語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波處理(五)

1、 語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字濾波處理目 錄1 緒論1 1.1 課程設(shè)計(jì)背景11.2 課程設(shè)計(jì)目的12 課程設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)2 2.1 卷積運(yùn)算的演示22.2 採(cǎi)樣定理的演示43 程式設(shè)計(jì)的基本原理6 3.1 IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理73.2 FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理74 設(shè)計(jì)程式的調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果84.1 濾波器的設(shè)計(jì)9 4.1.1設(shè)計(jì)方案10 4.1.2設(shè)計(jì)步驟11 4.2 IIR濾波器的設(shè)計(jì)12 4.2.1巴特沃斯低通程式的設(shè)計(jì)13 4.2.2巴特沃斯高通程式的設(shè)計(jì)14 4.2.3巴特沃斯帶通程式的設(shè)計(jì)15 4.3 FIR濾波器的設(shè)計(jì)16 4.3.1 Kaiser窗低通程式的設(shè)計(jì)17 4.3.2 Kaiser窗高通

2、程式的設(shè)計(jì)19 4.3.3 Kaiser窗帶通程式的設(shè)計(jì)20 4.3 回放語(yǔ)音信號(hào)225 心得與體會(huì)23參考文獻(xiàn)24附錄251 緒論1.1課程設(shè)計(jì)背景數(shù)字濾波器是數(shù)字信號(hào)處理的基礎(chǔ)，用來(lái)對(duì)信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾、檢測(cè)與參數(shù)估計(jì)等處理，在通信、圖像、語(yǔ)音、雷達(dá)等許多領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用。尤其在圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮等方面取得了令人矚目的進(jìn)展和成就。由此可見(jiàn)，數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)尤為重要。目前數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)有許多現(xiàn)成的高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)程式，但他們都存在設(shè)計(jì)效率較低，不具有可視圖形，不便於修改參數(shù)等缺點(diǎn)，而Matlab為數(shù)字濾波的研究和應(yīng)用提供了一個(gè)直觀(guān)、高效、便捷的利器。他以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)，把計(jì)算、可視化、程式設(shè)

3、計(jì)融合到了一個(gè)互動(dòng)式的工作環(huán)境中。尤其是Matlab工具箱使各個(gè)領(lǐng)域的研究人員可以直觀(guān)方便地進(jìn)行科學(xué)研究與工程應(yīng)用。其中的信號(hào)處理工具箱、圖像處理工具箱、小波工具箱等更是為數(shù)字濾波研究的蓬勃發(fā)展提供了可能。本次課程設(shè)計(jì)主要介紹基於Matlab環(huán)境的IIR數(shù)字濾波器和FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)，然後將設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)用於語(yǔ)音信號(hào)的處理，針對(duì)處理結(jié)果進(jìn)一步分析了濾波器性能的。1.2課程設(shè)計(jì)目的 (1)掌握數(shù)字信號(hào)處理的基本概念，基本理論和基本方法。(2)熟悉離散信號(hào)和系統(tǒng)的時(shí)域特性。(3)掌握序列快速傅裏葉變換方法。(4)學(xué)會(huì)MATLAB的使用，掌握MATLAB的程式設(shè)計(jì)方法。(5)掌握利用MATLAB對(duì)語(yǔ)

4、音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。(6)掌握濾波器的網(wǎng)路結(jié)構(gòu)。(7)掌握MATLAB設(shè)計(jì)IIR、FIR數(shù)字濾波器的方法和對(duì)信號(hào)進(jìn)行2 課程設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)2.1卷積運(yùn)算的演示1. 線(xiàn)性卷積序列x1(n)=2 0 1 2 5 7 0 5 0 2 1 3，序列x2(n)= 2 0 1 1 9 9。動(dòng)態(tài)演示兩個(gè)序列進(jìn)行線(xiàn)性卷積x1(n)x2(n)的翻轉(zhuǎn)、移位、乘積、求和的過(guò)程。其中翻轉(zhuǎn)採(cǎi)用fliplr1，程式見(jiàn)附錄A。圖2.1 線(xiàn)性卷積圖示圖2.2 動(dòng)態(tài)演示N=2和N=72.1.2 迴圈卷積序列x1(n)= 2 0 1 2 5 7 0 5 0 2 1 3，序列x2(n)= 2 0 1 1 9 9 ，N=12。動(dòng)態(tài)演示兩個(gè)

