使用NUTTALLWIN設(shè)計(jì)的FIR濾波器

1、 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 1 頁(yè) 共 18 頁(yè) 基于基于 ti c6713的的拉弦音樂濾波去噪拉弦音樂濾波去噪- -使用使用 nuttallwinnuttallwin 設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)的 firfir 濾波器濾波器指導(dǎo)老師：高明指導(dǎo)老師：高明摘 要 本課程設(shè)計(jì)采用 nuttallwin 設(shè)計(jì)一個(gè) fir 濾波器，對(duì)一段加噪拉弦音樂信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理并根據(jù)濾波前后的波形和頻譜分析濾波性能。本課程設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)為 ccs3.1，開發(fā)工具是 c 語(yǔ)言、m 語(yǔ)言編程。首先從網(wǎng)上下載一段拉弦樂器音樂信號(hào)，用格式轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成 wav 格式，用電腦錄音機(jī)截取其中一

2、段作為信號(hào)源，并人為加入一單頻噪聲，最后比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。由分析結(jié)果可知，濾波器后的語(yǔ)音信號(hào)與原始信號(hào)基本一致，即設(shè)計(jì)的 fir 濾波器能夠去除信號(hào)中所加單頻噪聲，達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。關(guān)鍵詞 濾波去噪；fir 濾波器；nuttallwin；ccs3.11 引引 言言本課程設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是從網(wǎng)上下載一段拉弦器演奏音樂信號(hào)，進(jìn)行加噪并利用 nuttallwin 窗設(shè)計(jì)滿足指標(biāo)的 fir 濾波器進(jìn)行去噪處理，比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜，畫出濾波前后的波形及頻譜圖。通過比較波形及頻譜圖得出濾波前后的信號(hào)相差無(wú)幾，可見濾波器在信號(hào)處理中占據(jù)中重要的地位，利用它我們可以得出我們需要的信號(hào)

3、，而不需要的，即對(duì)我們需要的有用信號(hào)造成影響甚至失真的噪聲我們可以通過濾波器濾掉。因此，我們必須掌握 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 2 頁(yè) 共 18 頁(yè) 濾波去噪這門重要的技術(shù)。1.1 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)目的本課程設(shè)計(jì)的主要目的是采用 nuttallwin 窗設(shè)計(jì)一 fir 濾波器，對(duì)拉弦器演奏音樂信號(hào)進(jìn)行加噪并用所設(shè)計(jì)的 fir 濾波器進(jìn)行去噪處理，并且通過設(shè)計(jì)熟悉 ccs3.1 的使用，了解 fir 濾波器的特性，根據(jù)結(jié)果和在課堂上的學(xué)到的知識(shí)得出結(jié)論，學(xué)會(huì)將理論知識(shí)應(yīng)用與實(shí)踐之中。通過本次課程設(shè)計(jì)，我們應(yīng)該掌握濾波去噪這門在信號(hào)處理中重要的技

4、術(shù)。1.2 課程設(shè)計(jì)的要求課程設(shè)計(jì)的要求（1）濾波器指標(biāo)必須符合工程實(shí)際。（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)并按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。1.3 設(shè)計(jì)平臺(tái)設(shè)計(jì)平臺(tái)本次課程設(shè)計(jì)中系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)為 ccs3.1，程序運(yùn)行平臺(tái)為 windows xp。ccs 是 ti 公司推出的用于開發(fā) dsp 芯片的集成開發(fā)環(huán)境，它采用windows 風(fēng)格界面，集編輯、編譯、鏈接、軟件仿真、硬件調(diào)試以及實(shí)時(shí)跟蹤等功能于一體，極大地方便了 dsp 芯片的開發(fā)與設(shè)計(jì)，是目前使用最為廣泛的dsp 開發(fā)軟件之一。 一、ccs 的簡(jiǎn)介 cc

