基于MATLAB有噪聲語(yǔ)音信號(hào)的處理匯總

1、數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目:基于MATLAB有噪聲語(yǔ)音信號(hào)處理系（院）：計(jì)算機(jī)工程學(xué)院專業(yè)：通信工程班級(jí)：通信1071學(xué)號(hào)：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MAILA的噪聲語(yǔ)音信號(hào)的處理設(shè)計(jì)目的1 .鞏固所學(xué)的數(shù)字信號(hào)處理理論知識(shí)，理解信號(hào)的米集、處理、傳輸、顯示和存儲(chǔ)過(guò)程；2 .綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；3 .學(xué)習(xí)資料的收集與整理，學(xué)會(huì)撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。實(shí)驗(yàn)環(huán)境1 .微型電子計(jì)算機(jī)（PC）;2 .安裝Windows2000以上操作系統(tǒng)，MATLAB等開(kāi)發(fā)工具。任務(wù)要求1 .選擇一個(gè)語(yǔ)音信號(hào)作為分析的

2、對(duì)象，或錄制一段各人自己的語(yǔ)音彳亙號(hào)，對(duì)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(yǔ)音信號(hào)中，模仿語(yǔ)音信號(hào)被污染，并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析；設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器，并對(duì)被噪聲污染的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，分析濾波后信號(hào)的時(shí)域和頻域特征，回放語(yǔ)音信號(hào)。最后，設(shè)并一個(gè)信號(hào)處理系統(tǒng)界面。2 .利用課余時(shí)間去圖書館或上阿查閱課題相關(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(qǐng)指導(dǎo)教師審查，通過(guò)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、結(jié)論正確，止義字?jǐn)?shù)不少于3000字（不含代碼）。工作進(jìn)度

3、計(jì)劃廳P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(cè)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(jiàn)，修改、完善設(shè)計(jì)報(bào)告。指導(dǎo)教師（簽章）摘要濾波器設(shè)計(jì)在數(shù)字信號(hào)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(hào)處理工具箱可以快速有效地設(shè)計(jì)各種數(shù)字濾波器。課題基于MATLAB有噪音語(yǔ)音信號(hào)處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，綜合

4、運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的理論知識(shí)對(duì)加噪聲語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析和濾波。通過(guò)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(guò)程中，使用窗函數(shù)法來(lái)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(guò)對(duì)對(duì)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(hào)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(guò)程簡(jiǎn)單方便，結(jié)果的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到指定要求。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12課程設(shè)計(jì)內(nèi)容23課程設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)21.1

5、語(yǔ)音信號(hào)的采集21.2 語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)頻分析21.3 語(yǔ)音信號(hào)加噪與頻譜分析41.4 設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器51.5 用濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波121.6 比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜121.7 回放語(yǔ)音信號(hào)191.8 設(shè)計(jì)系統(tǒng)界面錯(cuò)誤！未定義書簽。1.9 小結(jié)19結(jié)論20致謝21參考文獻(xiàn)22數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告1緒論數(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)值計(jì)算的方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、抽樣、變換、綜合、估值與識(shí)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(yǔ)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)

6、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(hào)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?cè)絹?lái)越多的重視。數(shù)字濾波器可以通過(guò)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(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)模擬濾波器無(wú)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,FiniteImpulseResponses濾波器和無(wú)限沖激響應(yīng)（IIR,InfiniteImpulseResponse颼波器。FIR濾波器結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒(méi)有輸出到輸入的反饋，系統(tǒng)函數(shù)H在處收斂，極點(diǎn)全部在

7、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(hào)經(jīng)過(guò)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(duì)數(shù)字信號(hào)的處理，便于編程，用于計(jì)算的時(shí)延也小，這對(duì)實(shí)時(shí)的信號(hào)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(jí)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)