5、序列進(jìn)行迴圈卷積x1(n)x2 (n)的翻轉(zhuǎn)、移位、乘積、求和的過(guò)程,程式見(jiàn)附錄B。圖2.3 迴圈卷積圖示當(dāng)N<12時(shí)，迴圈卷積發(fā)生混疊；當(dāng)N20時(shí)，迴圈卷積等於線(xiàn)性卷積。2.2 採(cǎi)樣定理的演示信號(hào)進(jìn)行採(cǎi)樣，A為幅度因數(shù)，a為衰減因數(shù)，為模擬角頻率，調(diào)試結(jié)果如Error! Reference source not found.所示，程式見(jiàn)附錄C圖2.4 採(cǎi)樣定理圖示3 課程設(shè)計(jì)的基本原理3.1 IIR濾波器的設(shè)計(jì)原理IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)一般是利用目前已經(jīng)很成熟的模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通常採(cǎi)用模擬濾波器原型有巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器、橢圓濾波器等。IIR數(shù)字濾波

6、器單位取樣回應(yīng)是時(shí)寬無(wú)限的h(n)，即n0n。數(shù)字濾波器按照實(shí)現(xiàn)的方法和結(jié)構(gòu)形式分為遞歸型或非遞歸型兩類(lèi)。遞歸型數(shù)字濾波器的當(dāng)前輸出y(n)是輸入x(n)的當(dāng)前值和以前各輸入值x(n)，x(n1)，.，及以前各輸出值y(n)，y(n1)，.的函數(shù)。一個(gè)N階遞歸型數(shù)字濾波器(IIR濾波器)的差分方程如公式2-1所示： 2-1其中，式中的係數(shù)至少有一項(xiàng)不為零。說(shuō)明必須將延時(shí)的輸出序列進(jìn)行回饋。遞歸系統(tǒng)的傳統(tǒng)函數(shù)定義如公式2-2所示： 2-2遞歸系統(tǒng)的傳遞函數(shù)H(z)在Z平面上不僅有零點(diǎn)，而且有極點(diǎn)。非遞歸型數(shù)字濾波器當(dāng)前的輸出值y(n)僅為當(dāng)前及以前的輸入序列的函數(shù)，而與以前的各個(gè)輸出值無(wú)關(guān)，因此

7、從結(jié)構(gòu)上看非遞歸系統(tǒng)沒(méi)有回饋環(huán)路。3.2 FIR濾波器的設(shè)計(jì)原理FIR數(shù)字濾波器的單位取樣回應(yīng)是時(shí)寬有限的h(n)，即n1nn2 。一個(gè)N階的非遞歸型數(shù)字濾波器(FIR濾波器)的差分方程如公式2-3所示： 2-3差分方程式中的係數(shù)等於單位取樣回應(yīng)的序列值h(n)，其系統(tǒng)函數(shù)H(z)可以表示為公式2-4所示的形式： 2-4H(z)是的多項(xiàng)式，因此它的極點(diǎn)只能在Z平面的原點(diǎn)上。FIR濾波器通常採(cǎi)用窗函數(shù)方法來(lái)設(shè)計(jì)。窗設(shè)計(jì)的基本思想是，首先選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)睦硐脒x頻濾波器（它總是具有一個(gè)非因果，無(wú)限持續(xù)時(shí)間脈衝回應(yīng)），然後街區(qū)（加窗）它的脈衝回應(yīng)得到線(xiàn)性相位和因果FIR濾波器。我們用表示理想的選頻濾波器

