數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)基于FIR的有噪聲語(yǔ)音信號(hào)處理

1、1 課程設(shè)計(jì)的主要目的和內(nèi)容及要求課程設(shè)計(jì)目的：1. 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)課程和其他有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)去分析和解決具體問(wèn)題，并使所學(xué)知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、深化和發(fā)展。2. 初步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)工程設(shè)計(jì)的獨(dú)立工作能力，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的一般方法。3. 通過(guò)課程設(shè)計(jì)樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。4. 進(jìn)行設(shè)計(jì)基本技能的訓(xùn)練，如查閱設(shè)計(jì)資料和手冊(cè)、程序的設(shè)計(jì)、調(diào)試等。本課題設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 利用windows下的錄音機(jī)或其他軟件，選擇windows系統(tǒng)的“叮”（ding.wav），并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行采樣；2. 語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析，畫(huà)出采樣后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻

2、譜圖；3. 產(chǎn)生噪聲信號(hào)并加到語(yǔ)音信號(hào)中，得到被污染的語(yǔ)音信號(hào)，并回放語(yǔ)音信號(hào)；4. 污染信號(hào)的頻譜分析，畫(huà)出被污染的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形和頻譜； 5. 根據(jù)有關(guān)的頻譜特性，采用kaiser窗設(shè)計(jì)fir數(shù)字低通，高通，帶通，帶阻濾波器并畫(huà)出4種濾波器的幅頻、相頻圖；6. 用自己設(shè)計(jì)的4種濾波器分別對(duì)被不同噪聲污染的信號(hào)進(jìn)行濾波；7. 分析得到信號(hào)的頻譜，畫(huà)出濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜，并對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，分析信號(hào)的變化；8. 回放語(yǔ)音信號(hào)。設(shè)計(jì)要求：1. 熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。2. 掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念，基本理論和基本方法。3. 掌握序列快速傅里葉變換方法。4. 學(xué)會(huì)matl

3、ab的使用，掌握matlab的程序設(shè)計(jì)方法。5. 掌握利用matlab對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。6. 掌握matlab設(shè)計(jì)fir數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波的方法。2 課程設(shè)計(jì)的總體方案2.1設(shè)計(jì)框圖加入噪聲信號(hào)noise4加入噪聲信號(hào)noise3加入噪聲信號(hào)noise2加入噪聲信號(hào)noise1信號(hào)采樣并畫(huà)頻域圖畫(huà)信號(hào)的時(shí)域圖 獲取原始信號(hào)x xxxx x x x對(duì)信號(hào)采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)信號(hào)的時(shí)域圖對(duì)信號(hào)采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)信號(hào)的時(shí)域圖對(duì)信號(hào)采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)信號(hào)的時(shí)域圖對(duì)信號(hào)采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)信號(hào)的時(shí)域圖低通濾波器帶阻濾波器帶通濾波器高通濾波器畫(huà)y4的時(shí)域圖并采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)y2的時(shí)域圖并采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)y1的

4、時(shí)域圖并采樣畫(huà)頻域圖畫(huà)y3的時(shí)域圖并采樣畫(huà)頻域圖 低通濾波器幅頻與相頻圖帶通濾波器幅頻與相頻圖帶阻濾波器幅頻與相頻圖高通濾波器幅頻與相頻圖2.2總體設(shè)計(jì)概述本次課程設(shè)計(jì)所采用的主要軟件為matlab。設(shè)計(jì)中用到的函數(shù)主要有wavread,sound,fft,subplot,plot,fir1,freqz,filter。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。從功能上分可把濾波器分為低通，高通，帶阻，帶通濾波器。同時(shí)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)又可分為無(wú)限脈沖響應(yīng)（iir）數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)和有限脈沖響應(yīng)（fir）數(shù)字濾波器。iir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法主要可分為脈沖響應(yīng)不變法和雙線性變換法，其中主要有巴特沃斯濾波器，切