8、，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(guò)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(guò)軟件或設(shè)計(jì)專用的硬件兩種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。隨著MATLAB軟件及信號(hào)處理工具箱的不斷完善，MATLAB很快成為應(yīng)用學(xué)科等領(lǐng)域不可或缺的數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告基礎(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(yǔ)音信號(hào)作為分析的對(duì)象，或錄制一段各人自己的語(yǔ)音信

9、號(hào)，對(duì)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(yǔ)音信號(hào)中，模仿語(yǔ)音信號(hào)被污染，并對(duì)其進(jìn)行頻譜分析；設(shè)計(jì)FIR和IIR數(shù)字濾波器，并對(duì)被噪聲污染的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波，分析濾波后信號(hào)的時(shí)域和頻域特征，回放語(yǔ)音信號(hào)；最后，設(shè)計(jì)一個(gè)信號(hào)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(yǔ)音信號(hào)的采集利用PC機(jī)上的聲卡和WINDOWS操作系統(tǒng)可以進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的采集。將話筒輸入計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音輸入插口上，啟動(dòng)錄音機(jī)。按下錄音按鈕，接著對(duì)話筒說(shuō)話，說(shuō)完后停止錄音，屏幕左側(cè)將顯示所錄聲音的長(zhǎng)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

10、g:MATLABwork中。格式為wav。3.2 語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)頻分析利用MATLAB中的“wavread'命令來(lái)讀入(采集)語(yǔ)音信號(hào)，將它賦值給某一向量。再對(duì)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(shuō)明：讀取file所規(guī)定的wav文件，返回采樣值放在向量y中。(2) y,fs,nbits=wavread(file)功能說(shuō)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(shuō)明：讀取錢N點(diǎn)的采樣值放在向量y中。(4) y=wavread(fil

11、e,N1,N2)功能說(shuō)明：讀取從N1到N2點(diǎn)的采樣值放在向量y中。接下來(lái)，對(duì)語(yǔ)音信號(hào)FF.wav進(jìn)行采樣。其程序如下：>>y,fs,nbits=wavered('FF');%f巴語(yǔ)音信號(hào)加載入Matlab仿真軟件平臺(tái)中2數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告然后，畫出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形，再對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析。MATLA蜒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(xn,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(zhǎng)度，當(dāng)N大于xn的長(zhǎng)度時(shí)，fft函數(shù)自動(dòng)在xn后面補(bǔ)零。，當(dāng)N小于xn的長(zhǎng)度時(shí)，fft函數(shù)計(jì)算xn的前N個(gè)元素，忽略

12、其后面的元素。在本次設(shè)計(jì)中，我們利用fft對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行快速傅里葉變換，就可以得到信號(hào)的頻譜特性。其程序如下:y,fs,nbits=wavread('FF.wav');sound(y,fs,nbits);%回放語(yǔ)音信號(hào)N=length(y);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度Y=fft(y,N);%傅里葉變subplot(2,1,1);plot(y);title('原始信號(hào)波形');xlabel('時(shí)間軸)ylabel('幅值A(chǔ)')subplot(2,1,2);plot(abs(Y);title('原始信號(hào)頻譜')xlabel('

13、;頻率Hz')ylabel('頻率幅值')程序結(jié)果如下圖:值幅率頻00.511.52A(g幅10002.55x10時(shí)間軸原始信號(hào)頻譜O50.511.5頻率Hz2.55x10圖1原始信號(hào)波形及頻譜數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告3.3 語(yǔ)音信號(hào)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AWGN0WGN用于產(chǎn)生高斯白噪聲，AWGN則用于在某一信號(hào)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(yǔ)音信號(hào)中

14、，模仿語(yǔ)音信號(hào)被污染，并對(duì)其頻譜分析。Randn函數(shù)有兩種基本調(diào)用格式：Randn(n刑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(yǔ)音信號(hào)添加噪聲及其頻譜分析的主要程序如下：y,fs,nbits=wavread('FF');N=length(y);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度Noise=0.1*randn(N,2)%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲Si=y+Noise;%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲sound(Si);subplot(2,1,1);plot(Si);title('加噪語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形')

