吹管音樂(lè)濾波去噪基于漢寧創(chuàng)的FIR濾波器

1、 . 吹管音樂(lè)濾波去噪基于漢寧窗的FIR濾波器學(xué)生： 指導(dǎo)老師：摘 要 從上下載一段吹管樂(lè)器演奏音樂(lè)，利用CE軟件對(duì)音樂(lè)進(jìn)行編輯。繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，用漢寧窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR濾波器，對(duì)該含噪音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過(guò)的理論得出合理結(jié)論。與不同信源一樣濾波方法的同學(xué)比較各種信源的特點(diǎn)，與一樣信源不同濾波方法的同學(xué)比較各種濾波方法性能優(yōu)劣。關(guān)鍵詞 濾波去噪；FIR濾波器；漢寧窗；MATLAB1 引 言本課程設(shè)計(jì)主要針對(duì)一段吹管音樂(lè)信號(hào)，在進(jìn)行加噪后，利用窗函數(shù)設(shè)計(jì)法選擇漢寧窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器，對(duì)加噪后的吹管音樂(lè)信

2、號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，并對(duì)前后時(shí)域波形和頻域波形進(jìn)行對(duì)比分析的程序設(shè)計(jì)。1.1 課程設(shè)計(jì)目的本次課設(shè)中的主要目的是讓學(xué)生在熟悉Matlab語(yǔ)言環(huán)境，掌握其語(yǔ)言編程規(guī)則的前提下，利用漢寧窗設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的FIR濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)音樂(lè)信號(hào)的濾波去噪，并繪制濾波前后的時(shí)域波形和頻譜圖。根據(jù)圖形分析判斷濾波器設(shè)計(jì)的正確性。通過(guò)本次課設(shè)，我們能夠?qū)W會(huì)如何綜合運(yùn)用課堂上學(xué)會(huì)的理論知識(shí)，增強(qiáng)自己的動(dòng)能力與聯(lián)系實(shí)際的能力，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。1.2 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)

3、計(jì)并按要求編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。1.3 課程設(shè)計(jì)平臺(tái)課程設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)平臺(tái)是MATLAB 7.0。MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory ，它是美國(guó)MathWorks公司生產(chǎn)的一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的交互式大型軟件，是一個(gè)可以完成各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。它不僅是一個(gè)在各類(lèi)工程設(shè)計(jì)中便于使用的計(jì)算工具，而且也是一個(gè)在數(shù)學(xué)、數(shù)值分析和工程計(jì)算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的教學(xué)工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各類(lèi)工業(yè)應(yīng)用中更有不俗的表

4、現(xiàn)。MATLAB可以在幾乎所有的PC機(jī)和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Windows、UNIX等各種系統(tǒng)平臺(tái)。1MATLAB軟件包括五大通用功能：數(shù)值計(jì)算功能（Nemeric）；符號(hào)運(yùn)算功能（Symbolic）；數(shù)據(jù)可視化功能（Graphic）；數(shù)據(jù)圖形文字統(tǒng)一處理功能（Notebook）和建模仿真可視化功能（Simulink）。其中，符號(hào)運(yùn)算功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)請(qǐng)求MAPLE核計(jì)算并將結(jié)果返回到MATLAB命令窗口。該軟件有三大特點(diǎn)：一是功能強(qiáng)大；二是界面友善、語(yǔ)言自然；三是開(kāi)放性強(qiáng)。2MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的應(yīng)用主要包括符號(hào)運(yùn)算和數(shù)值計(jì)算仿真分析。由于信號(hào)與系統(tǒng)課程的許多容都是基于公式演算，而M