5、比雪夫i型濾波器，切比雪夫ii型濾波器，橢圓濾波器以及貝塞爾濾波器等五種模擬濾波器做為原型；而對(duì)于fir數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)方法主要有窗函數(shù)法，頻率采樣法和等波紋最佳逼近法，其中窗函數(shù)法中主要有六種典型的窗函數(shù)，它們分別是矩形窗，三角形窗，漢寧（hanning）窗，哈明（hamming）窗，布萊克曼（blackman）窗以及凱塞貝塞爾窗（kaiser-basel window）。本課程設(shè)計(jì)采用的是fir數(shù)字濾波器中的窗函數(shù)法，選用的是凱塞貝塞爾窗.主要的設(shè)計(jì)思路為首先獲取原始信號(hào)x。其次在畫(huà)出x的時(shí)域圖和經(jīng)采樣后的頻域圖后分別加入四種噪聲信號(hào)noise1,noise2,noise3,noise4分別

6、獲得x1,x2,x3,x4四種帶噪聲信號(hào)。然后分別畫(huà)出x1,x2,x3,x4的時(shí)域圖并進(jìn)行采樣畫(huà)出頻域圖。再次，利用matlab中的函數(shù)fir1,kaiser,freqz,filter分別設(shè)計(jì)出低通，高通，帶阻，帶通四種數(shù)字濾波器并分別畫(huà)出它們的幅頻特性和相頻特性。最后分別讓x1，x2，x3，x4四種信號(hào)分別通過(guò)四種濾波器得到四種濾波后的信號(hào)y1,y2,y3,y4，分別畫(huà)出y1,y2,y3,y4四種信號(hào)的時(shí)域圖和經(jīng)采樣后的頻域圖與x1,x2,x3,x4進(jìn)行比較。3 設(shè)計(jì)的詳細(xì)原理設(shè)計(jì)主要可分為原始信號(hào)部分，噪聲信號(hào)部分，低通濾波部分，高通濾波部分，帶阻濾波部分，帶通濾波部分等六個(gè)部分。3.1原

7、始信號(hào)部分本次使用的原始信號(hào)是windows系統(tǒng)的“?！保╠ing.wav）語(yǔ)音信號(hào)，可利用windows下的錄音機(jī)（wavread）或其他軟件進(jìn)行獲取。利用sound函數(shù)進(jìn)行試聽(tīng)。其中wavread的主要參數(shù)有采樣頻率（fs），采樣信號(hào)（x），采樣位數(shù)（bits），本次設(shè)計(jì)中fs10000，bits16從而可獲得時(shí)間長(zhǎng)為1s的語(yǔ)音信號(hào)x。sound函數(shù)調(diào)用格式為sound(x,fs,bits) 。對(duì)x信號(hào)進(jìn)行采樣y=fft(x,m)，其中m=length(x)。最后利用plot函數(shù)分別畫(huà)出x信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖subplot(211);plot(t,x);title(原始信號(hào)波形);xlab

8、el(time(s);subplot(212);plot(f,abs(y);title(原始信號(hào)頻譜);xlabel(frequency(hz);便可完成原始信號(hào)部分的設(shè)計(jì)。同時(shí)通過(guò)圖像可觀察x的特性，其頻率在800hz左右。3.2噪聲信號(hào)部分本次課程設(shè)計(jì)中主要有四種噪聲信號(hào)，它們分別是高頻噪聲信號(hào)noise1=0.01*sin(2*pi*6000*t) 低頻噪聲信號(hào)noise2=0.01*sin(2*pi*200*t) 帶阻噪聲信號(hào)noise3=0.01*sin(2*pi*4000*t)+0.01*sin(2*pi*5000*t) 帶通噪聲信號(hào)noise4=0.01*sin(2*pi*500

9、0*t)+0.01*sin(2*pi*200*t) 。其中noise1為一個(gè)頻率為5000hz的高頻信號(hào)可作為低通濾波中x的噪聲輸入得到x1信號(hào)，noise2為頻率為200hz的低頻信號(hào)可作為高通濾波中x的噪聲輸入得到x2信號(hào)，noise3為頻率分別為4000hz和5000hz的帶阻信號(hào)可作為帶阻濾波中x的噪聲輸入得到x3信號(hào)，noise4為頻率分別為200hz和5000hz的帶通信號(hào)可作為帶通濾波中x的噪聲輸入得到x4信號(hào)。3.3低通濾波部分低通濾波部分可分兩小部分：噪聲部分和低通濾波器設(shè)計(jì)部分。噪聲部分低通濾波的噪聲信號(hào)為noise1，使x1=x+noise1獲得噪聲污染后的信號(hào)x1，并利