8、，它在通帶上具有單位增益和線(xiàn)性相位，在阻帶上具有零回應(yīng)。一個(gè)帶寬wc<pi的低通濾波器由下式給定：為了從hd(n)得到一個(gè)FIR濾波器，必須同時(shí)在兩邊截取hd（n）。而要得到一個(gè)因果的線(xiàn)性相位濾波器，它的h(n)長(zhǎng)度為N，必須滿(mǎn)足公式2-5： 2-5h(n)可以看做是hd(n)與窗函數(shù)w（n）的乘積，如公式2-6所示： 2-6這種操作叫做加窗，其中根據(jù)w（n）的不同定義，可以得到不同的窗結(jié)構(gòu)。在頻域中，因果FIR濾波器回應(yīng)由和窗回應(yīng)的週期卷積得到，如公式2-7所示: 2-7常用的窗函數(shù)有矩形窗、漢寧（HANNING）窗、海明（矩形）窗、布萊克曼（BLACKMAN）窗、凱澤（KAISER）

9、窗等。四 設(shè)計(jì)方案及步驟4.1 程式設(shè)計(jì)4.1.1 設(shè)計(jì)方案1.要求利用windows下的答錄機(jī)（開(kāi)始程式附件娛樂(lè)答錄機(jī)，檔屬性立即轉(zhuǎn)換8000Hz，8位，單聲道）錄製一段自己的話(huà)音，或者採(cǎi)用Windows自帶的聲音檔（默認(rèn)為22050Hz），時(shí)間控制在幾秒左右。然後在MATLAB軟體平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行採(cǎi)樣，記住採(cǎi)樣頻率和採(cǎi)樣點(diǎn)數(shù)。通過(guò)wavread函數(shù)的使用，要求理解採(cǎi)樣頻率、採(cǎi)樣位數(shù)等概念。wavread函數(shù)調(diào)用格式：y=wavread(file)，讀取file所規(guī)定的wav檔，返回採(cǎi)樣值放在向量y中。y,fs,nbits=wavread(file)，採(cǎi)樣值放在向

10、量y中，fs表示採(cǎi)樣頻率（Hz），nbits表示採(cǎi)樣位數(shù)。y=wavread(file,N)，讀取前N點(diǎn)的採(cǎi)樣值放在向量y中。y=wavread(file,N1,N2)，讀取從N1點(diǎn)到N2點(diǎn)的採(cǎi)樣值放在向量y中。2語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析要求首先畫(huà)出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形；然後對(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)行快速付立葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性；從而加深對(duì)頻譜特性的理解。3設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫(huà)出頻率回應(yīng)根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的性能指標(biāo)，例如：1）低通濾波器性能指標(biāo)，fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；2）高通濾波器性能指

11、標(biāo)，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz，As=100dB，Ap=1dB；3）帶通濾波器性能指標(biāo)，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。4.回放語(yǔ)音信號(hào)在Matlab中,函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式：sound(x,fs,bits);可以感覺(jué)濾波前後的聲音有變化。5.方案設(shè)計(jì)流程圖如圖3.5.1所示。（圖為巴特沃思濾波器，Kaiser窗濾波器與巴特沃思類(lèi)似）圖4.1 方案設(shè)計(jì)流程圖4.1.2設(shè)計(jì)步驟（1）語(yǔ)音信號(hào)的採(cǎi)集Matlab程式見(jiàn)附錄D:運(yùn)行結(jié)果如圖U/V|X(eiw)|圖4.

12、2 語(yǔ)音信號(hào)（2）對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加噪U(xiǎn)/VMatlab程式見(jiàn)附錄E：運(yùn)行結(jié)果如圖|X(eiw)|U/V|X(eiw)|圖4.3 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加噪4.2 用巴特沃斯設(shè)計(jì)IIR濾波器4.2.1巴特沃斯低通濾波器Matlab程式見(jiàn)附錄F巴特沃斯低通濾波器程式所示，運(yùn)行程式波形圖分析如下：U/V|X(eiw)|圖4.44.2.2 巴特沃斯帶通濾波器Matlab程式見(jiàn)附錄G切比雪夫帶通濾波器程式所示，運(yùn)行程式波形圖分析如下：U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|圖4.54.2.3 巴特沃斯高通濾波器Matlab程式見(jiàn)附錄H比雪夫高通濾波器程式所示，運(yùn)行程式波形圖分析如下：|X(ei