5、ATLAB借助符號(hào)數(shù)學(xué)工具箱提供的符號(hào)運(yùn)算功能能基本滿足信號(hào)與系統(tǒng)課程的需求。例如，解微分方程、傅里葉正反變換、拉普拉斯正反變換、z正反變換等。MATLAB在信號(hào)與系統(tǒng)中的另一主要應(yīng)用是數(shù)值計(jì)算與仿真分析，主要包括函數(shù)波形繪制、函數(shù)運(yùn)算、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)仿真分析、信號(hào)的時(shí)域分析、信號(hào)的頻譜分析、系統(tǒng)的S域分析、零極點(diǎn)圖繪制等容。數(shù)值計(jì)算仿真分析可以幫助學(xué)生更深入理解信號(hào)與系統(tǒng)的理論知識(shí)，并為將來(lái)使用MATLAB進(jìn)行信號(hào)處理領(lǐng)域的各種分析和實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)3。2 設(shè)計(jì)原理2.1 數(shù)字信號(hào)處理數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing，簡(jiǎn)稱DSP）是一門(mén)涉與許多學(xué)科而又廣泛

6、應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科4。20世紀(jì)60年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。數(shù)字信號(hào)處理是利用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚碓O(shè)備，以數(shù)字形式對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、變換、濾波、估值、增強(qiáng)、壓縮、識(shí)別等處理，以得到符合人們需要的信號(hào)形式。52.2 FIR濾波器有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器（Finite Impulse Response Digital Filter,縮寫(xiě)FIRDF）簡(jiǎn)稱FIR濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的原件，其最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)線性相位濾波，可以在保證任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)

7、格的線性相頻特性，滿足了在數(shù)字通信和圖像傳輸與處理等應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)線性相位的要求。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，因而是十分穩(wěn)定的系統(tǒng)。6FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法主要分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是基于逼近理想濾波器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；第二類(lèi)是最優(yōu)設(shè)計(jì)法。本次課設(shè)采用的是第一類(lèi)設(shè)計(jì)法中的窗函數(shù)法。設(shè)FIR濾波器的單位脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度為，則其頻率響應(yīng)函數(shù)為（2-1）一般將表示成如下形式： （2-2）式中，是的實(shí)函數(shù)（可以去負(fù)值）。與前面的表示形式，即相比，與不同。與不同。為了區(qū)別于幅頻響應(yīng)函數(shù)和相頻響應(yīng)函數(shù)，稱為幅頻特性函數(shù)，稱為相頻特性函數(shù)。第一類(lèi)線性相位F

8、IR濾波器的相位特性函數(shù)是的嚴(yán)格線性函數(shù)：（2-3）2.3 窗口設(shè)計(jì)法窗口設(shè)計(jì)法是一種通過(guò)截?cái)嗪陀?jì)權(quán)的方法使無(wú)限長(zhǎng)非因果序列成為有限長(zhǎng)脈沖響應(yīng)序列的設(shè)計(jì)方法。通常在設(shè)計(jì)濾波器之前，應(yīng)該先根據(jù)具體的工程應(yīng)用確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)選頻操作，所以指標(biāo)的形式一般為在頻域中以分貝值給出的相對(duì)幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)。6窗口設(shè)計(jì)法基本步驟如下：（1）根據(jù)過(guò)渡帶寬與阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類(lèi)型并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N。窗函數(shù)的類(lèi)型可根據(jù)最小阻帶衰減AS獨(dú)立選擇。（2）根據(jù)待求濾波器的理想頻率響應(yīng)求出理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)。（3）由性能指標(biāo)確定窗函數(shù)W(n)和長(zhǎng)度N。（4）

9、求得實(shí)際濾波器的單位脈沖響應(yīng)h(n)，h(n)即為所設(shè)計(jì)FIR濾波器系數(shù)向量b(n)。常見(jiàn)的窗函數(shù)性能表如下表2-1所示。圖2.1 常見(jiàn)窗函數(shù)性能表名稱濾波器過(guò)渡帶寬最小阻帶衰減名稱濾波器過(guò)渡帶寬最小阻帶衰減矩形1.8/M21dBPARZENWIN6.6/M56dB巴特利特6.1/M25dBFLATTOPWIN19.6/M108dB漢寧6.2/M44dBGAUSSWIN5.8/M60dB漢明6.6/M51dBBARTHANNWIN3.6/M40dB布萊克曼11/M74dBBLACKMANHARRIS16.1/M109dBBOHMANWIN5.8/M51.5dBCHEBWIN15.2/M113d