10、用sound回放信號(hào)x1與原始信號(hào)x進(jìn)行比較。然后利用plot函數(shù)畫(huà)x1的時(shí)域圖和經(jīng)采樣后的頻域圖，與原信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖進(jìn)行比較。低通濾波器設(shè)計(jì)部分所謂低通濾波器是當(dāng)信號(hào)頻率（w）大于通帶邊界頻率（wp）時(shí)將無(wú)法通過(guò)此濾波器，而當(dāng)wwp時(shí)信號(hào)便可通過(guò)。高通濾波器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有通帶邊界頻率wp2，阻帶截止頻率ws2，3db通帶截止頻率wc2。其中wp22*pi*fp2/fs，ws22*pi*fs2/fs（其中fp2，fs2為模擬頻率）wc2(wp2+ws2)/2。本次設(shè)計(jì)中fp2500，fs2300。選定參數(shù)后利用b2=fir1(n,wc2,high,kaiser(n+1) ，hn2 w2=

11、freqz(b2,1,512)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計(jì),其中n為濾波器的階數(shù)，本次設(shè)計(jì)中假定n=38。在通過(guò)x2get=filter(b2,1,x2); 語(yǔ)句進(jìn)行對(duì)x2信號(hào)的濾波得到信號(hào)x2get，再利用y2get=fft(x2get,m);語(yǔ)句進(jìn)行x2get的采樣。同時(shí)運(yùn)用subplot(323);plot(w2/pi,20*log10(abs(hn2);title(高通濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(w2/pi,unwrap(angle(hn2);title(高通濾波器相頻);xlabel(w);語(yǔ)句繪出濾波器的幅頻和相頻圖，并同時(shí)畫(huà)出x2get的時(shí)域

12、圖和頻域圖與x2信號(hào)進(jìn)行比較。3.5帶阻濾波部分帶阻濾波部分可分兩小部分：噪聲部分和帶阻濾波器設(shè)計(jì)部分。噪聲部分帶阻濾波的噪聲信號(hào)為noise3，使x3=x+noise3獲得噪聲污染后的信號(hào)x3，并利用sound回放信號(hào)x3與原始信號(hào)x進(jìn)行比較。然后利用plot函數(shù)畫(huà)x3的時(shí)域圖和經(jīng)采樣后的頻域圖，與原信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖進(jìn)行比較。帶阻濾波器設(shè)計(jì)部分所謂帶阻濾波器是當(dāng)信號(hào)頻率（w）大于通帶邊界頻率（wpl）小于通帶邊界頻率（wph）時(shí)將無(wú)法通過(guò)此濾波器，而當(dāng)wwph或wwpl時(shí)信號(hào)便可通過(guò)。帶阻濾波器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有通帶邊界頻率wp3l，wp3h，阻帶截止頻率ws3l，ws3h，3db通帶截止頻

13、率wc3。其中wp3=2*fpl3/fs 2*fph3/fs;ws3=2*fsl3/fs 2*fsh3/fs;（其中fp3，fs3為模擬頻率）wc3(wp3+ws3)/2。本次設(shè)計(jì)中fpl32000，fph38000，fsl33000，fsh37000。選定參數(shù)后利用b3=fir1(n,wc3,stop,kaiser(n+1)，hn3 wp3=freqz(b3,1,512)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計(jì),其中n為濾波器的階數(shù)，本次設(shè)計(jì)中假定n=38。在通過(guò)x3get=filter(b3,1,x3); 語(yǔ)句進(jìn)行對(duì)x3信號(hào)的濾波得到信號(hào)x3get，再利用y3get=fft(x3get,m);語(yǔ)句進(jìn)行x3

14、get的采樣。同時(shí)運(yùn)用subplot(323);plot(w2/pi,20*log10(abs(hn3);title(帶阻濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(w2/pi,unwrap(angle(hn3);title(帶阻濾波器相頻);xlabel(w);語(yǔ)句繪出濾波器的幅頻和相頻圖，并同時(shí)畫(huà)出x3get的時(shí)域圖和頻域圖與x3信號(hào)進(jìn)行比較。3.6帶通濾波部分帶通濾波部分可分兩小部分：噪聲部分和帶通濾波器設(shè)計(jì)部分。噪聲部分帶通濾波的噪聲信號(hào)為noise4，使x4=x+noise4獲得噪聲污染后的信號(hào)x4，并利用sound回放信號(hào)x4與原始信號(hào)x進(jìn)行比較。然后利用