5、s 是一種針對(duì) tms320 系列 dsp 的集成開發(fā)環(huán)境,在 windows 操作系統(tǒng)下，采用圖形接口界面，提供環(huán)境配置、源文件編輯、程序調(diào)試、跟蹤和分析等工具。 ccs 有兩種工作模式：1、軟件仿真器模式：可以脫離 dsp 芯片，在 pc 機(jī)上模擬 dsp 的指令集和工作機(jī)制，主要用于前期算法實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 3 頁(yè) 共 18 頁(yè) 2、硬件在線編程模式：可以實(shí)時(shí)運(yùn)行在 dsp 芯片上,與硬件開發(fā)板相結(jié)合在線編程和調(diào)試應(yīng)用程序。本次實(shí)驗(yàn)主要采用軟件仿真器模式1。2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)原理 有限沖擊響應(yīng) (fir)濾波器在數(shù)字信號(hào)

6、處理系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。fir濾波器設(shè)計(jì)方法主要分為兩類：第一類是最優(yōu)設(shè)計(jì)法，第二類是基于逼近理想濾波器特性的方法，包括窗函數(shù)法，頻率采樣法和等波紋最佳逼近法。而其中最常見的設(shè)計(jì)法就是窗口法設(shè)計(jì)。窗口法設(shè)計(jì)的基本思想是對(duì)于給定的濾波器技術(shù)要求，選擇濾波器長(zhǎng)度 m 和具有最窄主瓣寬度和盡可能最小的旁瓣衰減的某個(gè)窗函數(shù) w（n）2。2.1 fir 濾波器濾波器數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理重要的一個(gè)內(nèi)容。一般來說，一個(gè)數(shù)字濾波器分 3 個(gè)步驟來完成：1、技術(shù)要求：在設(shè)計(jì)濾波器之前，必須要有某些技術(shù)要求。這些技術(shù)要求是由用途決定的。2、近似：一旦技術(shù)要求確定之后，就要用自己學(xué)過的各種概念和數(shù)學(xué)提供一種濾

7、波器的表述，它接近于所給出的一組技術(shù)要求。3、實(shí)現(xiàn)：上面一步的結(jié)果是一個(gè)濾波器的表述，它可能是一個(gè)差分方程的形式，或者是某一系統(tǒng)函數(shù) h（z） ，或者是某一脈沖響應(yīng) h(n)。依據(jù)這個(gè)表述要用硬件實(shí)現(xiàn)這個(gè)濾波器，或者在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上通過軟件實(shí)現(xiàn)2。相對(duì)于 iir 濾波器，fir 濾波器在保證幅度特性滿足技術(shù)要求的同時(shí)，還能做到嚴(yán)格線性相位特性。我們知道，無(wú)失真?zhèn)鬏斉c濾波處理的條件是，在信號(hào)的有效頻譜范圍內(nèi)系統(tǒng)幅頻響應(yīng)為常數(shù)，相頻響應(yīng)為頻率的線性函數(shù)（即具有線性相位）3。在數(shù) 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 4 頁(yè) 共 18 頁(yè) 字通信和圖像傳輸與處理等應(yīng)

8、用場(chǎng)合都要求濾波器具有線性相位特性。另外，fir 濾波器是全零點(diǎn)濾波器，硬件和軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不用考慮穩(wěn)定性問題。所以，fir 濾波器是一種很重要的濾波器，在數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。fir 濾波器的特點(diǎn)：（1）單位抽樣響應(yīng) h（n）是有限長(zhǎng)的，因此 fir 濾波器一定是穩(wěn)定的除此之外，還可用 dft 實(shí)現(xiàn)。（2）經(jīng)延時(shí)，h（n）總可變成因果序列，所以 fir 濾波器總可以由因果系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。（3）fir 的系統(tǒng)函數(shù)是 z-1 的多項(xiàng)式，故 iir 的方法不適用。（4）fir 的相位特性可以是線性的，因此，它有更廣泛的應(yīng)用。2.2 窗口設(shè)計(jì)法窗口設(shè)計(jì)法 窗口法設(shè)計(jì)的基本思想是對(duì)于給定的濾波器