15、;S=fft(Si);%傅里葉變換subplot(2,1,2);plot(abs(S);title('加噪語(yǔ)音信號(hào)的頻域波形');程序結(jié)果如下圖：數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告加噪語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形00.511.5252.5加噪語(yǔ)音信號(hào)的頻域波形x10x10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。具設(shè)計(jì)步驟是：先設(shè)計(jì)過(guò)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)0FIR濾波器比鞫采用間接法，

16、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(duì)于線性相位濾波器，經(jīng)常采用FIR濾波器。對(duì)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。可以借助于模擬濾波器的頻率轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)一個(gè)所需類型的過(guò)渡模擬濾波器，再經(jīng)過(guò)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/Ttan(0.5)(3)將相應(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(guò)頻率變換將模擬低通轉(zhuǎn)換成相應(yīng)類型的過(guò)渡模擬濾波器。(6)采用雙線性

17、變換法將相應(yīng)類型的過(guò)渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成所需類型的數(shù)字濾數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告波器。我們知道，脈沖響應(yīng)不變法的主要缺點(diǎn)是會(huì)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)按照模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)及過(guò)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

18、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(duì)阻帶衰減及過(guò)渡帶的指標(biāo)要求，選擇用窗數(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(zhǎng)度No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).o(4)加窗得到設(shè)計(jì)結(jié)果。接下來(lái)，我們根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的技術(shù)指標(biāo)：低通濾波器的性能指標(biāo)：fp=1000Hz,fc=1200Hz,As=100db,Ap=1dB高通濾波器的性能指標(biāo)：fp=3500Hz,fc=4000Hz,As=1

19、00dB,Ap=1dB;帶通濾波器的性能指標(biāo)：fp1=1200Hz,fp2=3000hZ,fc1=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,window),可以指定窗函數(shù)向量window。如果缺省window參數(shù)，則fir1默認(rèn)為哈明窗。其中可選的窗函數(shù)有RectangularBarlrttHammingHannBlackman窗，其相應(yīng)的都有實(shí)現(xiàn)函數(shù)。MATLAB信號(hào)

20、處理工具箱函數(shù)buttpbuttorbutter是巴特沃斯濾波器設(shè)計(jì)函數(shù)，數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告其有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,s'),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wcoMATLAB信號(hào)處理工具箱函數(shù)cheblap,cheblord和cheebyl是切比雪夫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,'ftypr')B,A=cheby1(N,Rp,wpo,ftypr','s')函數(shù)butter,cheb

21、y1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*tan(wp/2);fs=2*Fs*tan(wp/2);n11,wn11=buttord(wp,ws,1,50,'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);煙線性變換實(shí)現(xiàn)S

22、域到Z域的變換h,w=freqz(num11,den11);%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)');1.41.21B0.6.4.2用巴特沃斯hWE旅計(jì)口1000200030004000圖3IIR低通濾波器數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告IIR帶通wp1=tan(pi*Fp1/Ft);%帶通到低通濾波器的轉(zhuǎn)換wp2=tan(pi*Fp2/Ft);ws1=tan(pi*Fs1/Ft);ws2=tan(pi*Fs2/Ft);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;wp=1;ws=(wp1*wp2-w.A2)/(bw*w

23、);n12,wn12=buttord(wp,ws,1,50,'s');%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)h,w=freqz(num12,den12);%根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng)b12,a12=butter(n12,wn12,'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);%Kji性變換實(shí)現(xiàn)S域至UZ域的轉(zhuǎn)換plot(w*8000*0.5/pi,abs(h);axis(0400001.5);legend(用bu

24、tter設(shè)計(jì),);1.6用巴特沃斯butt。酸計(jì)050L01000200030004000圖4IIR帶通濾波器IIR高通Ft=8000;數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告Fp=4000;Fs=3500;wp1=tan(pi*Fp/Ft);%高通到低通濾波器參數(shù)轉(zhuǎn)換ws1=tan(pi*Fs/Ft);wp=1;ws=wp1*wp/ws1;n13,wn13=cheb1ord(wp,ws,1,50,'s');%求模擬的低通濾波器階數(shù)和截止頻率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