15、plot函數(shù)畫(huà)x4的時(shí)域圖和經(jīng)采樣后的頻域圖，與原信號(hào)時(shí)域圖和頻域圖進(jìn)行比較。帶通濾波器設(shè)計(jì)部分所謂帶通濾波器是當(dāng)信號(hào)頻率（w）小于通帶邊界頻率（wpl）大于通帶邊界頻率（wph）時(shí)將無(wú)法通過(guò)此濾波器，而當(dāng)wplwwph時(shí)信號(hào)便可通過(guò)。帶通濾波器設(shè)計(jì)的主要參數(shù)有通帶邊界頻率wp4l，wp4h，阻帶截止頻率ws4l，ws4h，3db通帶截止頻率wc4。其中wp4=2*fpl4/fs 2*fph4/fs;ws4=2*fsl4/fs 2*fsh4/fs;（其中fp4，fs4為模擬頻率）wc4(wp4+ws4)/2。本次設(shè)計(jì)中fpl4500，fph42000，fsl4700，fsh41800。選定參數(shù)

16、后利用b4=fir1(n,wc4,kaiser(n+1)，hn4 wp4=freqz(b4,1,512)語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)低通濾波器的設(shè)計(jì),其中n為濾波器的階數(shù)，本次設(shè)計(jì)中假定n=38。在通過(guò)x4get=filter(b4,1,x4); 語(yǔ)句進(jìn)行對(duì)x4信號(hào)的濾波得到信號(hào)x4get，再利用y4get=fft(x4get,m);語(yǔ)句進(jìn)行x4get的采樣。同時(shí)運(yùn)用subplot(323);plot(wp4/pi,20*log10(abs(hn4);title(帶通濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(wp4/pi,unwrap(angle(hn4);title(帶通濾波器相頻)

17、;xlabel(w);語(yǔ)句繪出濾波器的幅頻和相頻圖，并同時(shí)畫(huà)出x4get的時(shí)域圖和頻域圖與x4信號(hào)進(jìn)行比較。4 設(shè)計(jì)的步驟和過(guò)程本次課程設(shè)計(jì)的步驟為原始信號(hào)部分噪聲信號(hào)部分低通濾波部分高通濾波部分帶阻濾波部分帶通濾波部分完成設(shè)計(jì)并運(yùn)行4.1原始信號(hào)部分的設(shè)計(jì)程序如下：clf;%原始音頻抽樣fs=10000;bits=16;t=1;ts=1/fs;n=38;x,fs,bits=wavread(ding.wav); %利用windows下的錄音機(jī)，錄制一段自己的語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)間為1s x=x(:,1); m=length(x);sound(x,fs,bits);y=fft(x,m); %對(duì)錄制的信號(hào)

18、進(jìn)行傅立葉變換f=(fs/m)*1:m;t=1:m/fs;subplot(211);plot(t,x);title(原始信號(hào)波形);xlabel(time(s);subplot(212);plot(f,abs(y);title(原始信號(hào)頻譜);xlabel(frequency(hz);4.2噪聲信號(hào)部分的設(shè)計(jì)程序如下：%噪聲信號(hào)noise1=0.01*sin(2*pi*5000*t); %高頻噪聲noise2=0.01*sin(2*pi*200*t); %低頻噪聲noise3=0.01*sin(2*pi*4000*t)+0.01*sin(2*pi*5000*t); %帶阻噪聲noise4=0.