13、w)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V圖4.64.3 Kaiser窗設(shè)計(jì)FIR濾波器4.3.1 Kaiser高通濾波器調(diào)試程式見(jiàn)附錄IKaiser窗高通濾波器程式所示，運(yùn)行程式波形圖分析如下：U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|X(eiw)|U/V圖4.74.3.2 Kaiser低通濾波器U/V調(diào)試程式見(jiàn)附錄JKaiser窗低通濾波器程式所示，運(yùn)行程式波形圖分析如下：|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|圖4.84.3.3 Kaiser帶通濾波器調(diào)試程式見(jiàn)附錄KKaiser窗帶通濾波器程式所示，運(yùn)行程式

14、波形圖分析如下：U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|U/V|X(eiw)|圖4.95 心得與體會(huì)在本次課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中，主要遇到的問(wèn)題是原始音樂(lè)信號(hào)的選取。有些音樂(lè)信號(hào)在MATLAB中運(yùn)行時(shí)出錯(cuò)，開(kāi)始以為自己的操作問(wèn)題，在跟同學(xué)商討多次更換音樂(lè)信號(hào)後得到瞭解決。其次就是在濾波器參數(shù)的選取上，開(kāi)始時(shí)不清楚怎麼選取，又在課本中找了好久才找到。學(xué)習(xí)的過(guò)程是相互討論共同進(jìn)步的，多多討論課題中遇到的問(wèn)題，可以鞏固我們的知識(shí)掌握能力，增加熟練運(yùn)用度。從本次課程設(shè)計(jì)的中心來(lái)看，課題是希望將數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用於某一實(shí)際領(lǐng)域，這裏就是指對(duì)音樂(lè)的處理。作為存儲(chǔ)於電腦中的音樂(lè)信號(hào)，其

15、本身就是離散化了的向量，我們只需將這些離散的量提取出來(lái)，就可以對(duì)其進(jìn)行處理了。在這裏，用到了處理數(shù)字信號(hào)的強(qiáng)有力工具M(jìn)ATLAB，通過(guò)MATLAB裏幾個(gè)命令函數(shù)的調(diào)用，很輕易的在實(shí)際化音樂(lè)與數(shù)字信號(hào)的理論之間搭了一座橋。課題的特色在於它將音樂(lè)看作了一個(gè)向量，於是音樂(lè)數(shù)位化了，則可以完全利用數(shù)字信號(hào)處理的知識(shí)來(lái)解決。我們可以像給一般信號(hào)做頻譜分析一樣，來(lái)給音樂(lè)信號(hào)做頻譜分析，也可以較容易的用數(shù)字濾波器來(lái)對(duì)音樂(lè)進(jìn)行濾波處理。改變參數(shù)，理論結(jié)合實(shí)際，分析各參數(shù)對(duì)圖形的影響，從而加深對(duì)各個(gè)參數(shù)的理解。在完成這次課程設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)到了許多東西，進(jìn)一步理解了濾波器設(shè)計(jì)方法和各參數(shù)意義，通過(guò)分析信號(hào)時(shí)域和頻域

16、的關(guān)係等，加深了對(duì)濾波性能的理解，而且學(xué)會(huì)了使用Matlab一些基本函數(shù)，增加了進(jìn)一步學(xué)習(xí)Matlab軟體的興趣。同時(shí)，通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，鍛煉了我的動(dòng)手能力，和提高了我分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。課程設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程”千里之行始於足下”，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)在這次的課程設(shè)計(jì)中，犯了些錯(cuò)誤，發(fā)現(xiàn)自己還不夠認(rèn)真不夠細(xì)心以前的知識(shí)學(xué)習(xí)的不是很牢固，因?yàn)閿?shù)字信號(hào)處理學(xué)的不是很好，很多相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用不是很

17、熟悉，還有MATLAB 的很多相關(guān)指令的運(yùn)用不熟練，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)做起來(lái)有點(diǎn)吃力，但是只要努力去認(rèn)真做就會(huì)得到你想要的，通過(guò)這次DSP課程設(shè)計(jì)，不但鞏固了以前學(xué)的知識(shí)，還學(xué)習(xí)了新內(nèi)容，收穫頗豐。原來(lái)濾去語(yǔ)音中的雜訊我們運(yùn)用自己學(xué)到的知識(shí)能做到，並更加鞏固了MATLAB軟體的使用，在從這次的課程設(shè)計(jì)中體會(huì)到，我覺(jué)得什麼事都要我們真真正正用心去做了，才會(huì)使自己更加成長(zhǎng)，沒(méi)有學(xué)習(xí)就不可能有實(shí)踐的機(jī)會(huì)，沒(méi)有自己的實(shí)踐就不會(huì)有所突破，希望這次的經(jīng)歷能讓我們?cè)谝葬岬膶W(xué)習(xí)生活中不斷成長(zhǎng)，在以後的學(xué)習(xí)中更能與實(shí)際相結(jié)合，為自己今後在社會(huì)上能立足打好堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。想起大二的實(shí)習(xí)和這次的課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從