10、BNUTTALLWIN15.4/M108dBTUKEYWIN2.4/M22dB2.4 漢寧窗（Hanning window）漢寧窗函數(shù)是余弦平方函數(shù)，又稱之為升余弦函數(shù)，它的時(shí)域形式可以表為：（2-8）其中k=1,2,，k。它的頻域幅度特性函數(shù)為：（2-9）其中為矩形窗函數(shù)的幅度頻率特性函數(shù)。漢寧窗函數(shù)的最大旁瓣值比主瓣值低31dB，但是主瓣寬度比矩形窗函數(shù)的主瓣寬度增加了一倍，為。漢寧窗函數(shù)的時(shí)域幅度與頻域幅度特性曲線的MATLAB實(shí)現(xiàn)的曲線圖如圖2-1所示。圖2-1 漢寧窗函數(shù)的時(shí)域幅度與頻域幅度特性曲線3設(shè)計(jì)步驟3.1 設(shè)計(jì)流程圖本課程設(shè)計(jì)主要是從上下載一段吹管樂(lè)器演奏音樂(lè)，利用CE軟件

11、對(duì)音樂(lè)進(jìn)行編輯。繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，用漢寧窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR濾波器，對(duì)該含噪音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過(guò)的理論得出合理結(jié)論。程序的設(shè)計(jì)流程圖如下圖3-1所示。 開(kāi)始下載一段吹管音樂(lè)信號(hào)，用CE軟件編輯格式為wav.加入單頻干擾噪聲對(duì)吹管音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，畫(huà)出干擾前后的時(shí)域和頻域波形圖利用漢寧窗設(shè)計(jì)FIR濾波器對(duì)吹管音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波比較濾波前后的時(shí)域波形和頻譜圖，并回放音樂(lè)信號(hào)，驗(yàn)證是否達(dá)到去噪效果是否達(dá)到去噪效果結(jié)束NOYES圖3-1 程序設(shè)計(jì)流程圖3.2 編輯語(yǔ)音信號(hào)在網(wǎng)上下載一段音樂(lè)，再利用CE軟件將其轉(zhuǎn)

12、換成單聲道的.格式文件，再將此.格式音樂(lè)控制在10秒，以減少設(shè)計(jì)中的誤差。然后在Matlab軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。CE軟件操作界面如圖3-2所示。圖3-2 CE軟件操作界面3.3語(yǔ)音加噪處理采集完成后在信號(hào)中加入一個(gè)單頻噪聲，繪制原音樂(lè)信號(hào)和加噪后的音樂(lè)信號(hào)的時(shí)域和頻域的波形圖。首先，輸入原始音樂(lè)信號(hào)并播放一次。調(diào)用程序如下：x,fs,bits=wavread('h:2013DSPPurpleBambooTune.wav'); % 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

13、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)回放計(jì)算信號(hào)長(zhǎng)度并加入噪聲。調(diào)用程序如下：N=length(x); % 計(jì)算信號(hào)x的長(zhǎng)度f(wàn)n=2100; % 單頻噪聲頻率t=0:1/fs:(N-1)/fs; % 計(jì)算時(shí)間圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x(:,1)'y=x+sin(fn*2*pi*t); % 加入一個(gè)單頻噪聲sound(y,fs,bits); % 可以明顯聽(tīng)出有尖銳的單頻嘯叫聲繪制原始音樂(lè)信號(hào)和加入噪聲后的音樂(lè)信號(hào)的時(shí)域和頻譜波形圖。調(diào)用程序如下：X=abs(fft(x); Y=abs(fft(y); % 對(duì)原始信

14、號(hào)和加噪信號(hào)進(jìn)行fft變換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)算頻譜頻率圍figure(1);subplot(2,2,1);plot(t,x); % 布局為2*2的四個(gè)小圖title('原始音樂(lè)信號(hào)');xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度'); %改變橫縱坐標(biāo)的圍axis(0,2,-1.5,1.5); %加上標(biāo)題和橫坐標(biāo)名稱grid on; % 加上網(wǎng)格subplot(2,2,2);plot(f,X