19、01*sin(2*pi*5000*t)+0.01*sin(2*pi*200*t); %帶通噪聲4.3低通濾波部分的設(shè)計(jì)程序如下：% 低通濾波 fp1=2000; fs1=3000; wp1=2*pi*fp1/fs; ws1=2*pi*fs1/fs; x1=x+noise1;%加了高頻噪聲的信號(hào) sound(x1,fs,bits);%回放噪聲信號(hào) y11=fft(x1,m);%對(duì)加了高頻噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換 figure; subplot(321);plot(t,x1);title(加了高頻噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s); subplot(322);plot(f,abs(y

20、11);title(加了高頻噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(frequency(hz); wc1=(wp1+ws1)/2; b1=fir1(n,wc1,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算低通firdf的b1（n） hn1 w1=freqz(b1,1,512); subplot(323);plot(w1/pi,20*log10(abs(hn1);title(低通濾波器幅頻);xlabel(w); subplot(324);plot(w1/pi,unwrap(angle(hn1);title(低通濾波器相頻);xlabel(w); x1get=filter(b1,1,x1); y1g

21、et=fft(x1get,m); sound(x1get,fs,bits); subplot(325);plot(t,x1get);title(加了高頻噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y1get);title(加了高頻噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel(frequency(hz);4.4高通濾波部分的設(shè)計(jì)程序如下：%高通濾波fp2=500;fs2=300;wp2=2*fp2/fs;ws2=2*fs2/fs;x2=x+noise2;%加了低頻噪聲的信號(hào)sound(x2,fs,bits);%回放噪聲信號(hào)y21=fft(x2

22、,m);%對(duì)加了低頻噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換figure;subplot(321);plot(t,x2);title(加了低頻噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(322);plot(f,abs(y21);title(加了低頻噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(frequency(hz);wc2=(wp2+ws2)/2;b2=fir1(n,wc2,high,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算高通firdf的b2（n）hn2 w2=freqz(b2,1,512);subplot(323);plot(w2/pi,20*log10(abs(hn2);title(

23、高通濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(w2/pi,unwrap(angle(hn2);title(高通濾波器相頻);xlabel(w);x2get=filter(b2,1,x2);y2get=fft(x2get,m);sound(x2get,fs,bits);subplot(325);plot(t,x2get);title(加了低頻噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y2get);title(加了低頻噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel(frequency(hz);4.5帶阻濾波部分的設(shè)計(jì)

24、程序如下：%帶阻濾波fpl3=2000;fph3=8000;fsl3=3000;fsh3=7000;wp3=2*fpl3/fs 2*fph3/fs;ws3=2*fsl3/fs 2*fsh3/fs;x3=x+noise3;%加了帶阻噪聲的信號(hào)sound(x3,fs,bits);%回放噪聲信號(hào)y31=fft(x3,m);%對(duì)加了帶阻噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換figure;subplot(321);plot(t,x3);title(加了帶阻噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(322);plot(f,abs(y31);title(加了帶阻噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(f

25、requency(hz);wc3=(wp3+ws3)/2;b3=fir1(n,wc3,stop,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算帶阻firdf的b3（n）hn3 wp3=freqz(b3,1,512);subplot(323);plot(w2/pi,20*log10(abs(hn3);title(帶阻濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(w2/pi,unwrap(angle(hn3);title(帶阻濾波器相頻);xlabel(w);x3get=filter(b3,1,x3);y3get=fft(x3get,m);sound(x3get,fs,bi

26、ts);subplot(325);plot(t,x3get);title(加了帶阻噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y3get);title(加了帶阻噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel(frequency(hz);4.6帶通濾波部分的設(shè)計(jì)程序如下：%帶通濾波fpl4=500;fph4=2000;fsl4=700;fsh4=1800;wp4=2*fpl4/fs 2*fph4/fs;ws4=2*fsl4/fs 2*fsh4/fs;x4=x+noise4;%加了帶通噪聲的信號(hào)sound(x4,fs,bits);%回放噪聲信號(hào)y

27、41=fft(x4,m);%對(duì)加了帶通噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換figure;subplot(321);plot(t,x4);title(加了帶通噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(322);plot(f,abs(y41);title(加了帶通噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(frequency(hz);wc4=(wp4+ws4)/2;b4=fir1(n,wc4,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算帶通firdf的b4（n）hn4 wp4=freqz(b4,1,512);subplot(323);plot(wp4/pi,20*log10(abs(hn4);

28、title(帶通濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(wp4/pi,unwrap(angle(hn4);title(帶通濾波器相頻);xlabel(w);x4get=filter(b4,1,x3);y4get=fft(x4get,m);sound(x4get,fs,bits);subplot(325);plot(t,x4get);title(加了帶通噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y4get);title(加了帶通噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel(frequency(hz);至此，設(shè)計(jì)

