帶頻率設(shè)定為不包括噪聲信號(hào)頻率。(4) 將設(shè)計(jì)好的巴特沃思帶通濾波器濾除被噪聲污染后的語(yǔ)音信號(hào)。還原語(yǔ)音信號(hào)。1.2.4設(shè)計(jì)FIR濾波器的基本思想FIR濾波器通常采用窗函數(shù)方法來(lái)設(shè)計(jì)。正確地選擇窗函數(shù)可以提高設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的性能，或者在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，減小 FIR 數(shù)字濾波器的階次。常用的窗函數(shù)有以下幾種：矩形窗 (Rectangular window) 、三角窗 (Triangular window)、漢寧窗(Hanning window)、海明窗(H

13、amming window)、布拉克曼窗 (Bartlett window) 、切比雪夫窗(Chebyshev window) 、巴特里特窗 (Bartlettwindow) 及凱塞窗 (Kaiser window) 。 本實(shí)驗(yàn)中選用布拉克曼窗 (Bartlett window) 設(shè)計(jì)濾波器。1.2.4.1 凱澤 窗低通濾波器(1)選擇來(lái)自于桌面的“qwe.wav”聲音作為語(yǔ)音信號(hào)(用如下語(yǔ)句調(diào)用y,fs=audioread('C:UsersAdministratorDesktopqwe.wav');) 。(2) 給信號(hào)加一個(gè)大頻率的噪聲(取噪聲頻率遠(yuǎn)大于語(yǔ)音信號(hào)的最大頻率)

14、， 產(chǎn)生污染信號(hào)。(3) 設(shè)計(jì)一個(gè)凱澤窗低通濾波器，通帶范圍包括語(yǔ)音信號(hào)，阻帶頻率設(shè)定為小于噪聲信號(hào)頻率。(4) 將設(shè)計(jì)好的凱澤窗低通濾波器濾除被噪聲污染后的語(yǔ)音信號(hào)。還原語(yǔ)音信號(hào)。(三)語(yǔ)音信號(hào)的采樣理論依據(jù)1采樣頻率采樣頻率是計(jì)算機(jī)每秒鐘采集的聲音樣本數(shù)， 是描述聲音文件的音調(diào)和音質(zhì)，是用來(lái)衡量聲卡和聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 采樣頻率越高， 對(duì)聲音波形的表示也越精確。 同時(shí)采樣頻率與聲音頻率也有一定的關(guān)系， 由奈奎斯特定理可知只有采樣頻率大于聲音最高頻率的 2 倍時(shí)， 才能把用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示的聲音還原成原始語(yǔ)音信號(hào)。因此采樣頻率是用來(lái)衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2 .采樣位數(shù)用

15、來(lái)衡量聲音波動(dòng)變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號(hào)的二進(jìn)制位數(shù)。采樣頻率是指錄音設(shè)備在一秒鐘內(nèi)對(duì)聲音信號(hào)的采樣次數(shù)，采樣頻率越高聲音的還原就越真實(shí)越自然。3 .采樣定理在進(jìn)行模擬/數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，當(dāng)采樣頻率fs.max大于信號(hào)中，最高 頻率fmax的2倍時(shí)，即：fs.max>=2fmax,則采樣之后的數(shù)字信號(hào)完整地保留了 原始信號(hào)中的信息，一般實(shí)際應(yīng)用中保證采樣頻率為信號(hào)最高頻率的510倍;采樣定理又稱奈奎斯特定理。、語(yǔ)音信號(hào)去噪實(shí)現(xiàn)框圖本次課程設(shè)計(jì)先完成語(yǔ)音信號(hào)的采集，并對(duì)所采集的語(yǔ)音信號(hào)加入不同的干擾噪 聲，對(duì)加入噪聲的信號(hào)進(jìn)行

16、頻譜分析，針對(duì)受干擾語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)不同的濾 波器，然后利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)低通，高通，帶通等濾波器對(duì)采集到的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn) 行濾波處理，分析語(yǔ)音信號(hào)各頻率段的特性。對(duì)加噪信號(hào)進(jìn)行濾波，恢復(fù)原信號(hào)。把原始語(yǔ)音信號(hào)、加噪語(yǔ)音信號(hào)和濾波后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域變換和頻域變換， 畫出 它們的時(shí)域波形和頻域波形圖，從視覺(jué)角度比較分析濾波的效果。8720圖 2-1 整體設(shè)計(jì)流程圖、語(yǔ)音信號(hào)去噪的詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 語(yǔ)音信號(hào)的采集y,fs=audioread( 'C:UsersAdministratorDesktopqwe.wav'); %打開音頻文件(格式為wav 的音頻文件) ，所得 y 為采樣數(shù)據(jù)，

17、fs 為采樣率y=y(:,1); y1=fft(y,2048);%對(duì)信號(hào)做1024 點(diǎn) FFT 變換%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖f=fs*1:1024/2048; figure(1) subplot(211);plot(y); title('原始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖);xlabel( 'time n' );ylabel( 'fuzhi n' );grid on;subplot(212);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖plot(f(1:1024),abs(y1(1:1024); title('原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖') xlabel('