18、理論到實(shí)踐，在這段日子裏，可以說(shuō)得是苦多於甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，但可喜的是最終都得到瞭解決。最後在此感謝我們的袁志輝老師，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)緻的作風(fēng)一直是我學(xué)習(xí)中的榜樣。這次課程設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順

19、利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^(guò)的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼參考文獻(xiàn)1 丁玉美.數(shù)字信號(hào)處理M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.2 王創(chuàng)新，文弅.數(shù)字信號(hào)處理試驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)M.長(zhǎng)沙：長(zhǎng)沙理工大學(xué)出版 社,2010.3 陳懷琛.數(shù)字信號(hào)處理及其MATLAB實(shí)現(xiàn)M.北京:電子工業(yè)出版社,2005.4 陳懷琛.MATLAB及在電子資訊課程中的應(yīng)用M，北京:電子工業(yè)出版 社,2005.5 A.V.奧本海姆,R.W.謝弗.數(shù)字信號(hào)處理M.北京：科學(xué)出版社,2010.6 胡廣書(shū).數(shù)字信號(hào)處理理論、演算法與實(shí)現(xiàn)M.北京：電子工業(yè)出版 社,2010.附錄附錄A 線(xiàn)性卷

20、積程式%線(xiàn)性卷積xn=2,0,1,2,5,7,0,5,0,2,1,3;nx=0:11;hn=2,0,1,1,9,9;nh=0:5;nys=nh(1)+nx(1);nyf=nh(end)+nx(end);ny=nys:nyf;yn=conv(hn,xn);subplot(221)stem(ny,yn);xlabel('n');ylabel('幅度')xlabel('ny');ylabel('yn'); %卷積xm=xn;subplot(222)stem(nh,hn);xlabel('n');ylabel('幅

21、度')xlabel('nh');ylabel('hn');subplot(223)hm=fliplr(hn);mh=-fliplr(nh);stem(mh,hm); xlabel('n');ylabel('幅度')xlabel('mh');ylabel('h(-m)'); %翻轉(zhuǎn)for j=0:11 xmm=xm,zeros(1,6); hmm=zeros(1,j) hm zeros(1,12-j); d=sum(xmm.*hmm)'); subplot(224) stem(j,d)

22、;xlabel('n');ylabel('幅度') hold onend %乘積與求和for i=0:17 figure()stem(xn,'r',':');hold on;stem(mh+i,hn,'g')end%移位for j=0:17 xmm=xm,zeros(1,6); hmm=zeros(1,j) hm zeros(1,12-j); d=sum(xmm.*hmm)'); subplot(224) stem(j,d);xlabel('n');ylabel('幅度')

23、hold onend 附錄B迴圈卷積程式%迴圈卷積與其動(dòng)態(tài)演示n=-8:15;x=2,0,1,1,9,9;x2=zeros(1,8) x zeros(1,10);subplot(321);stem(n,x2);title('初始序列 x2')xlabel('n');ylabel('幅度')axis(-8,20,0,10)xx=x,zeros(1,2);x21 =xx, xx, xx;subplot(324); stem(n,x21); title('週期延伸')xlabel('n');ylabel('幅度&

24、#39;)axis(-8,20,0,10)x22 = x21(3:24), xx(1:2);subplot(3,2,2); stem(n,x22); title('迴圈移位')xlabel('n');ylabel('幅度')axis(-8,20,0,10)N=12;x1=2,0,0,8,5,7,0,5,0,2,1,5;x11=fliplr(x1);for i=0:11; x12=x11(12-i:12),x11(1:11-i); x23=x,zeros(1,6); y=sum(x12.*x23); subplot(323) stem(i,y);t

25、itle('N=12的迴圈卷積') xlabel('n');ylabel('幅度') hold onend subplot(325)f=0:16;yn=conv(x1,x);stem(f,yn);title('線(xiàn)性卷積')xlabel('n');ylabel('幅度')NN=17;xx1=x1,zeros(1,5);xx11=fliplr(xx1);xx23=x,zeros(1,11);for j=0:16; xx12=xx11(17-j:17),xx11(1:16-j); yy=sum(xx12.