29、的六個(gè)主體部分都基本完成，可完成數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)，也完成x1、x2、x3、x4四個(gè)有噪聲語(yǔ)音信號(hào)的濾波過(guò)程。5設(shè)計(jì)程序的調(diào)試及運(yùn)行結(jié)果5.1設(shè)計(jì)程序調(diào)試運(yùn)行程序，觀察濾波后的信號(hào)頻譜中的噪聲成分是否去除。若濾波后信號(hào)頻譜中的噪聲成分沒(méi)有去除干凈，則觀察程序進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試后再觀察，直至噪聲成分完全去除；若濾波后信號(hào)頻譜中的噪聲成分已經(jīng)去除干凈，則記錄運(yùn)行結(jié)果并進(jìn)行結(jié)果分析。5.2程序運(yùn)行結(jié)果圖1.原始信號(hào)的時(shí)域圖與頻域圖由上圖觀察可知原始信號(hào)的頻率為800hz左右，同時(shí)又由于周期性的原因，圖上才有兩個(gè)頻率成分。 圖2.低通濾波部分運(yùn)行結(jié)果圖由噪聲信號(hào)和濾波后的信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖可看出噪聲信號(hào)中的

30、噪聲成分已成功的去除，因而設(shè)計(jì)成功由濾波器的幅頻和相頻圖可看出濾波器的設(shè)計(jì)也符合要求。圖3.高通濾波部分運(yùn)行結(jié)果圖由噪聲信號(hào)和濾波后的信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖可看出噪聲信號(hào)中的噪聲成分已成功的去除，因而設(shè)計(jì)成功由濾波器的幅頻和相頻圖可看出濾波器的設(shè)計(jì)也符合要求。圖4.帶阻濾波部分運(yùn)行結(jié)果圖由噪聲信號(hào)和濾波后的信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖可看出噪聲信號(hào)中的噪聲成分已成功的去除，因而設(shè)計(jì)成功由濾波器的幅頻和相頻圖可看出濾波器的設(shè)計(jì)也符合要求。圖5.帶通部分運(yùn)行結(jié)果圖由噪聲信號(hào)和濾波后的信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖可看出噪聲信號(hào)中的噪聲成分已成功的去除，因而設(shè)計(jì)成功由濾波器的幅頻和相頻圖可看出濾波器的設(shè)計(jì)也符合要求。5

31、 課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)時(shí)間過(guò)得很快，是一個(gè)說(shuō)了上百回的句子，可再用上一千回，它還是對(duì)的。剛剛接到課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，想著長(zhǎng)達(dá)兩周的時(shí)間，總以為時(shí)間有的是。只等到要交時(shí)原來(lái)自己還是蒙然未懂，一切的一切又是模糊不清。但在這過(guò)程中自己體會(huì)到了一些，一點(diǎn)乃至半點(diǎn)，這兩周便是有收獲。作課程設(shè)計(jì)已不是第一回了，有了經(jīng)驗(yàn)但同時(shí)也讓自己有些懶散。本次設(shè)計(jì)的課題時(shí)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)。從第一個(gè)周一的選題開(kāi)始就有些不以為然，感覺(jué)做完了實(shí)驗(yàn)，對(duì)這些濾波器的了解應(yīng)該比較深。因而也就隨便選了一個(gè)課題，因?yàn)閭€(gè)人覺(jué)得所有的課題都差不多。選完題當(dāng)然就是做了。拿出書(shū)，打開(kāi)電腦，開(kāi)啟matlab，接著舉手，到最后便無(wú)奈的放下手，設(shè)計(jì)的第一步