15、);title('原始音樂(lè)信號(hào)頻譜');xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度譜');axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(2,2,3);plot(t,y);title('加入干擾后的音樂(lè)信號(hào)');xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度');axis(0,2,-1.5,1.5);grid on;subplot(2,2,4);plot(f,Y);title('加入單頻干擾后的音樂(lè)信號(hào)頻譜');xlabel('頻率(

16、f)');ylabel('幅度譜');axis(0,3000,0,3000);grid on;用繪圖命令分別畫(huà)出加噪前后的時(shí)域和頻域波形，如下圖3-3所示。圖3-3 吹管音樂(lè)信號(hào)加入單頻噪聲前后的時(shí)域與頻譜波形圖由上圖可以看到，語(yǔ)音信號(hào)加入單頻噪聲后的時(shí)域波形比未加之前在幅度圍有了明顯的增加，在頻譜方面可以看到除了在加了噪聲之后的頻譜圖上的2100Hz出現(xiàn)一個(gè)明顯的沖激信號(hào)外，其它地方均與未加時(shí)的原始吹管音樂(lè)信號(hào)頻譜一樣，這一現(xiàn)象表現(xiàn)在音樂(lè)播放時(shí)，可以聽(tīng)見(jiàn)一聲尖銳的嘯叫聲。3.4濾波器設(shè)計(jì)本次課程設(shè)計(jì)中主要應(yīng)用漢寧窗設(shè)計(jì)出FIR濾波器。利用Matlab中的函數(shù)freqz

17、畫(huà)出各濾波器的頻率響應(yīng)，首先利用數(shù)字信號(hào)處理里面學(xué)過(guò)的知識(shí)，根據(jù)選定的參數(shù)，用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字濾波器，得到數(shù)字濾波器的參數(shù)b，a。其中b為系統(tǒng)函數(shù)的分子系數(shù)，a為系統(tǒng)函數(shù)分母系數(shù)。再調(diào)用freqz(b,a,512,fs)即可得到該濾波器的頻率響應(yīng)。主程序如下：fpd=1450;fsd=1650;fsu=2250;fpu=2350; % FIR濾波器的上下截止頻率Rp=1;As=37; % 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*

18、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(6.2*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)間圍w_ham=hanning(M); % 產(chǎn)生M階的漢寧窗 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

19、,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通過(guò)繪圖工具可得出濾波器的波形圖，如圖3-4所示。圖3-4 FIR濾波器的頻率響應(yīng)上圖為用漢寧窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器圖，可以看出，阻帶最大衰減為-100dB，F(xiàn)IR濾波器的主瓣寬度很小，這樣可以使過(guò)渡寬度很陡，旁瓣相對(duì)于主瓣也比較小。3.5 信號(hào)濾波處理用自己設(shè)計(jì)的各濾波器分別對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，IIR濾波器利用函數(shù)filter對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波后，仔細(xì)對(duì)比濾波前和濾波后的語(yǔ)音信號(hào)圖，得出結(jié)論。主程序如下：y_f

20、il=filter(h_bs,1,y); % 用設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)y進(jìn)行濾波Y_fil=fft(y_fil);Y_fil=Y_fil(1:N/2); % 計(jì)算頻譜取前一半由繪圖工具可以得出濾波前后的吹管音樂(lè)信號(hào)波形圖、原始吹管音樂(lè)信號(hào)波形圖和加入噪聲后的吹管音樂(lè)信號(hào)波形圖，如圖3-5所示。圖3-5濾波前后的波形圖由上圖可以看出，加噪后的吹管音樂(lè)信號(hào)經(jīng)過(guò)FIR濾波器的濾噪處理，時(shí)域和頻域圖幾乎一樣，這說(shuō)明噪聲被完全濾掉，同時(shí)也說(shuō)明FIR濾波器設(shè)計(jì)很理想，能滿足課設(shè)要求。3.6 結(jié)果分析語(yǔ)音信號(hào)經(jīng)過(guò)FIR濾波器的濾除噪聲的處理，在Matlab中，函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式：soun