9、技術(shù)要求，選擇濾波器長(zhǎng)度m 和具有最窄主瓣寬度和盡可能最小的旁瓣衰減的某個(gè)窗函數(shù) w（n） 。 基本概念（1）窗譜：窗函數(shù)的頻響的幅度函數(shù)亦稱作窗譜。（2）對(duì)窗函數(shù)要求：希望窗譜主瓣盡量窄，以獲得較陡的過渡帶，這是因?yàn)檫^渡帶等于主瓣寬度。盡量減少窗譜最大旁瓣的相對(duì)幅度，這樣可使肩峰和波紋減少，就可以增大阻帶的衰減。數(shù)字信號(hào)處理的主要數(shù)學(xué)工具是傅里葉變換而傅里葉變換是研究整個(gè)時(shí)間域和頻率域的關(guān)系。不過，當(dāng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)工程測(cè)試信號(hào)處理時(shí)，不可能對(duì)無(wú)限長(zhǎng)的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量和運(yùn)算，而是取其有限的時(shí)間片段進(jìn)行分析。做法是從信號(hào)中截取一個(gè)時(shí)間片段，然后用觀察的信號(hào)時(shí)間片段進(jìn)行周期延拓處理，得到虛擬的無(wú)限長(zhǎng)的

10、信號(hào)，然后就可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換、相關(guān)分析等數(shù)學(xué)處理。無(wú)線長(zhǎng)的信號(hào)被截?cái)嘁院?，其頻譜發(fā)生了畸變，原來集中在 f(0)處的能量被分散到兩個(gè)較寬的頻帶中去了(這種現(xiàn)象稱之為頻譜能量泄漏)。 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 5 頁(yè) 共 18 頁(yè) 為了減少頻譜能量泄漏，可采用不同的截取函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行截?cái)?，截?cái)嗪瘮?shù)稱為窗函數(shù)，簡(jiǎn)稱為窗。4信號(hào)截?cái)嘁院螽a(chǎn)生的能量泄漏現(xiàn)象是必然的，因?yàn)榇昂瘮?shù) w(t)是一個(gè)頻帶無(wú)限的函數(shù)，所以即使原信號(hào) x(t)是限帶寬信號(hào)，而在截?cái)嘁院笠脖厝怀蔀闊o(wú)限帶寬的函數(shù)，即信號(hào)在頻域的能量與分布被擴(kuò)展了。又從采樣定理可知，無(wú)論采樣頻率多

11、高，只要信號(hào)一經(jīng)截?cái)?，就不可避免地引起混疊，因此信號(hào)截?cái)啾厝粚?dǎo)致一些誤差。泄漏與窗函數(shù)頻譜的兩側(cè)旁瓣有關(guān)，如果兩側(cè)瓣的高度趨于零，而使能量相對(duì)集中在主瓣，就可以較為接近于真實(shí)的頻譜，為此，在時(shí)間域中可采用不同的窗函數(shù)來截?cái)嘈盘?hào)。5我們知道，用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)的濾波器性能取決于窗函數(shù)的類型及窗口 n長(zhǎng)度n的取值。設(shè)計(jì)過程中，要根據(jù)對(duì)阻帶最小衰減和過渡帶寬度的要求選擇合適的窗函數(shù)類型和窗口長(zhǎng)度 n 。各種類型的窗函數(shù)可達(dá)到的阻帶最小衰減和過渡帶寬度見表 2-1。表表 2-12-1 常見窗函數(shù)性能表常見窗函數(shù)性能表名稱名稱濾波器濾波器過渡帶寬過渡帶寬最小阻帶最小阻帶衰減衰減名稱名稱濾波器濾波器過渡帶寬過

12、渡帶寬最小阻帶衰最小阻帶衰減減矩形矩形1.8/m21dbparzenwin6.6/m56db巴特利特巴特利特6.1/m25dbflattopwin19.6/m108db漢寧漢寧6.2/m44dbgausswin5.8/m60db漢明漢明6.6/m51dbbarthannwin3.6/m40db布萊克曼布萊克曼11/m74dbblackmanharris16.1/m109dbbohmanwin5.8/m51.5dbchebwin15.2/m113dbnuttallwin15.4/m108dbtukeywin2.4/m22db 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器