18、Hz');ylabel('fudu');grid on;利用audioread函數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，采集出原始信號(hào)波形與頻譜，y,fs=audioread('C:UsersAdministratorDesktopqwe.wav'),用于讀取語(yǔ)音，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(Hz) o播放語(yǔ)音信號(hào)可以調(diào)用函數(shù) sound (x,fs )。原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜如圖3-1所示：V試心科射多時(shí)幢社有圖圖3-1原始信號(hào)時(shí)域波形和頻譜3.2 加噪語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析%加噪Au=0.3;t=0:1/8000:(size(y)-1)/8000;d=Au

19、*cos(2*pi*2000*t)'%加噪 2K HZm,n=size(y);%看y的大小，【此處y是m行，n列的數(shù)據(jù)】m1,n1=size(d);%看y6的大小，【此處y6是m6行，n6列的數(shù)據(jù)】z=zeros(max(m,m1)-min(m,m1),n);%生成0矩陣，用于加在時(shí)間較短的那么音頻的后面if length(y)<length(d); y1=y;z; y2=y1+d;% sound(y8,fs) else y1=d;z; y2=y1+y; % sound(y8,fs) end ;% sound(y2,fs) y3=fft(y2,2048);%寸信號(hào)做 1024 點(diǎn)

20、 FFT 變換f3=fs*1:1024/2048; figure(2) subplot(211); plot(y2);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖title('加噪語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖)； xlabel( 'time n' ); ylabel( 'fuzhi n' ); grid on; subplot(212);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖plot(f3(1:1024),abs(y3(1:1024); title('加噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖') xlabel('Hz');ylabel('fudu');grid

21、 on;% sound(y2,fs)函數(shù)中的d是加的高頻噪聲，語(yǔ)句y2=y1+d;實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)信號(hào)的相加，然后繪制加噪后的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形和頻譜圖并回放加噪后的語(yǔ)音信號(hào)如圖3-2。口，語(yǔ)汁5號(hào)時(shí)裝魂出書仃 0.S11.522.S33-Stime n3dHZ圖3-2加噪信號(hào)時(shí)域波形圖和頻譜圖3.3 語(yǔ)音信號(hào)的濾波去噪3.3.1 FIR數(shù)字濾波器的濾波效果% FIR 低通濾波fp1=1000;fs1=3400;As1=100;wp1=2*pi*fp1/fs;%ws1=2*pi*fs1/fs;%BF1=ws1-wp1;wc1=(wp1+ws1)/2;M1=ceil(As1-7.95)/(2.286*B

22、F1)+1;%按凱澤窗計(jì)算濾波器階數(shù)N1=M1+1;beta1=0.1102*(As1-8.7);Window=(kaiser(N1,beta1);%求凱澤窗窗函數(shù)b1=fir1(M1,wc1/pi,Window);% wc1/pi 為歸一化 , 窗函數(shù)法設(shè)計(jì)函數(shù)figure(3);freqz(b1,1,512);title( 'FIR 低通濾波器的頻率響應(yīng)' );x1_low = filter(b1,1, y2);%對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波sound(x1_low,fs);x3=fft(x1_low,2048);%對(duì)信號(hào)做1024 點(diǎn) FFT 變換f6=fs*1:1024/2048

23、;figure(4);subplot(211);plot(x1_low);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖title( ' 經(jīng)過(guò) FIR 低通濾波后語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖 ' );xlabel( 'time n' );ylabel( 'fuzhi n' );%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖grid on ;subplot(212);plot(f6(1:1024),abs(x3(1:1024);title( ' 經(jīng)過(guò) FIR 低通濾波后語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖 ' ) xlabel('Hz');ylabel('fudu'

24、; );grid on ;dOD0 配1 : 20.3 0Jt 0.50.6 OL? 0足 O.Bffls.epn££ It-la圖3-3凱澤窗頻率響應(yīng)圖的w :飛渡行草在信號(hào)時(shí)域濃出用圖3-4FIR濾波后時(shí)域波形圖與頻譜圖3.3.2 IIR數(shù)字濾波器的濾波效果%經(jīng)過(guò)IIR低通濾波fp1i=3000;fs1i=3500;wp1i=2*pi*fp1i/fs;ws1i=2*pi*fs1i/fs;Rp1i=5;Rs1i=50;Ts=1/fs;Wp1i=2/Ts*tan(wp1i/2);Ws1i=2/Ts*tan(ws1i/2);%按頻率轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，預(yù)畸變N1i,Wn1i尸c

25、heb1ord(Wp1i,Ws1i,Rp1i,Rs1i,'s' );%計(jì)算模擬濾波器的最小階數(shù)B1i,A1i=cheby1(N1i,Rp1i,Wn1i,'s' ); %設(shè)計(jì)模擬原型濾波器bz1i,az1i=bilinear(B1i,A1i,fs);%1用雙線性變換法得到數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)figure(5);freqz(bz1i,az1i,1024,fs);title( '切比雪夫1型低通濾波器的頻率響應(yīng));x1= filter(bz1i,az1i, y2);sound(x1,fs);x2=fft(x1,2048);%寸信號(hào)做 1024 點(diǎn) FFT 變換f