26、*xx23); subplot(326) stem(j,yy);title('NN=17的迴圈卷積') xlabel('n');ylabel('幅度') hold onend 附錄C 採(cǎi)樣定理程式n=0:50; A=10;a=10*sqrt(2)*pi;w0=10*sqrt(2)*pi;t0=0.001;t1=0.020;t2=0.005;x=A*exp(-a*n*t0).*sin(w0*n*t0); y1=A*exp(-a*n*t1).*sin(w0*n*t1); y2=A*exp(-a*n*t2).*sin(w0*n*t2); subplot

27、(321);stem(n,x,'r'),grid on title('離散時(shí)間信號(hào)')xlabel('n');ylabel('幅度')subplot(322);plot(n,x,'g'),grid on title('連續(xù)時(shí)間信號(hào)')xlabel('t');ylabel('幅度')subplot(323);stem(n,y1),grid ontitle('50Hz連續(xù)時(shí)間信號(hào)')xlabel('n');ylabel('幅度

28、9;)subplot(324);stem(n,y2,'m'),grid ontitle('200Hz理想採(cǎi)樣信號(hào)序列');xlabel('n');ylabel('幅度')subplot(325);stem(n,x,'k'),grid ontitle('1000Hz連續(xù)時(shí)間信號(hào)')xlabel('n');ylabel('幅度') t=0:0.001:1; xx=A*exp(-a*n*t0).*sin(w0*n*t0); X=fft(xx);subplot(326)plo

29、t(abs(X);xlabel('f/Hz');ylabel('|X(ejw)|') grid on；附錄D 語(yǔ)音信號(hào)的採(cǎi)集x,FS,bits=wavread('C:WINDOWSMediatada.wav');x=x(:,1);figure(1);subplot(2,1,1);plot(x);sound(x,FS,bits); title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖')y=fft(x,3260);f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2);plot(f(1:1630),abs(y(1:1630);title(

30、'語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖');附錄E 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加噪t=0:length(x)-1;zs=0.05*cos(2*pi*10000*t/22050);zs0=0.05*cos(2*pi*10000*t/22050000);figure(2);subplot(2,1,1)plot(zs0)title('雜訊信號(hào)波形');zs1=fft(zs,1200);sound(zs,FS,bits); subplot(2,1,2)plot(f(1:600),abs(zs1(1:600);title('雜訊信號(hào)頻譜');x1=x+zs'sound(x1,FS,bi

31、ts); y1=fft(x1,1200);figure(3);subplot(2,1,1);plot(x1);title('加入雜訊後的信號(hào)波形');subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(y1(1:600);title('加入雜訊後的信號(hào)頻譜');附錄F 巴特沃斯低通濾波器程式設(shè)計(jì)Fs=22050;x,FS,bits=wavread('C:WINDOWSMediatada.wav');x=x(:,1); figure(1); subplot(2,1,1); plot(x); sound(x,FS,bits); %回放語(yǔ)

32、音 title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖')y=fft(x,3260); f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2);plot(f(1:1630),abs(y(1:1630);title('語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖'); %產(chǎn)生雜訊信號(hào)並加到語(yǔ)音信號(hào) t=0:length(x)-1; zs=0.002*cos(2*pi*10000*t/22050); zs0=0.002*cos(2*pi*10000*t/22050000); figure(2); subplot(2,1,1); plot(zs0) title('雜訊信號(hào)波形');zs

33、1=fft(zs,1200); sound(zs,FS,bits); %回放噪音 subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(zs1(1:600);title('雜訊信號(hào)頻譜'); x1=x+zs' sound(x1,FS,bits); %回放加入雜訊後的語(yǔ)音 y1=fft(x1,1200); figure(3); subplot(2,1,1);plot(x1); title('加入雜訊後的信號(hào)波形'); subplot(2,1,2); plot(f(1:600),abs(y1(1:600); title('加入雜訊後的信號(hào)