21、d(x，fs，bits)我們可以明顯感覺(jué)濾波前后的聲音有變化。聲音中刺耳的聲音沒(méi)有了，幾乎恢復(fù)成原始的聲音，但較原始的聲音更平滑一些。這說(shuō)明用漢寧窗設(shè)計(jì)FIR濾波器濾掉了語(yǔ)音中的噪聲同時(shí)，也把原始語(yǔ)音的很小的一部分也濾掉了，所以回放語(yǔ)音的時(shí)候聽(tīng)起來(lái)比以前的更加平滑，說(shuō)明這段程序設(shè)計(jì)是成功的。4出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法 在設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)時(shí)，出現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：1.、在編輯.wav音樂(lè)時(shí)，由于沒(méi)有控制好所需音樂(lè)信號(hào)的時(shí)間，導(dǎo)致結(jié)果不理想。2、對(duì)各時(shí)域、頻譜圖的圍沒(méi)有好的預(yù)計(jì)，導(dǎo)致出圖時(shí)波形效果不理想。3、因?yàn)槎啻胃膭?dòng)單頻噪聲頻率值，所設(shè)計(jì)的濾波器的性能指標(biāo)沒(méi)有隨之變化，出現(xiàn)了濾波上的錯(cuò)誤。4、在確定單頻

22、噪聲頻率值后，由于不能很好的掌握其它參數(shù)的調(diào)試指標(biāo)，導(dǎo)致多次調(diào)試都無(wú)法得到理想的濾波。5 結(jié)束語(yǔ)在此次課程設(shè)計(jì)中，我的任務(wù)是利用漢寧窗函數(shù)設(shè)計(jì)FIR濾波器，對(duì)吹管音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理。課設(shè)開(kāi)始之前，我認(rèn)真復(fù)習(xí)了有關(guān)窗函數(shù)特別是漢寧窗的相關(guān)知識(shí)以與濾波器的設(shè)計(jì)方法，了解課設(shè)流程。在這兩周里，我利用老師給出的模板，結(jié)合相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，比較輕松的完成了課設(shè)的任務(wù)。不同于之前的理論課，雖然這次的課設(shè)容并不是很難，但是仍然很考驗(yàn)我的動(dòng)手實(shí)踐能力。此間，我得到了以下收獲：首先，在學(xué)習(xí)方面，雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了DSP課程，但是如何融洽的把理論和實(shí)際結(jié)合仍然是我需要面對(duì)的問(wèn)題。其次，在matlab編程方面，由

23、于老師給出了相關(guān)的程序資料，所以設(shè)計(jì)過(guò)程中并不算困難，可以說(shuō)是順利過(guò)關(guān)。最后，在團(tuán)結(jié)合作方面，雖然每個(gè)人都單獨(dú)分配了課題，但是總能找到與自己課題相關(guān)或者類(lèi)似的同學(xué)，跟同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)成為本次課設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在這次設(shè)計(jì)過(guò)程中，既體現(xiàn)出了我自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)的能力以與綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，又讓我體會(huì)到了學(xué)以致用、理論與實(shí)際貫通的喜悅，提高了我的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。同時(shí)，我也從中也能發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足。在此，特別感指導(dǎo)老師高明，在您的指導(dǎo)下我成功完成了本次課設(shè)的任務(wù),！參考文獻(xiàn)1威. MATLAB基礎(chǔ)與編程入門(mén). ：電子科技大學(xué)，2008.12 圣勤.MATLAB7.0實(shí)用教程.：機(jī)械工業(yè)，20083 志涌

