根據(jù)MATLAB有噪聲語音信號的管理匯總

1、數(shù)字信號處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：基于 MATLAB 有噪聲語音信號處理系（院）： _ 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院_專業(yè)：_ 通信工程_班級：_ 通信 1071_學(xué) 號：_姓名：_指導(dǎo)教師：_學(xué)年學(xué)期:20092010 學(xué)年第 1 學(xué)期2009 年 12 月 18 日設(shè)計(jì)任務(wù)書課題 名稱基于 MATLA 有噪聲語音信號的處理1.鞏固所學(xué)的數(shù)字信號處理理論知識，理解信號的米集、處理、傳輸、顯示和存儲過設(shè)計(jì)程；目的2.綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識,解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力；3.學(xué)習(xí)資料的收集與整理，學(xué)會撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)1.微型電子計(jì)算機(jī)（PC）;環(huán)境2.安裝 Windows 2000 以上操作系統(tǒng)，MATLAB

2、 等開發(fā)工具。1.選擇一個(gè)語音信號作為分析的對象，或錄制一段各人自己的語音信號，對其進(jìn)行頻譜分析；利用 MATLAB中的隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，模仿語音信號 被污染，并對其進(jìn)行頻譜分析；設(shè)計(jì)FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器，并對被噪聲污染的語音信號進(jìn)行濾波，分析濾波后信號的時(shí)域和頻域特征，回放語音信號。最后，設(shè)計(jì)一任務(wù)個(gè)信號處理系統(tǒng)界面。要求2.利用課余時(shí)間去圖書館或上網(wǎng)查閱課題相關(guān)資料，深入理解課題含義及設(shè)計(jì)要求，注意材料收集與整理；3.在第 15 周末之前完成預(yù)設(shè)計(jì)，并請指導(dǎo)教師審查，通過后方可進(jìn)行下一步工作；4.結(jié)束后，及時(shí)提交設(shè)計(jì)報(bào)告（含紙質(zhì)稿、電子稿），要求格式規(guī)范、內(nèi)容完整

3、、 結(jié)論正確，正文字?jǐn)?shù)不少于3000 字（不含代碼）。工作進(jìn)度計(jì)劃序號起止日期工作內(nèi)容12009.12.142009.12.14在預(yù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步查閱資料，完善設(shè)計(jì)方案。22009.12.142009.12.17設(shè)計(jì)總體方案，構(gòu)建、繪制流程框圖，編寫代碼，上機(jī)調(diào)試。32009.12.172009.12.18測試程序，完善功能，撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。42009.12.18參加答辯，根據(jù)教師反饋意見，修改、完善設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師（簽章）_ 年_ 月_ 日摘要濾波器設(shè)計(jì)在數(shù)字信號處理中占有極其重要的地位，F(xiàn)IR 數(shù)字濾波器和 IIR 濾波器是濾波器設(shè)計(jì)的重要組成部分。利用MATLAB 信號處理工具箱可

4、以快速有效地設(shè)計(jì)各種數(shù)字濾波器。課題基于 MATLAB 有噪音語音信號處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)， 綜合運(yùn)用數(shù)字信號處理的理論知識對加噪聲語音信號進(jìn)行時(shí)域、頻域分析和濾波。 通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再利用 MATLAB 作為編程工具進(jìn)行計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)。在 設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過程中，使用窗函數(shù)法來設(shè)計(jì) FIR 數(shù)字濾波器，用巴特沃斯、切比雪夫 和雙線性變法設(shè)計(jì) IIR 數(shù)字濾波器，并利用 MATLAB 作為輔助工具完成設(shè)計(jì)中的 計(jì)算與圖形的繪制。通過對對所設(shè)計(jì)濾波器的仿真和頻率特性分析，可知利用 MATLAB 信號處理工具箱可以有效快捷地設(shè)計(jì)FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器，過程簡單方 便，結(jié)果的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到指

5、定要求。關(guān)鍵詞數(shù)字濾波器 MATLAB 窗函數(shù)法巴特沃斯切比雪夫雙線性變換目錄1 緒論.02 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 .13 課程設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn).13.1 語音信號的采集 .13.2 語音信號的時(shí)頻分析 .13.3 語音信號加噪與頻譜分析 .33.4 設(shè)計(jì) FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器 .43.5 用濾波器對加噪語音信號進(jìn)行濾波 .113.6 比較濾波前后語音信號的波形及頻譜 .113.7 回放語音信號 .183.8 設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面 .錯(cuò)誤!未定義書簽。3.9 小結(jié). 18結(jié)論 . 19致謝. 20參考文獻(xiàn) .211 緒論數(shù)字信號處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)值計(jì)算的方法對信號進(jìn)行采 集、抽樣、變