34、頻譜'); %低通濾波 fp=3000;fs=3500;Fs=22050; rp=1;rs=10; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; Fs1=1; wap=2*tan(wp/2); was=2*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); B,A=butter(N,wc,'s'); Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1); figure(4); h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050); plot(w,abs(h); title('巴特沃斯低通濾波器&

35、#39;);xlabel('頻率HZ');ylabel('耗損dB'); grid on; yd=filter(Bz,Az,x1); figure(5); subplot(2,1,1);plot(yd); title('濾波後信號(hào)波形'); ydd=fft(yd,1200); subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(ydd(1:600); title('濾波後信號(hào)頻譜'); sound(yd,FS,bits);附錄G 巴特沃斯帶通濾波器程式設(shè)計(jì)Fs=22050; x,FS,bits=wavread(

36、9;C:WINDOWSMediatada.wav'); x=x(:,1); figure(1); subplot(2,1,1); plot(x); sound(x,FS,bits); %回放語(yǔ)音 title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖'); y=fft(x,3260); f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2); plot(f(1:1630),abs(y(1:1630); title('語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖');%產(chǎn)生雜訊信號(hào)並加到語(yǔ)音信號(hào) t=0:length(x)-1; zs0=0.002*cos(2*pi*100*t/22050);

37、 figure(2); subplot(2,1,1);plot(zs0) title('雜訊信號(hào)波形'); zs1=fft(zs0,1200); sound(zs,FS,bits); %回放噪音 subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(zs1(1:600); title('雜訊信號(hào)頻譜'); x1=x+zs0' sound(x1,FS,bits); %回放加入雜訊後的語(yǔ)音 y1=fft(x1,1200); figure(3); subplot(2,1,1);plot(x1); title('加入雜訊後的信號(hào)波形'

38、); subplot(2,1,2); plot(f(1:600),abs(y1(1:600); title('加入雜訊後的信號(hào)頻譜'); %帶通濾波 fp=600,6000;fs=400,7000;Fs=22050; rp=1;rs=10; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; T=1;Fs1=1; wap=2*tan(wp/2); was=2*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); B,A=butter(N,wc,'s'); Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1);

39、figure(4); h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050); plot(w,abs(h); title('巴特沃斯帶通濾波器'); xlabel('頻率HZ');ylabel('耗損dB'); grid on; yd=filter(Bz,Az,x1); figure(5); subplot(2,1,1);plot(yd); ydd=fft(yd,1200); subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(ydd(1:600);sound(yd,FS,bits);附錄H 巴特沃斯高通濾波器程式設(shè)計(jì)Fs=2

40、2050; x,FS,bits=wavread('C:WINDOWSMediatada.wav'); x=x(:,1); figure(1); subplot(2,1,1); plot(x);sound(x,FS,bits); %回放語(yǔ)音 title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖') y=fft(x,3260); f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2); plot(f(1:1630),abs(y(1:1630); title('語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖'); %產(chǎn)生雜訊信號(hào)並加到語(yǔ)音信號(hào) t=0:length(x)-1; zs0=0.

41、002*cos(2*pi*100*t/22050); figure(2); subplot(2,1,1); plot(zs0) title('雜訊信號(hào)波形'); zs1=fft(zs0,1200); sound(zs,FS,bits); %回放噪音 subplot(2,1,2); plot(f(1:600),abs(zs1(1:600); title('雜訊信號(hào)頻譜'); x1=x+zs0' sound(x1,FS,bits); %回放加入雜訊後的語(yǔ)音 y1=fft(x1,1200); figure(3); subplot(2,1,1);plot(x1)

42、; title('加入雜訊後的信號(hào)波形'); subplot(2,1,2); plot(f(1:600),abs(y1(1:600); title('加入雜訊後的信號(hào)頻譜'); %高通濾波 fp=600;fs=400;Fs=22050; rp=1;rs=10; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; T=1;Fs1=1; wap=2*tan(wp/2); was=2*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); B,A=butter(N,wc,'high','s