13、第 6 頁(yè) 共 18 頁(yè) 3 3 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟3.13.1 設(shè)計(jì)流程圖設(shè)計(jì)流程圖 設(shè)計(jì)的流程主要有信號(hào)的采集并加入噪聲，然后用 nuttallwin 窗設(shè)計(jì)濾波器，檢測(cè)濾波器性能后對(duì)加噪信號(hào)進(jìn)行濾波處理，然后對(duì)濾波前后的信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析，得出結(jié)論。 具體設(shè)計(jì)流程圖如下：圖 3-1 設(shè)計(jì)流程圖3.2 ccs 系統(tǒng)配置以及仿真系統(tǒng)配置以及仿真音樂波形的仿真：音樂波形的仿真：（1）進(jìn)入 ccs 系統(tǒng)配置 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 7 頁(yè) 共 18 頁(yè) 啟動(dòng) ccs 配置程序。雙擊桌面上的 setup ccs 快捷圖標(biāo)，彈出對(duì)話框。添加 tms 32

14、0c6713 芯片型號(hào)。圖 3-2 ccs 配置窗口（2）在 matlab 中將 m 文件生成.dat 文件打開 matlab 軟件，將音樂和音樂的 wav2dat.m 文件拷入 matlab 的 work 文件夾下，在 matlab 中打開 wav2dat.m 文件，運(yùn)行即可生成 input.dat 文件。wav2dat.m 文件的程序如下：y,fs,bits = wavread(kongshanniaoyu.wav);y1=y(:,1);y1=y1+1;y1=y1*100;fid=fopen(input.dat,w);fprintf(fid,1651 1 0 1 0n);fprintf(f

15、id,0 x%xn,round(y1);fclose(fid); 4、ccs編譯、調(diào)試、運(yùn)行利用 ccs 創(chuàng)建一個(gè)新工程，然后向該工程中添加源代碼文件和庫(kù)文件。1)ccs 的安裝目錄為 c:ti，首先在文件夾 c:timyprojects下建立一個(gè)新的 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 8 頁(yè) 共 18 頁(yè) 文件夾。命名為 xty。2)將主函數(shù) main.c 與 input.dat 文件拷貝到該新建的文件夾中。3)向工程中添加文件：在 ccs 中選擇菜單 projectdd files to project，并在文件類型選框中選匯編源文件（*.a*, *

16、.s*），將 main.c 添加到source 文件夾、rts6700.lib 添加到 libraries 文件夾、c6x.h 添加到documents 文件夾中。4)打開 main.c 主函數(shù)，選擇軟件窗口上的。ccs 重新編譯，并鏈接工程中的全部文件。編譯過程信息顯示在 ccs 下部的窗口中。5)在主函數(shù)中添加斷點(diǎn)與指針：編譯完主函數(shù)后，單擊 x_in = (short) (dat & 0 xffff);語(yǔ)句，選擇（添加斷點(diǎn)） ，選擇（添加指針） 。6)在默認(rèn)情況下，將當(dāng)前工程目錄下的 debug 子目錄中生成.out 文件。通過 ccs 工具條可改變生成文件的存放位置。7)選 f

17、ileload program，并在對(duì)話框中選剛剛編譯生成的文件 xty.out，單擊 open 打開。8)從 file 菜單選擇 file i/o。file i/o 對(duì)話框出現(xiàn)以便選擇輸入、輸出文件。如下圖所示，添加文件并修改參數(shù)。圖圖 3.3 file i/o 窗口的參數(shù)設(shè)計(jì)窗口的參數(shù)設(shè)計(jì)（9）顯示時(shí)域圖形：選菜單 viewgraphtime/frequency。在 graph property 對(duì)話框中，start address 為 in，acquisition buffer size 為 512，display 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第

18、 9 頁(yè) 共 18 頁(yè) data size 為 512，dsp data type 為 32-bit floating point，autoscale 為 off，maximum y-value 為 200。音樂波形的時(shí)域圖就能繪出來了。（10）顯示頻域域圖形：選菜單 viewgraphtime/frequency。在 graph property 對(duì)話框中，display type 選為 fftmagniftude，maximum y-value 為5000。音樂波形的頻域圖就能繪出來了。圖圖 3.4 時(shí)域波形圖的繪圖窗口時(shí)域波形圖的繪圖窗口（4）仿真結(jié)果經(jīng)過上面的仿真后，可以得到下面的原始