6、換、綜合、估值與識別等加工處理，借以達(dá)到提取信息和便于應(yīng)用的 目的。它在語音、雷達(dá)、圖像、系統(tǒng)控制、通信、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域 都獲得了極其廣泛的應(yīng)用。具有靈活、精確、抗干擾強(qiáng)、設(shè)備尺寸小、造價(jià)低、速 度快等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)字濾波器，是數(shù)字信號處理中及其重要的一部分。隨著信息時(shí)代和數(shù)字技術(shù) 的發(fā)展，受到人們越來越多的重視。數(shù)字濾波器可以通過數(shù)值運(yùn)算實(shí)現(xiàn)濾波，所以 數(shù)字濾波器處理精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活不存在阻抗匹配問題，可以 實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無法實(shí)現(xiàn)的特殊功能。數(shù)字濾波器種類很多，根據(jù)其實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)或者其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即有限沖激響應(yīng)（FIR，F(xiàn)initeImp

7、ulse Resp on se 濾波器和無限沖激響應(yīng)（IIR Infinite Impulse Resp on se 濾波器。FIR 濾波器結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，系統(tǒng)函數(shù)H（z）在處收斂，極點(diǎn)全部在 z = 0 處（因果系統(tǒng)），因而只能用較高的階數(shù)達(dá)到高 的選擇性。FIR 數(shù)字濾波器的幅頻特性精度較之于IIR 數(shù)字濾波器低，但是線性相位，就是不同頻率分量的信號經(jīng)過fir 濾波器后他們的時(shí)間差不變，這是很好的性質(zhì)。FIR 數(shù)字濾波器是有限的單位響應(yīng)也有利于對數(shù)字信號的處理，便于 編程，用于計(jì)算的時(shí)延也小，這對實(shí)時(shí)的信號處理很重要。FIR 濾波器因具有系統(tǒng)穩(wěn)定，易實(shí)現(xiàn)相位控

8、制，允許設(shè)計(jì)多通帶（或多阻帶）濾波器等優(yōu)點(diǎn)收到人們 的青睞。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。IIR 濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)通常由延時(shí)、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算組成，可以組合成直接型、正準(zhǔn)型、 級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，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，如巴特沃斯、契比雪夫和橢圓濾波器 等，有現(xiàn)成的設(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)先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn) 換成數(shù)字濾波器的公式。濾波器的設(shè)計(jì)可以通過軟件或設(shè)計(jì)專用的硬件兩種方式來實(shí)現(xiàn)。隨著 MATLAB軟件及信號處理工

9、具箱的不斷完善，MATLAB 很快成為應(yīng)用學(xué)科等領(lǐng)域不可或缺的基礎(chǔ)軟件。它可以快速有效地實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)、分析和仿真，極大地減輕了 工作量,有利于濾波器設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。2 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容選擇一個(gè)語音信號作為分析的對象，或錄制一段各人自己的語音信號，對其進(jìn)行頻譜分析；利用 MATLAB 中的隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，模仿語音 信號被污染，并對其進(jìn)行頻譜分析；設(shè)計(jì) FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器，并對被噪聲污染 的語音信號進(jìn)行濾波，分析濾波后信號的時(shí)域和頻域特征，回放語音信號；最后，設(shè)計(jì)一個(gè)信號處理系統(tǒng)界面。在所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)界面上可以選擇濾波器的類型。3 課程設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)3.1語音信號的采

10、集利用 PC 機(jī)上的聲卡和 WINDOWS 操作系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)字信號的采集。將話筒輸入計(jì)算機(jī)的語音輸入插口上，啟動錄音機(jī)。按下錄音按鈕，接著對話筒說話，說完后 停止錄音，屏幕左側(cè)將顯示所錄聲音的長度。點(diǎn)擊放音按鈕，可以實(shí)現(xiàn)所錄音的重現(xiàn)。 取一段音頻，以文件名“ FF”保存入 g : MATLAB work 中。格式為 wav。3.2語音信號的時(shí)頻分析利用 MATLAB 中的“ wavread命令來讀入(采集)語音信號，將它賦值給某一向量。再對其進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。下面介紹Wavread 函數(shù)幾種調(diào)用格式。(1) y=wavread (file )功能說明：讀取 file 所規(guī)定的