25、);%將S域低通參數(shù)轉(zhuǎn)為高通的num13,den13=bilinear(num,den,0.5);%SJ用雙線性變換實(shí)現(xiàn)S域到Z域轉(zhuǎn)換h,w=freqz(num13,den13);plot(w*21000*0.5/pi,abs(h);title('IIR高通濾波器')；legend(用cheby1設(shè)計(jì)')；%*FIR低通濾波器*%用窗函數(shù)設(shè)計(jì)低通濾波器的程序如下rp=1;rs=50;p=1-10A(-rp/20);%通帶阻帶波紋s=10A(-rs/20);fpts=wpws;數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告mag=10;dev=ps;n21,wn21,beta,ftype=ka

26、iserord(fpts,mag,dev);%kaiserordt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');1.41.21080.B0.4D.20FIR低通濾波器G02D40.60.81圖6FIR低通濾波器%*竹舊wp1=tan(pi*Fp1/Ft);%帶通到低通濾波器參數(shù)轉(zhuǎn)換帶通濾波器*wp2=tan(pi*Fp2/Ft);ws1=tan(pi*Fs1/Ft);ws2=tan(pi*Fs2/Ft

27、);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;wp=1;ws=(wp*wp2-w.A2)/(bw*w);n22,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)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);%5(線性變換實(shí)現(xiàn)S域至UZ域的轉(zhuǎn)換10數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告h,w=freqz(num22,d

28、en22);%根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng)plot(w*8000*0.5/pi,abs(h);axis(0400001.5);legend(用butter設(shè)計(jì)');圖7FIR帶通濾波器*%FIR高通濾波器*p=1-10A(-rp/20);%通帶阻帶波紋s=10A(-rs/20);fpts=wswp;mag=01;dev=ps;n23,wn23,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(

29、w*12000*0.5/pi,abs(h);title('FIR高通濾波器');axis(3000600001.2);11數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖8FIR高通濾波器3.5 用濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波用自己設(shè)計(jì)的各濾波器分別對(duì)加噪的語(yǔ)音信號(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)Ilter對(duì)信號(hào)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的分段長(zhǎng)度，缺

30、省時(shí)，默認(rèn)的輸入向量的重長(zhǎng)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(duì)xn的濾波。其中xn是輸入信號(hào)向量，yn輸出信號(hào)向量。3.6 比較濾波前后語(yǔ)音信號(hào)的波形及頻譜%*雙線性變換法低通濾波器*%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲%傅里葉變換y,fs,nbits=wavread('speech');n=length(y);noise=0.01*randn(n,2);s=y+noise;S=fft(s);z11=filter(num11,den11,s);sound(z11);12%求濾波后的信號(hào)數(shù)字信號(hào)

31、處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告m11=fft(z11);subplot(2,2,1);plot(abs(S),'g');t田e('濾波前信號(hào)的頻譜');grid;subplot(2,2,2);plot(abs(m11),'r');title('濾波后信號(hào)的頻譜');grid;subplot(2,2,3);plot(s);title('濾波前信號(hào)的波形');grid;subplot(2,2,4);plot(z11);title('濾波后的信號(hào)波形');流波前信號(hào)的頻譜4000濾波后信號(hào)的頻譜20000400口200

32、00濾波前信號(hào)的求弱x10J濾波后的信號(hào)波形IIC24圖9雙線性法低通濾波%*帶通濾波器*y,fs,nbits=wavread('speech');%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度n=length(y);13數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告noise=0.01*randn(n,2);s=y+noise;S=fft(s);z12=filter(num12,den12,s);sound(z12);m12=fft(z12);subplot(2,2,1);plot(abs(S),'g');title('濾波前信號(hào)的頻譜');subplot(2,2,2);plot(abs(m