19、音樂的時(shí)域波形圖以及頻域波形圖圖圖3.5 原始音樂原始音樂時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖 圖圖3.6 原始音樂原始音樂頻域波形圖頻域波形圖加噪音樂波形的仿真：加噪音樂波形的仿真： 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 10 頁(yè) 共 18 頁(yè) 將加噪的 m 文件用 matlab 生成 input.dat，噪聲為幅度為 1、頻率為 4200的正弦波，放入 ccs3.1 進(jìn)行調(diào)試、編譯，繪出加噪的音樂的時(shí)域與頻域波形圖。圖圖 3.7 加噪音樂加噪音樂時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖圖圖 3.8 加噪音樂加噪音樂頻域波形圖頻域波形圖去噪音樂波形的仿真：去噪音樂波形的仿真：將去噪的將加噪的

20、 m 文件用 matlab 生成 input.dat 與 fir.h 文件，將 fir.h 文件加入 ccs3.1 的 documents，繪出文件的輸入與輸出波形，得到下圖輸出音樂波形。圖圖 3.9 去噪音樂去噪音樂時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖圖圖 3.10 去噪音樂去噪音樂時(shí)域波形圖時(shí)域波形圖去噪的音樂波形與加噪前的波形相比，去噪后的波和加噪前的波形基本相同，濾波成功。3.3 濾波器設(shè)計(jì)濾波器設(shè)計(jì) 濾波器性能指標(biāo)： 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 11 頁(yè) 共 18 頁(yè) fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;rp=1;as

21、=40;采用 nuttallwin 窗設(shè)計(jì)濾波器。 nuttallwin 窗的參數(shù)為：s=108db；b=15.4/m。 采用 nuttallwin 窗設(shè)計(jì)濾波器程序如下：fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;rp=1;as=40; % 帶阻濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-fpd),(fpu-fsu); % 計(jì)算上下邊帶中心頻率，和頻率間隔 wcd=fcd/fs*2*pi;wcu=fcu/fs*2*pi;dw=df/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 ws

22、d=fsd/fs*2*pi;wsu=fsu/fs*2*pi; m=ceil(15.4*pi/dw)+1; % 計(jì)算漢寧窗設(shè)計(jì)該濾波器時(shí)需要的階數(shù) n=0:m-1; % 定義時(shí)間范圍 w_ham=nuttallwin(m); hd_bs=ideal_lp(wcd,m)+ideal_lp(pi,m)-ideal_lp(wcu,m); % 調(diào)用自編函數(shù)計(jì)算理想帶阻濾波器的脈沖響應(yīng) h_bs=w_ham.*hd_bs; % 用窗口法計(jì)算實(shí)際濾波器脈沖響應(yīng) db,mag,pha,grd,w=freqz_m(h_bs,1); % 調(diào)用自編函數(shù)計(jì)算濾波器的頻率特性;然后用繪圖命令分別畫出窗口法設(shè)計(jì)出來的濾波

23、器的幅度響應(yīng)和脈沖響應(yīng)如圖3-3 所示：0.050.060.070.080.090.10.110.120.130.140.15-60-50-40-30-20-10010位 位 位 位 位 位 位 位w/pi位 位 mag0.050.060.070.080.090.10.110.120.130.140.1500.20.40.60.811.21.4位 位 位 位 位 位 位 位w/pi位 位 mag00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-4-2024位 位 位 位 位 位 位 位w/pi位 位 pha01000200030004000500060007000-0.200.20.

24、40.60.811.2位 位 位 位 位 位 位 位nh(n)圖圖 3.11 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 12 頁(yè) 共 18 頁(yè) 3.5 結(jié)果分析結(jié)果分析通過濾波后可聽到已經(jīng)沒有尖銳的單頻嘯叫聲，再通過對(duì)濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜比較分析可以知道該 nuttallwin 窗 firdf 達(dá)到了濾波的效果，濾波后濾除了噪聲信號(hào)還原了原來的語(yǔ)音信號(hào)“空山鳥語(yǔ)” 。完成了設(shè)計(jì)指標(biāo)。4 出現(xiàn)的問題及解決方法出現(xiàn)的問題及解決方法在做課程設(shè)計(jì)的過程中還是遇到了不少的問題，主要由于學(xué)校教材上面雖有幾種常見的窗函數(shù)設(shè)計(jì) firdf，但沒有關(guān)于 nuttallwi