11、 wav 文件，返回采樣值放在向量 y 中。(2) y,fs,nbits=wavread(file)功能說明：采樣值放在向量 y 中，fs 表示采樣頻率(hz), nbits 表示采樣位數(shù)。(3) y=wavread(file，N)功能說明：讀取錢 N 點(diǎn)的采樣值放在向量 y 中。(4) y=wavread (file ，N1,N2)功能說明：讀取從 N1 到 N2 點(diǎn)的采樣值放在向量 y 中。接下來，對語音信號 FF.wav 進(jìn)行采樣。其程序如下： y,fs,nbits=wavered ( FF ); %把語音信號加載入 Matlab 仿真軟件平臺中05然后，畫出語音信號的時(shí)域波形，再對語音

12、信號進(jìn)行頻譜分析。MATLA 提供了快速傅里葉變換算法 FFT 計(jì)算 DFT 的函數(shù) fft,其調(diào)用格式如下：Xk=fft(x n,N)參數(shù) xn 為被變換的時(shí)域序列向量，N 是 DFT 變換區(qū)間長度，當(dāng) N 大于 xn 的長 度時(shí)，fft 函數(shù)自動在 xn 后面補(bǔ)零。，當(dāng) N 小于 xn 的長度時(shí)，fft 函數(shù)計(jì)算 xn 的前 N 個(gè)元素，忽略其后面的元素。在本次設(shè)計(jì)中，我們利用 fft 對語音信號進(jìn)行快速傅里葉變換，就可以得到信 號的頻譜特性。其程序如下：y,fs, nbits=wavread (FF.wav);sou nd(y,fs, nbits); % 回放語音信號N= len gth

13、 (y) ;%求出語音信號的長度Y=fft(y,N);%傅里葉變subplot(2,1,1);plot(y);title(原始信號波形);xlabel(時(shí)間軸)ylabel(幅值 A) subplot(2,1,2);plot(abs(Y);title(原始信號頻譜)xlabel(頻率 Hz)ylabel(瀕率幅值)程序結(jié)果如下圖:值幅率頻50.511.5頻率 Hz2.5x 1005圖 1 原始信號波形及頻譜3.3語音信號加噪與頻譜分析MATLAB 中產(chǎn)生高斯白噪聲非常方便，有兩個(gè)產(chǎn)生高斯白噪聲的兩個(gè)函數(shù)。我們可以直接應(yīng)用兩個(gè)函數(shù)：一個(gè)是 WGN，另一個(gè)是 AWGN。WGN 用于產(chǎn)生高 斯白噪聲

14、，AWGN 則用于在某一信號中加入高斯白噪聲。也可直接用randn 函數(shù)產(chǎn)生高斯分布序列。在本次課程設(shè)計(jì)中，我們是利用MATLAB 中的隨機(jī)函數(shù)(randn)產(chǎn)生噪聲加入到語音信號中，模仿語音信號被污染，并對其頻譜分析。Randn 函數(shù)有兩種基本調(diào)用格式：Randn(n 和 Randn (m,n),前者產(chǎn)生 nxn 服從標(biāo)準(zhǔn)高斯分布的隨機(jī)數(shù)矩陣， 后者產(chǎn)生 mxn 的隨機(jī)數(shù)矩陣。在這里，我們選用Randn (m,n)函數(shù)。語音信號添加噪聲及其頻譜分析的主要程序如下：y,fs, nbits=wavread (FF);N = len gth (y) ;%求出語音信號的長度Noise=0.1*ra

15、ndn (N,2)%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲Si=y+Noise;%語音信號加入噪聲soun d(Si);subplot(2,1,1);plot(Si);title(加噪語音信號的時(shí)域波形);S=fft(Si);%傅里葉變換subplot(2,1,2);plot(abs(S);title(加噪語音信號的頻域波形);程序結(jié)果如下圖：加噪語音信號的時(shí)域波形5x 10加噪語音信號的頻域波形x 10圖 2 加噪后的波形及頻譜分析3.4設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器IIR 濾波器和 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法完全不同。IIR 濾波器設(shè)計(jì)方法有間接法和 直接法，間接法是借助于模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行的。其設(shè)計(jì)步驟是：