26、7=fs*1:1024/2048; figure(6); subplot(211); plot(x1);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖title('經(jīng)過(guò)IIR 低通濾波后語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖)；xlabel( 'time n' ); ylabel( 'fuzhi n' ); grid on;subplot(212);% 會(huì)制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖plot(f7(1:1024),abs(x2(1:1024);title('經(jīng)過(guò)IIR低通濾波后語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖')xlabel('Hz');ylabel('fudu'

27、;);grid on;-2DD佃切比私住低通娛據(jù)限率超-30D 00.511.521000Frequency (Hs)x 1040511.52Frequency (Hz)箕 io4圖3-5切比雪夫1型頻率響應(yīng)圖1掙山舊保通世波后序件信匕時(shí)域隕形圖圖3-6IIR濾波后時(shí)域波形圖與頻譜圖由所得結(jié)果可知，所設(shè)計(jì)的濾波器符合要求?？偨Y(jié)此次的語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波處理課程設(shè)計(jì)，使我更進(jìn)一步地熟悉了Matlab軟件的使用與濾波器的設(shè)計(jì)方法。在這次課程設(shè)計(jì)中，我不僅學(xué)到了Matlab的軟件知識(shí)，更增加了個(gè)人發(fā)現(xiàn)問(wèn)題解決問(wèn)題的能力， 可謂獲益匪淺。通過(guò)這次畢 業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的濾波功能有了全面的認(rèn)識(shí)，對(duì)數(shù)字信

28、號(hào)處理的知識(shí)點(diǎn)有了更深層次的理解，進(jìn)一步了解信號(hào)的產(chǎn)生、頻譜分析的方法，學(xué)會(huì)了分析濾波 器的優(yōu)劣和性能，提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。附錄附錄一y,fs=audioread( 'C:UsersAdministratorDesktopqwe.wav'); %打開音頻文件(格式為wav 的音頻文件) ，所得 y 為采樣數(shù)據(jù)， fs 為采樣率y=y(:,1); y1=fft(y,2048);%對(duì)信號(hào)做1024 點(diǎn) FFT 變換f=fs*1:1024/2048; figure(1) subplot(211); plot(y);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖title( ' 原

29、始語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖 ' ); xlabel( 'time n' );ylabel( 'fuzhi n' );grid on ;%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖subplot(212);plot(f(1:1024),abs(y1(1:1024);title( ' 原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖 ' ) xlabel('Hz' );ylabel('fudu' );grid on ;附錄二%加噪Au=0.3;t=0:1/8000:(size(y)-1)/8000;d=Au*cos(2*pi*2000*t)'%加噪2K

30、 HZm,n=size(y);%查看y的大小，【此處y是m行，n列的數(shù)據(jù)】m1,n1=size(d);%看y6的大小，【此處y6是m6行，n6列的數(shù)據(jù)】z=zeros(max(m,m1)-min(m,m1),n);%生成0 矩陣，用于加在時(shí)間較短的那么音頻的后面if length(y)<length(d);y1=y;z;y2=y1+d;% sound(y8,fs)else y1=d;z;y2=y1+y;% sound(y8,fs)end ;% sound(y2,fs)y3=fft(y2,2048);%對(duì)信號(hào)做1024 點(diǎn) FFT 變換f3=fs*1:1024/2048;figure(2)

31、subplot(211);plot(y2);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形圖title( ' 加噪語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖 ' );xlabel( 'time n' );ylabel( 'fuzhi n' );grid on ;subplot(212);%繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的頻率響應(yīng)圖plot(f3(1:1024),abs(y3(1:1024);title( ' 加噪語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖 ' )xlabel('Hz');ylabel('fudu' );grid on ;% sound(y2,fs)附錄三% 經(jīng)過(guò) I

32、IR 低通濾波fp1i=3000;fs1i=3500;wp1i=2*pi*fp1i/fs;ws1i=2*pi*fs1i/fs;Rp1i=5;Rs1i=50;Ts=1/fs;Wp1i=2/Ts*tan(wp1i/2);Ws1i=2/Ts*tan(ws1i/2);%按頻率轉(zhuǎn)換公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，預(yù)畸變N1i,Wn1i=cheb1ord(Wp1i,Ws1i,Rp1i,Rs1i,'s' );%計(jì)算模擬濾波器的最小階數(shù)B1i,A1i=cheby1(N1i,Rp1i,Wn1i,'s' ); %設(shè)計(jì)模擬原型濾波器bz1i,az1i=bilinear(B1i,A1i,fs);%運(yùn)用雙線性變換法得到數(shù)字濾波器傳遞函數(shù)figure(5);freqz(bz1i,az1i,1024,fs);title( ' 切比雪夫 1 型低通濾波器的頻率響應(yīng)' );x1= filter(bz1i,az1i, y2);sound(x1,fs);x2=fft(x1,2048);%對(duì)信