25、n 窗的說明，具體操作起來還是有些生疏。所以做之前先上網(wǎng)查了有關(guān) nuttallwin 窗方面的知識(shí)。這無(wú)形之中就比別的同學(xué)多了工作量。4.1 出現(xiàn)的問題出現(xiàn)的問題（1）在畫濾波器幅響應(yīng)圖紅線的時(shí)候，由于取值范圍大了而不能得出正確結(jié)果；（2）在濾波處理的時(shí)候，單頻噪聲部分噪聲頻率設(shè)置的為 2200，但濾波器參數(shù)設(shè)置部分最高帶阻為 2200。 4.2 解決的方法解決的方法（1）縮小取值范圍，最后的出正確結(jié)果；（2）把噪聲信號(hào)改到 2100。 在本次課程設(shè)計(jì)中還遇到了很多小問題，就比如因?yàn)椴皇煜し抡嫫脚_(tái)，對(duì)學(xué)過的知識(shí)應(yīng)用不夠熟練，所以很多問題就要請(qǐng)教老師和去翻看教材看，雖然這樣浪費(fèi)了很多時(shí)間，但是

26、最后還是把問題解決了，自己也從請(qǐng)教老師和翻看教材過程中鞏固了自己以前學(xué)的知識(shí)，除此之外也學(xué)到了很多新的知識(shí)。 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 13 頁(yè) 共 18 頁(yè) 5 5 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)每一次的課程設(shè)計(jì)總會(huì)有許多的收獲，無(wú)論是之前的數(shù)字信號(hào)處理還是通信原理的課程設(shè)計(jì)，我都能在各種挑戰(zhàn)中有所成長(zhǎng)。而當(dāng)我拿到這個(gè)課程設(shè)計(jì)的題目時(shí)，在我有些感嘆這個(gè)題目很難時(shí)，也高興有了一個(gè)更進(jìn)一步的機(jī)會(huì)。其中所遭遇的種種困難，讓我對(duì)于我們的專業(yè)，有了更深的理解，明白了以后要走的路的艱辛。這次課程設(shè)計(jì)的順利完成，不得不去感謝在這段旅程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)和老師。在和同學(xué)激烈的探

27、討中，我獲得了新鮮的想法，獲得了不斷的鼓勵(lì)，獲得了完成設(shè)計(jì)的自信。而在這段新的挑戰(zhàn)旅程中，我真的很感謝我的老師。感謝老師給了我無(wú)私的指導(dǎo)。我想，要是沒有這些陪我一起走過，為我加油的同學(xué)老師們，我不會(huì)那么順利地完成這次的設(shè)計(jì)。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，不僅使我學(xué)到了許多知識(shí)，也培養(yǎng)了我獨(dú)立解決問題的能力，加深了我對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解，樹立了我對(duì)自己獨(dú)立完成任務(wù)的信心，大大提高了我的動(dòng)手動(dòng)腦能力，收集整理資料的能力。我相信對(duì)以后的工作會(huì)有很大的幫助，會(huì)提高自己對(duì)待事物的分析解決能力，思考問題的角度也會(huì)更全面。當(dāng)然，這次的收獲不僅僅是完成任務(wù)后滿滿的成就感，還有需要更加努力學(xué)習(xí)實(shí)踐的動(dòng)力。在這次的設(shè)計(jì)課

28、程觀中，我深刻地發(fā)現(xiàn)了自己在知識(shí)和實(shí)踐方面仍有許多的不足。把理論知識(shí)放到實(shí)踐中完全是另外一回事，單單掌握理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。實(shí)踐需要的不僅僅是知識(shí)，還需要遷移能力，動(dòng)手能力，與人合作的能力等等。所以我也希望學(xué)校能夠多提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)，這才能讓我們獲得真正的提高。實(shí)踐不僅僅是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，也是提高實(shí)踐能力的途徑，發(fā)現(xiàn)問題解決問題的途徑。 雖然課程設(shè)計(jì)的任務(wù)已經(jīng)順利完成，但是這是一個(gè)不成熟的作品，其中必 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 14 頁(yè) 共 18 頁(yè) 然包含著許許多多的問題。其中的不足之處還希望老師能諒解并給予指正。我真誠(chéng)地期待老師給予的