43、'); Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1); figure(4); h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050); plot(w,abs(h); title('巴特沃斯高通濾波器'); xlabel('頻率HZ');ylabel('耗損dB'); grid on; yd=filter(Bz,Az,x1); figure(5); subplot(2,1,1);plot(yd); title('濾波後信號(hào)波形'); ydd=fft(yd,1200); subplot(2,1,2);plot(f(1:

44、600),abs(ydd(1:600); title('濾波後信號(hào)頻譜'); sound(yd,FS,bits);附錄I Kaiser窗高通濾波器程式設(shè)計(jì)x,FS,bits=wavread('C:WINDOWSMediatada.wav');x=x(:,1);figure(1);subplot(2,1,1);plot(x);sound(x,FS,bits)title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖')y=fft(x,3260);f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2);plot(f(1:1630),abs(y(1:1630);t

45、itle('語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖'); t=0:length(x)-1;zs0=0.005*cos(2*pi*100*t/22050);figure(2);subplot(2,1,1)plot(zs0)title('雜訊信號(hào)波形');zs1=fft(zs0,1200); subplot(2,1,2)plot(f(1:600),abs(zs1(1:600);title('雜訊信號(hào)頻譜');x1=x+zs0'sound(x1,FS,bits)y1=fft(x1,1200);figure(3);subplot(2,1,1);plot(x1);titl

46、e('加入雜訊後的信號(hào)波形');subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(y1(1:600);title('加入雜訊後的信號(hào)頻譜');fp=600,fc=400; wp=2*pi*fp/FS;ws=2*pi*fc/FS;Bt=wp-ws; N0=ceil(11*pi/Bt); N=N0+mod(N0+1,2);wc=(wp+ws)/2/pi; hn=fir1(N-1,wc,'high',kaiser(N); X=conv(hn,x); sound(X,FS,bits);X1=fft(X,1200);figure(5);su

47、bplot(211);plot(X);title('濾波後的信號(hào)波形');subplot(212);plot(f(1:600),abs(X1(1:600); title('濾波後的信號(hào)頻譜')%顯示幅頻曲線(xiàn)fp=600;fs=400;Fs=22050; rp=1;rs=10; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; T=1;Fs1=1; wap=2*tan(wp/2); was=2*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); B,A=butter(N,wc,'high'

48、;,'s'); Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1); figure(4); h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050); plot(w,abs(h); title('巴特沃斯高通濾波器'); xlabel('頻率HZ');ylabel('耗損dB'); grid on;附錄J Kaiser窗低通濾波器程式設(shè)計(jì)x,FS,bits=wavread('C:WINDOWSMediatada.wav');x=x(:,1);figure(1);subplot(2,1,1);plot(x);soun

49、d(x,FS,bits)title('語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖')y=fft(x,3260);f=(FS/1630)*1:1630; subplot(2,1,2);plot(f(1:1630),abs(y(1:1630);title('語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖'); t=0:length(x)-1;zs=0.005*cos(2*pi*10000*t/22050);zs0=0.005*cos(2*pi*10000*t/22050000);figure(2);subplot(2,1,1)plot(zs0)title('雜訊信號(hào)波形');zs1=fft(zs,1200

50、);subplot(2,1,2)plot(f(1:600),abs(zs1(1:600);title('雜訊信號(hào)頻譜');x1=x+zs'sound(x1,FS,bits)y1=fft(x1,1200);figure(3);subplot(2,1,1);plot(x1);title('加入雜訊後的信號(hào)波形');subplot(2,1,2);plot(f(1:600),abs(y1(1:600);title('加入雜訊後的信號(hào)頻譜'); fp=3000;fs=3500;Fs=22050; rp=1;rs=10; wp=2*pi*fp/Fs; ws=2*pi*fs/Fs; Fs1=1; wap=2*tan(wp/2); was=2*tan(ws/2); N,wc=buttord(wap,was,rp,rs,'s'); B,A=butter(N,wc,'s'); Bz,Az=bilinear(B,A,Fs1); figure(4); h,w=freqz(Bz,Az,512,Fs1*22050); plot(w,abs(h); title('巴特沃斯低通濾波器');xlabel('頻率HZ');ylabel(