32、就讓自己感到棘手。原始信號(hào)的獲得，老師說(shuō)過(guò)可用windows系統(tǒng)下的錄音機(jī)或軟件，可是兩個(gè)自己都沒(méi)用過(guò)。察書(shū)，沒(méi)有，自己借的書(shū)有的只是純理論上的東西，與實(shí)際運(yùn)用差了十萬(wàn)八千里，沒(méi)辦法最后用了一個(gè)最有效但一開(kāi)始沒(méi)想到的辦法上網(wǎng)。還真別說(shuō)，有效啊，確實(shí)有效，查到了wavread和sound兩個(gè)成對(duì)的函數(shù)。心里想著，這網(wǎng)絡(luò)被人說(shuō)成是毒遍天下，是殺人無(wú)形的兵刃，但看來(lái)用好了倒也是個(gè)百科書(shū)林。原始信號(hào)有了，自己也得了教訓(xùn)，便開(kāi)始計(jì)劃開(kāi)來(lái)。自己選的課題是運(yùn)用凱塞窗函數(shù)設(shè)計(jì)一個(gè)fir數(shù)字濾波器。于是，翻書(shū)看完有關(guān)fir濾波器的相關(guān)介紹，重點(diǎn)看了凱塞窗。然后查資料找出與本次設(shè)計(jì)有關(guān)的matlab知識(shí)。做完這些

33、自然是開(kāi)始設(shè)計(jì)，總體框架，具體步驟，都在腦袋瓜里轉(zhuǎn)了幾轉(zhuǎn)。動(dòng)工，這時(shí)才深刻體會(huì)到“紙上學(xué)來(lái)終覺(jué)淺，用到實(shí)際才叫真！”開(kāi)始設(shè)計(jì)從噪聲選取，到低通，高通，帶阻，帶通濾波器的設(shè)計(jì)，其中是錯(cuò)漏百出。當(dāng)然，作為老手自然不會(huì)再去犯什么程序設(shè)計(jì)上的低級(jí)錯(cuò)誤，主要還是對(duì)濾波器的認(rèn)知不夠深刻。有的只是照抄書(shū)本，最后是連自己都為自己所犯的錯(cuò)誤驚愕不已。其中許多錯(cuò)誤差點(diǎn)讓自己從頭來(lái)過(guò)，一度讓自己有放棄的打算。最后還是堅(jiān)持了下來(lái)，自己大嘆不容易。作完了，自己心里有些高興。至于報(bào)告，自己還不是手到擒來(lái)?？墒?，到真正開(kāi)始寫(xiě)報(bào)告才發(fā)覺(jué)，報(bào)告才是檢驗(yàn)自己掌握程度的真正難關(guān)。報(bào)告是對(duì)理論的理解，這讓剛剛大嘆理論的我又開(kāi)始縮手縮

34、腳。看來(lái)自己還是老毛病，理論基礎(chǔ)不過(guò)關(guān)。攪盡腦子，搜腸刮肚，抓耳撓勺，終于讓自己掌握的有限的理論知識(shí)化為了一篇報(bào)告。設(shè)計(jì)結(jié)束了，自己也再次用到了時(shí)間過(guò)得很快的措辭。這回是真的感概，不再是少年不知愁滋味，作為一名大三的學(xué)生，另一個(gè)代名詞便是“準(zhǔn)大學(xué)畢業(yè)生”。一談到畢業(yè)，以前總是報(bào)之一笑，然后詼諧的揮揮手，嘴里嘟噥“畢業(yè)，早著！”一步步的“早著”，畢業(yè)也就不早了。通過(guò)此次的課程設(shè)計(jì)讓自己意識(shí)到自己已可以做些實(shí)際東西，有了基礎(chǔ)，但是，自己的一系列的錯(cuò)誤，一系列的躊躇也讓自己清醒的認(rèn)識(shí)到自己已無(wú)時(shí)間讓自己去揮霍了。初淺的理論知識(shí)，不再適合今后的就業(yè)。作為專(zhuān)業(yè)課的數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，是作為對(duì)自己專(zhuān)業(yè)

35、能力檢測(cè)的一個(gè)重要手段。認(rèn)真，細(xì)心，專(zhuān)業(yè)，理論知識(shí)，實(shí)際應(yīng)用這些說(shuō)了無(wú)數(shù)遍的名詞，真真切切的讓自己在這次設(shè)計(jì)中體會(huì)到了。設(shè)計(jì)的時(shí)間過(guò)了，但它帶來(lái)的影響我想是不滅的！要有一個(gè)良好的就業(yè)前景。擁有扎實(shí)的理論知識(shí)，認(rèn)真細(xì)致的處事態(tài)度，隨機(jī)應(yīng)變的實(shí)際應(yīng)用方法，不拘一格的思路都將使得自己能有好的未來(lái)。參考資料1 高西全,丁玉美,闊永紅.數(shù)字信號(hào)處理-原理、實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用.m.北京:電子工業(yè)出版社,20062 張延華,姚林泉,郭瑋.數(shù)字信號(hào)處理-基礎(chǔ)與應(yīng)用. m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20053 王宏. matlab6.5及其在信號(hào)處理中的應(yīng)用.m. 北京:清華大學(xué)出版社,2004附錄matlab程序：clf