16、先設(shè)計(jì)過 渡模擬濾波器得到系統(tǒng)函數(shù) H (s),然后將 H (s)按某種方法轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的 系統(tǒng)函數(shù) H(z)oFIR 濾波器比鞥采用間接法，常用的方法有窗函數(shù)法、頻率采樣發(fā) 和切比雪夫等波紋逼近法。對于線性相位濾波器，經(jīng)常采用FIR 濾波器。對于數(shù)字高通、帶通濾波器的設(shè)計(jì)，通用方法為雙線性變換法?？梢越柚谀?擬濾波器的頻率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)一個(gè)所需類型的過渡模擬濾波器，再經(jīng)過雙線性變換將其 轉(zhuǎn)換策劃那個(gè)所需的數(shù)字濾波器。具體設(shè)計(jì)步驟如下：(1)確定所需類型數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)。(2)將所需類型數(shù)字濾波器的邊界頻率轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬濾波器的邊界頻率，轉(zhuǎn)換公式為Q=2/T tan( 0.5)(3) 將

17、相應(yīng)類型的模擬濾波器技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成模擬低通濾波器技術(shù)指標(biāo)。(4)設(shè)計(jì)模擬低通濾波器。(5)通過頻率變換將模擬低通轉(zhuǎn)換成相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器。(6)采用雙線性變換法將相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成所需類型的數(shù)字濾波器我們知道，脈沖響應(yīng)不變法的主要缺點(diǎn)是會產(chǎn)生頻譜混疊現(xiàn)象，使數(shù)字濾波器 的頻響偏離模擬濾波器的頻響特性。為了克服之一缺點(diǎn)，可以采用雙線性變換法。下面我們總結(jié)一下利用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR 數(shù)字低通濾波器的步驟：（1）確定數(shù)字低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)：通帶邊界頻率、通帶最大衰減，阻帶 截止頻率、阻帶最小衰減。（2） 將數(shù)字低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)。（3） 按

18、照模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及過渡模擬低通濾波器。（4） 用雙線性變換法，模擬濾波器系統(tǒng)函數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字低通濾波器系統(tǒng)函數(shù)。如前所述，IIR 濾波器和 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)方法有很大的區(qū)別。下面我們著重 介紹用窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR 濾波器的步驟。如下：（1） 根據(jù)對阻帶衰減及過渡帶的指標(biāo)要求， 選擇串窗數(shù)類型（矩形窗、三角窗、漢寧窗、哈明窗、凱塞窗等），并估計(jì)窗口長度 N。先按照阻帶衰減選擇窗函數(shù)類型。原則是在保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇主瓣的窗函數(shù)。（2） 構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)。（3） 計(jì)算 h（n）.。（4） 加窗得到設(shè)計(jì)結(jié)果。接下來，我們根據(jù)語音信號的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的

19、技術(shù)指標(biāo)：1低通濾波器的性能指標(biāo)：fp=1000Hz, fc=1200Hz, As=100db,Ap=1dB2高通濾波器的性能指標(biāo)：fp=3500Hz， fc=4000Hz， As=100dB， Ap=1dB；3帶通濾波器的性能指標(biāo)：fp 仁 1200Hz，fp2=3000hZ, fc 仁 1000Hz，fc2=3200Hz，As=100dB，Ap=1dB在 Matlab 中， 可以利用函數(shù) fir1 設(shè)計(jì) FIR 濾波器， 利用函數(shù) butter,cheby1 和 ellip 設(shè)計(jì) IIR 濾波器，利用 Matlab 中的函數(shù) freqz 畫出各步步器的頻率響應(yīng)。hn=fir1（M，wc，

20、window），可以指定窗函數(shù)向量 window。如果缺省 window 參數(shù)，貝 U fir1 默認(rèn)為哈明窗。其中可選的窗函數(shù)有 Rectangular Barlrtt Hamming HannBlackman 窗，其相應(yīng)的都有實(shí)現(xiàn)函數(shù)。MATLAB 信號處理工具箱函數(shù) buttp buttor butter 是巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)函數(shù),.2其有 5 種調(diào)用格式，本課程設(shè)計(jì)中用到的是N,wc=butter(N,wc,Rp,As,該格式用 于計(jì)算巴特沃斯模擬濾波器的階數(shù)N 和 3dB 截止頻率 wc。MATLAB 信號處理工具箱函數(shù) cheblap,cheblord 和 cheebyl 是切比雪