24、.精通MATLAB 6.5版M：航空航天大學(xué)，20034 程佩青.數(shù)字信號(hào)處理教程.：清華大學(xué)，20025維納·K·英格爾，約翰·G普羅克斯. 數(shù)字信號(hào)處理M. ：交通大學(xué)，2008.16小虹.信號(hào)系統(tǒng)與數(shù)字信號(hào)處理M.第版.：電子科技，2002附錄1：語(yǔ)音信號(hào)濾波去噪設(shè)計(jì)源程序清單% 程序名稱：DSPYFL.m% 程序功能：采用基于漢寧的窗口設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)FIR濾波器對(duì)含噪語(yǔ)音進(jìn)行濾波去噪處理。% 程序 余霏霖/% 最后修改日期：2013-3-8x,fs,bits=wavread('h:2013DSPPurpleBambooTune.wav');

25、% 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t=0:1/fs:(N-1)/fs; % 計(jì)算時(shí)間圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x(:,1)'y=x+sin(fn*2*pi*t); % 加入一個(gè)單頻噪聲sound(y,fs,bits); % 可以明顯聽(tīng)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)

26、行fft變換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)算頻譜頻率圍figure(1)subplot(2,2,1);plot(t,x); % 布局為2*2的四個(gè)小圖title('原始音樂(lè)信號(hào)');xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度'); %改變橫縱坐標(biāo)的圍axis(0,2,-1.5,1.5); %加上標(biāo)題和橫坐標(biāo)名稱grid on; % 加上網(wǎng)格subplot(2,2,2);plot(f,X);title(

27、'原始音樂(lè)信號(hào)頻譜');xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度譜');axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(2,2,3);plot(t,y);title('加入干擾后的音樂(lè)信號(hào)');xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度');axis(0,2,-1.5,1.5);grid on;subplot(2,2,4);plot(f,Y);title('加入單頻干擾后的音樂(lè)信號(hào)頻譜');xlabel('頻率(f)')

28、;ylabel('幅度譜');axis(0,3000,0,3000);grid on;fpd=1450;fsd=1650;fpu=2350;fsu=2250; % FIR濾波器的上下截止頻率Rp=1;As=37; % 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wsd=fsd/fs*2*pi;wsu=fsu/

29、fs*2*pi;M=ceil(6.2*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)間圍w_ham=hanning(M); % 產(chǎn)生M階的漢寧窗 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figure(2)subplot(2,2,1);plot(w/pi,db);

30、axis(0,0.4,-100,20);title('以db為單位的幅度特性');xlabel('w/pi');ylabel('db'); grid on;subplot(2,2,2);plot(w/pi,mag);axis(0,0.4,-0.5,1.25);title('以線性為單位的幅度特性');xlabel('w/pi');ylabel('mag');grid on;subplot(2,2,3);plot(w,pha);title('濾波器相位響應(yīng)圖');xlabel('

31、;w/pi');ylabel('相位（pha）');axis(0,3,-4,4);grid on;subplot(2,2,4);plot(h_bs);axis(0,800,-0.2,1);title('濾波器脈沖響應(yīng)圖');xlabel('n');ylabel('h(n)');grid on; y_fil=filter(h_bs,1,y); % 用設(shè)計(jì)好的濾波器對(duì)y進(jìn)行濾波Y_fil=fft(y_fil);Y_fil=Y_fil(1:N/2); % 計(jì)算頻譜取前一半figure(3)subplot(3,2,1);plot(

32、t,x); axis(0,2,-1.5,1.5);title('原始音樂(lè)信號(hào)時(shí)間x');xlabel('時(shí)間（t）');ylabel('幅度');grid on;subplot(3,2,2);plot(f,X);axis(0,10000,0,1000);title('原始音樂(lè)信號(hào)幅度譜X');xlabel('頻率（f）');ylabel('幅度');grid on;subplot(3,2,3);plot(t,y);axis(0,2,-1.5,1.5);title('加干擾音樂(lè)信號(hào)時(shí)間x1');xlabel('時(shí)間（t）');ylabel('幅度');grid on;subplot(3,2,4);plot(f,Y);axis(0,10000,0,1000);title('加干擾音樂(lè)信號(hào)幅度譜X1');xlabel('頻率（f）'