33、12),'r');title('濾波后信號(hào)的頻譜');subplot(2,2,3);plot(s);title('濾波前信號(hào)的波形');subplot(2,2,4);plot(z12);title('濾波后的信號(hào)波形');%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號(hào)濾波前信號(hào)的頻譜波波后信號(hào)的頻譜400020004D0X10濾波前信號(hào)的波形n二|024x105濾波后的信號(hào)波形圖10雙線性法帶通濾波獷*y,fs,nbits=wavread('speech');105高通濾波器*140數(shù)字信號(hào)處理課

34、程設(shè)計(jì)報(bào)告%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度n=length(y);noise=0.01*randn(n,2);%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲s=y+noise;%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲S=fft(s);%傅里葉變換z13=filter(num13,den13,s);sound(z13);m13=fft(z13);%求濾波后的信號(hào)subplot(2,2,1);plot(abs(S),'g');title('濾波前信號(hào)的頻譜);subplot(2,2,2);plot(abs(m13),'r');title('濾波后信號(hào)的頻譜);subplot(2,2,3);plot(s);tit

35、le('濾波前信號(hào)的波形);subplot(2,2,4);plot(z13);title('濾波后的信號(hào)波形);濾波前信號(hào)的頻譜濾波后信號(hào)的頻譜淀波前信號(hào)的波形2i：x106濾波后的信號(hào)波形-2L0圖11雙線性法高通濾波窗函數(shù)法15數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告%*低通濾波器*y,fs,nbits=wavread('speech');n=length(y);noise=0.01*randn(n,2);s=y+noise;S=fft(s);z21=fftfilt(b21,s);sound(z21);m21=fft(z21);subplot(2,2,1);plot(abs

36、(S),'g');title('濾波前信號(hào)的頻譜');subplot(2,2,2);plot(abs(m21),'r');subplot(2,2,3);plot(s);subplot(2,2,4);plot(z21);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號(hào)title（'濾波后信號(hào)的頻譜'）;title（'濾波前信號(hào)的波形'）;title（'濾波后的信號(hào)波形'）;濾波前信號(hào)的頻譜流被后信號(hào)的頻譜40002D0Gx106濾波前信號(hào)的波形圖12窗函數(shù)法低通濾波

37、16數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告%*帶通濾波器*y,fs,nbits=wavread('speech');n=length(y);noise=0.01*randn(n,2);s=y+noise;S=fft(s);z22=fftfilt(b22,s);sound(z22);m22=fft(z22);subplot(2,2,1);plot(abs(S),'g');title('濾波前信號(hào)的頻譜');subplot(2,2,2);plot(abs(m22),'r');title('濾波后信號(hào)的頻譜');subplot(2,2

38、,3);plot(s);title('濾波前信號(hào)的波形');subplot(2,2,4);plot(z22);title('濾波后的信號(hào)波形');%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號(hào)濾波前信號(hào)的頻譜濾波后信號(hào)的頻譜400020000x105濾波后的信號(hào)波形x105圖13窗函數(shù)法帶通濾波17數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告高通濾波器*%*y,fs,nbits=wavread('speech');n=length(y);%求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度noise=0.01*randn(n,2);s=y+noise;S=ff

39、t(s);z23=fftfilt(b23,s);sound(z23);m23=fft(z23);subplot(2,2,1);plot(abs(S),'g');subplot(2,2,2);plot(abs(m23),'r');title('濾波后信號(hào)的頻譜');subplot(2,2,3);plot(s);title('濾波前信號(hào)的波形');subplot(2,2,4);plot(z23);title('濾波后的信號(hào)波形');%隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲%語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲%傅里葉變換%求濾波后的信號(hào)濾波前信號(hào)的膜譜4000：2000；i口024禱波后信號(hào)的頻譜x105濾波前信號(hào)的波形x105濾波后的信號(hào)波形02圖14窗函數(shù)法高通濾波18數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)報(bào)告3.7 回放語(yǔ)音信號(hào)