21、夫 I 型濾波 器設(shè)計(jì)函數(shù)。我們用到的是 cheeby1 函數(shù)，其調(diào)用格式如下：B,A=cheby1(N,Rp,wpo, ftyprB,A=cheby1(N,Rp,wpo,ftyprff函數(shù) butter,cheby1 和 ellip 設(shè)計(jì) IIR 濾波器時(shí)都是默認(rèn)的雙線性變換法，所以在設(shè)計(jì)濾波器時(shí)只需要代入相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)函數(shù)即可。下面我們將給出FIR 和 IIR 數(shù)字濾波器的主要程序。%=IIR 低通濾波器=wp=2*pi*Fp/Ft;ws=2*pi*Fs/Ft;fp=2*Ft*ta n(wp/2);fs=2*Fs*ta n(wp/2);n 11,w n11=buttord(wp,ws,1,50

22、,s); %求低通濾波器的階數(shù)和截止頻率b11,a11=butter(n11,wn11,s);%求 S 域的頻率響應(yīng)的參數(shù)num11,den11=bilinear(b11,a11,0.5); %雙線性變換實(shí)現(xiàn) S 域到 Z 域的變換h,w=freqz( nu m11,de n11);%根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng)plot(w*8000*0.5/pi,abs(h);legend(用 butter 設(shè)計(jì));用巴特沃斯bs怕假計(jì)123oaa000.2圖 3 IIR 低通濾波器%IIR 帶通wp1=ta n(pi*Fp1/Ft);wp2=ta n(pi*Fp2/Ft);ws1=ta n(pi*Fs1/Ft);

23、ws2=ta n(pi*Fs2/Ft);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;wp=1;ws=(wp1*wp2-w42)/(bw*w);n 12,w n12=buttord(wp,ws,1,50,s);b12,a12=butter( n12,w n12,s);num2,den2=lp2bp(b12,a12,sqrt(wp1*wp2),bw);%將 S 域低通參數(shù)轉(zhuǎn)為帶通的num12,den12=bilinear(num2,den2,0.5);%雙線性變換實(shí)現(xiàn) S 域到 Z 域的轉(zhuǎn)換h,w=freqz( nu m12,de n12);%根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng)plot(w*8000*0.

24、5/pi,abs(h);axis(0 4000 0 1.5); lege nd(用 butter 設(shè)計(jì));圖 4 IIR 帶通濾波器IIR 高通=:Ft=8000;%帶通到低通濾波器的轉(zhuǎn)換%求低通濾波器階數(shù)和截止頻率%求 S 域的頻率響應(yīng)參數(shù)15用巴特沃斯 butter計(jì):;VI: ;1U,5100020OC30004000Fp=4000;Fs=3500;wp1=ta n( pi*Fp/Ft);%高通到低通濾波器參數(shù)轉(zhuǎn)換ws1=ta n(pi*Fs/Ft);wp=1;ws=wp1*wp/ws1;n 13,w n13=cheb1ord(wp,ws,1,50,s); %求模擬的低通濾波器階數(shù)和截止

25、頻率b13,a13=cheby1(n13,1,wn13,s);%求 S 域的頻率響應(yīng)的參數(shù)num,den=lp2hp(b13,a13,wn13);%將 S 域低通參數(shù)轉(zhuǎn)為高通的num13,den13=bilinear(num,den,0.5); %利用雙線性變換實(shí)現(xiàn) S 域到 Z 域轉(zhuǎn)換h,w=freqz( nu m13,de n13);plot(w*21000*0.5/pi,abs(h);title(IIR 高通濾波器);lege nd(用 cheby1 設(shè)計(jì));Q%* %用窗函數(shù)設(shè)計(jì)低通濾波器的程序如下rp=1;rs=50;p=1-10.A(-rp/20);%通帶阻帶波紋s=10.A(-r