29、建議。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 張威 matlab 基礎(chǔ)與編程入門 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，20072 維納 k 英格爾，約翰 g 普羅克斯 數(shù)字信號(hào)處理（matlab 版） 西安：西安交通大學(xué)出版社，20073 樊昌信，曹麗娜 通信原理（第 6 版） 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20064 程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程.北京：清華大學(xué)出版社，20075 吳大正.信號(hào)與線性系統(tǒng)分析.北京：高等教育出版社.2008 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 15 頁(yè) 共 18 頁(yè) 附錄附錄 1：語(yǔ)音信號(hào)采集源程序：語(yǔ)音信號(hào)采集源程序%程序名稱：拉弦音樂信號(hào)的采集%程序功能

30、：實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的采集，并且畫出音頻信號(hào)的時(shí)域和頻域圖%程序作者： %最后修改日期：2012-2-29x,fs,bits=wavread(c:documents and settingsadministrator桌面246-張韶-空山鳥語(yǔ)) % 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)。sound(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=2100; % 單頻噪聲頻率，此參數(shù)可改t=0:1/fs:(n-1)/fs; % 計(jì)算時(shí)間

31、范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x; y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t); sound(y,fs,bits); % 應(yīng)該可以明顯聽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);axis(0,2.8,-0.4,0.4);title(語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形);xlabel(時(shí)間（單位:s）)

32、;ylabel(幅度);n=(1:n/2)*deltaf;subplot(2,2,2);plot(n,x);axis(0,2500,0,2000);title(語(yǔ)音信號(hào)頻域波形);xlabel(頻率（單位：hz）);ylabel(幅度譜);subplot(2,2,3);plot(t,y);axis(0,2.8,-0.5,0.5);title(語(yǔ)音加噪信號(hào)時(shí)域波形);xlabel( 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 16 頁(yè) 共 18 頁(yè) 時(shí)間（單位:s）);ylabel(幅度);subplot(2,2,4);plot(n,y);axis(0,5000,0

33、,8000);title(語(yǔ)音加噪信號(hào)頻域波形);xlabel(頻率（單位：hz）);ylabel(幅度譜);附錄附錄 2：濾波器設(shè)計(jì)源程序：濾波器設(shè)計(jì)源程序%程序名稱：濾波器的設(shè)計(jì)%程序功能：用 fir 濾波器原型，再用 nuttallwin 窗函數(shù)設(shè)計(jì)法將其離散化為數(shù)字濾波器。%程序作者：王培乙%最后修改日期：2012-2-29fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;rp=1;as=40; % 帶阻濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-fpd),(fpu-fsu); % 計(jì)算上下邊帶中心頻率，和頻

34、率間隔 wcd=fcd/fs*2*pi;wcu=fcu/fs*2*pi;dw=df/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 wsd=fsd/fs*2*pi;wsu=fsu/fs*2*pi; m=ceil(15.4*pi/dw)+1; % 計(jì)算漢寧窗設(shè)計(jì)該濾波器時(shí)需要的階數(shù) n=0:m-1; % 定義時(shí)間范圍 w_ham=nuttallwin(m); hd_bs=ideal_lp(wcd,m)+ideal_lp(pi,m)-ideal_lp(wcu,m); % 調(diào)用自編函數(shù)計(jì)算理想帶阻濾波器的脈沖響應(yīng) h_bs=w_ham.*hd_bs; % 用窗口法計(jì)算實(shí)際濾

35、波器脈沖響應(yīng) db,mag,pha,grd,w=freqz_m(h_bs,1); % 調(diào)用自編函數(shù)計(jì)算濾波器的頻率特性;subplot(2,2,1);plot(w/pi,db);title(濾波器幅度響應(yīng)圖);xlabel(w/pi);ylabel(幅度mag);axis(0.05,0.15,-60,10);line(0,0.6,0,0,color,r,linestyle,-,linewidth,2); line(0,0.6,-40,- 拉弦音樂濾波去噪-使用 nuttallwin 設(shè)計(jì)的 fir 濾波器 第 17 頁(yè) 共 18 頁(yè) 40,color,r,linestyle,-,linewidth,2);line(wsd/pi,wsd/pi,-130,10,