36、;%原始音頻抽樣fs=10000;bits=16;t=1;ts=1/fs;n=38;x,fs,bits=wavread(ding.wav); %利用windows下的錄音機(jī)，錄制一段自己的語(yǔ)音信號(hào)，時(shí)間為1s x=x(:,1); m=length(x);sound(x,fs,bits);y=fft(x,m); %對(duì)錄制的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換f=(fs/m)*1:m;t=1:m/fs;figure;subplot(211);plot(t,x);title(原始信號(hào)波形);xlabel(time(s);subplot(212);plot(f,abs(y);title(原始信號(hào)頻譜);xlabel(f

37、requency(hz);%噪聲信號(hào)noise1=0.01*sin(2*pi*6000*t); %高頻噪聲noise2=0.01*sin(2*pi*200*t); %低頻噪聲noise3=0.01*sin(2*pi*4000*t)+0.01*sin(2*pi*5000*t); %帶阻噪聲noise4=0.01*sin(2*pi*5000*t)+0.01*sin(2*pi*200*t); %帶通噪聲% 低通濾波 fp1=2000; fs1=3000; wp1=2*pi*fp1/fs; ws1=2*pi*fs1/fs; x1=x+noise1;%加了高頻噪聲的信號(hào) sound(x1,fs,bits

38、);%回放噪聲信號(hào) y11=fft(x1,m);%對(duì)加了高頻噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換 figure; subplot(321);plot(t,x1);title(加了高頻噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s); subplot(322);plot(f,abs(y11);title(加了高頻噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(frequency(hz); wc1=(wp1+ws1)/2; b1=fir1(n,wc1,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算低通firdf的b1（n） hn1 w1=freqz(b1,1,512); subplot(323);plot(w1/pi,20

39、*log10(abs(hn1);title(低通濾波器幅頻);xlabel(w); subplot(324);plot(w1/pi,unwrap(angle(hn1);title(低通濾波器相頻);xlabel(w); x1get=filter(b1,1,x1); y1get=fft(x1get,m); sound(x1get,fs,bits); subplot(325);plot(t,x1get);title(加了高頻噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y1get);title(加了高頻噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel

40、(frequency(hz);%高通濾波fp2=500;fs2=300;wp2=2*fp2/fs;ws2=2*fs2/fs;x2=x+noise2;%加了低頻噪聲的信號(hào)sound(x2,fs,bits);%回放噪聲信號(hào)y21=fft(x2,m);%對(duì)加了低頻噪聲的信號(hào)進(jìn)行傅立葉變換figure;subplot(321);plot(t,x2);title(加了低頻噪聲的信號(hào)時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(322);plot(f,abs(y21);title(加了低頻噪聲的信號(hào)頻譜圖);xlabel(frequency(hz);wc2=(wp2+ws2)/2;b2=fir1

41、(n,wc2,high,kaiser(n+1);%調(diào)用kaiser計(jì)算高通firdf的b2（n）hn2 w2=freqz(b2,1,512);subplot(323);plot(w2/pi,20*log10(abs(hn2);title(高通濾波器幅頻);xlabel(w);subplot(324);plot(w2/pi,unwrap(angle(hn2);title(高通濾波器相頻);xlabel(w);x2get=filter(b2,1,x2);y2get=fft(x2get,m);sound(x2get,fs,bits);subplot(325);plot(t,x2get);title(加了低頻噪聲的信號(hào)濾波后時(shí)域圖);xlabel(time(s);subplot(326);plot(f,abs(y2get);title(加了低頻噪聲的信號(hào)濾波后頻譜圖);xlabel(frequency(hz);%帶阻濾波fpl3=2000;fph3=8000;fsl3=3000;fsh3=7000;wp3=2*fpl3/fs 2*fph3/fs;ws3=2*fsl3/fs 2*