26、s/20);fpts=wp ws;FIR低通濾波器*mag=1 0;dev=p s;n 21,w n21,beta,ftype=kaiserord(fpts,mag,dev);%kaiserorc 求階數(shù)截止頻率b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta);%由 fir1 設(shè)計(jì)濾波器h,w=freqz(b21,1);% 得到頻率響應(yīng)plot(w/pi,abs(h);title(FIR 低通濾波器);wp2=ta n(pi*Fp2/Ft);ws1=ta n(pi*Fs1/Ft);ws2=ta n(pi*Fs2/Ft);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;

27、wp=1;ws=(wp*wp2-w42)/(bw*w);%*F|R帶通濾波器*wp1=tan(pi*Fp1/Ft);%帶通到低通濾波器參數(shù)轉(zhuǎn)換n 22,wn22=buttord(wp,ws,1,50,s);%求低通濾波器階數(shù)和截止頻率b22,a22=butter( n22,wn22,s);%求 S 域的頻率響應(yīng)的參數(shù)圖 6 FIR 低通濾波器num2,den2=lp2bp(b22,a22,sqrt(wp1*wp2),bw); %將 S 域低通參數(shù)轉(zhuǎn)為帶通的num22,den22=bilinear(num2,den2,0.5);%雙線性變換實(shí)現(xiàn) S 域到 Z 域的轉(zhuǎn)換mag=0 1;dev=p

28、s;n 23,w n23,beta,ftype=kaiserord(fpts,mag,dev);b23=fir1(n23,wn23,high,Kaiser(n23+1,beta);%由 firl 設(shè)計(jì)濾波器h,w=freqz(b23,1);% 得到頻率響應(yīng)plot(w*12000*0.5/pi,abs(h);title(FIR 高通濾波器);axis(3000 6000 0 1.2);h,w=freqz( nu m22,den22);plot(w*8000*0.5/pi,abs(h);axis(O 4000 0 1.5); legend(用 butter 設(shè)計(jì));%根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng)Q%*p

29、=1-10.A(-rp/20);s=10.A(-rs/20);fpts=ws wp;高通濾波器*%通帶阻帶波紋圖 7 FIR 帶通濾波器%語音信號加入噪聲%傅里葉變換3.5用濾波器對加噪語音信號進(jìn)行濾波用自己設(shè)計(jì)的各濾波器分別對加噪的語音信號進(jìn)行濾波，在Matlab 中，F(xiàn)IR 濾波器利用函數(shù) fftfilt 對信號進(jìn)行濾波，IIR 濾波器利用函數(shù) filter 對信號進(jìn)行濾波。函數(shù) fftfilt 用的是重疊相加法實(shí)現(xiàn)線性卷積的計(jì)算。調(diào)用格式為： y=fftfilter(h,x,M)。其中，h 是系統(tǒng)單位沖擊響應(yīng)向量；x 是輸入序列向量；y 是系統(tǒng) 的輸出序列向量；M 是有用戶選擇的輸入序列

30、的分段長度，缺省時(shí)，默認(rèn)的輸入向 量的重長度 M=512。函數(shù) filter 的調(diào)用格式：yn=filter(B，A.xn)，它是按照直線型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對 xn 的 濾波。其中 xn 是輸入信號向量，yn 輸出信號向量。3.6比較濾波前后語音信號的波形及頻譜雙線性變換法0%k*彳氐通濾波器*y,fs, nbits=wavread(speech);n = len gth (y);%求出語音信號的長度noise=0.01*randn(n ,2);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲s=y+no ise;S=fft(s);z11=filter( nu m11,de n11,s);soun d(z11);m11=fft(z

31、11);subplot(2,2,1);plot(abs(S),g);title(濾波前信號的頻譜); grid;subplot(2,2,2);plot(abs(m11),r);title(濾波后信號的頻譜); grid;subplot(2,2,3);plot(s);title(濾波前信號的波形);grid;subplot(2,2,4);plot(z11);title(濾波后的信號波形);圖 9 雙線性法低通濾波y,fs, nbits=wavread (speech); n = len gth (y);%求濾波后的信號魂波魂波前信號的壩譜前信號的壩譜4OT|-:-1-F2000 . .，._i

32、. Jo-02丄x It/n-2 I-024Q%*帶通濾波器*%求出語音信號的長度範(fàn)破后佑號的頻譜範(fàn)破后佑號的頻譜4000200000 2濾被后的信號茶詒濾被后的信號茶詒濾波前信號的彼形濾波前信號的彼形y,fs, nbits=wavread (speech);noise=0.01*ra ndn(n ,2);s=y+no ise;S=fft(s);z12=filter( nu m12,den12,s); sou nd(z12);m12=fft(z12);subplot(2,2,1);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語音信號加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號plot(abs(S),g);title(濾波前信

33、號的頻譜);subplot(2,2,2);plot(abs(m12),r);title(濾波后信號的頻譜);subplot(2,2,3);plot(s);title(濾波前信號的波形);subplot(2,2,4);plot(z12);title(濾波后的信號波形);源波前源波前信號信號的頻諸的頻諸4000- :-2000：.:.0 -濾液后信號的頻譜濾液后信號的頻譜40020D1圖 10 雙線性法帶通濾波0%k*高通濾波器*024建浹前信號的玻形建浹前信號的玻形0245( W60 2蒔誡后的信號蒔誡后的信號& &茲茲0 2KlOi5%窗函數(shù)法=n = len gth (y);

34、 noise=0.01*ra ndn(n ,2);s=y+no ise;S=fft(s);z13=filter( nu m13,de n13,s); sound(z13);m13=fft(z13);subplot(2,2,1); plot(abs(S),g);title(濾波前信號的頻譜); subplot(2,2,2);plot(abs(m13),r);title(濾波后信號的頻譜);subplot(2,2,3);plot(s);title(濾波前信號的波形);subplot(2,2,4);plot(z13);title(濾波后的信號波形);圖 11 雙線性法高通濾波.貌波前信號的頻譜貌波前

35、信號的頻譜4000200000 2逵波前信號的總彩逵波前信號的總彩乂 10海波海波J5信號的頂譜信號的頂譜%求出語音信號的長度%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語音信號加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號Q%*y,fs, nbits=wavread (speech);n = len gth (y);noise=0.01*ra ndn(n ,2);s=y+no ise;S=fft(s);z21=fftfilt(b21,s);sou nd(z21); m21=fft(z21);subplot(2,2,1);plot(abs(S),g);title(濾波前信號的頻譜);subplot(2,2,2);plot(ab

36、s(m21),r);%求出語音信號的長度%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語音信號加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號title(濾波后信號的頻譜);subplot(2,2,3);plot(s);title(濾波前信號的波形);subplot(2,2,4);plot(z21);title(濾波后的信號波形);-2o10謔波后的信號被形謔波后的信號被形圖 12 窗函數(shù)法低通濾波Q%*y,fs, nbits=wavread(speech);n = len gth (y);%求出語音信號的長度noise=0.01*randn(n ,2);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲s=y+no ise;%語音信號加入噪聲S=fft(s);

37、%傅里葉變換z22=fftfilt(b22,s);sound(z22);m22=fft(z22);%求濾波后的信號subplot(2,2,1);plot(abs(S),g);title(濾波前信號的頻譜);subplot(2,2,2);plot(abs(m22),r);title(濾波后信號的頻譜);subplot(2,2,3);plot(s);title(濾波前信號的波形);subplot(2,2,4);plot(z22);title(濾波后的信號波形40002%圖 13 窗函數(shù)法帶通濾波20002);濾波前皓號的頻譜濾波前皓號的頻譜濾破后信號的頻譜濾破后信號的頻譜02x10X10源波前信號

38、的波形源波前信號的波形濾液后的信號破形濾液后的信號破形帶通濾波器 *subplot(2,2,3);plot(s);subplot(2,2,4);plot(z23);圖 14 窗函數(shù)法高通濾波title(濾波后的信號波形400Q200024);濾波前信號的頂譜濾波前信號的頂譜400濾浹后信號的頻譜濾浹后信號的頻譜2C02魂波前信號的波形魂波前信號的波形2-；-濾浹后的信號殘毎濾浹后的信號殘毎02K irfQ%*高通濾波器*y,fs, nbits=wavread(speech);n = len gth (y);%求出語音信號的長度noise=0.01*randn(n ,2);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲s=y+no ise;%語音信號加入噪聲S=fft(s);%傅里葉變換z23=fftfilt(b23,s);sound(z23);m23=fft(z23);%求濾波后的信號subplot(2,2,1);plot(abs(S),g);subplot(2,2,2);plot(abs(m23),r);title(濾波后信號的頻譜);title(濾波前信號的波形);3.7回放語音信號經(jīng)過以上的加噪聲處理后，