吹管音樂濾波去噪使用三角窗設(shè)計(jì)的fir濾波器

1、吹管音樂濾波去噪使用三角窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師：摘 要 本課程設(shè)計(jì)是采用三角窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器對含噪吹管音樂信號進(jìn)行濾波去噪，下載一段吹管音樂，繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，按照題目要求設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的濾波器，對該含噪語音信號進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過的理論得出合理的結(jié)論。通過對比濾波前后波形圖的比較和放濾波前后音樂信號的對比，可以看出濾波器對有用信號無失真放大具有重大意義。關(guān)鍵詞1引 言本課程設(shè)計(jì)主要是對一段吹管音樂，進(jìn)行加噪后，用某種函數(shù)法設(shè)計(jì)出的FIR濾波器對加入噪聲后的語音信號進(jìn)行濾波去噪處理，并且分析對

2、比前后時(shí)域和頻域波形的程序設(shè)計(jì)。處理時(shí)采用的是利用窗口設(shè)計(jì)法選擇三角窗設(shè)計(jì)的FIR濾波器1。1.1 課程設(shè)計(jì)目的在此次課程中主要的要求是用麥克風(fēng)采集一段語音信號，繪制波形并觀察其頻譜，給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用三角窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR濾波器，對該語音信號進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過的理論得出合理的結(jié)論。與不同信源相同濾波方法的同學(xué)比較各種信源的特點(diǎn)，與相同信源不同濾波方法的同學(xué)比較各種濾波方法性能的優(yōu)劣。（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)并按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書。1.3 工作平臺(tái)簡介 課程設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)平臺(tái)式MATLAB 7.0。如下圖1-1所示：MATLAB 的名稱源自Matrix Laboratory ，它是美國MathWorks公司生產(chǎn)的一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算專門設(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，在各類工業(yè)

4、應(yīng)用中更有不俗的表現(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)。總的來說，該軟件有三大特點(diǎn)。一是功能強(qiáng)大。具有數(shù)值計(jì)算和符號計(jì)算、計(jì)算結(jié)果和編程可視化、數(shù)學(xué)和文字統(tǒng)一處理、離線和在線計(jì)算等功能；二是界面友善、語言自然。MATLAB以復(fù)數(shù)處理作為計(jì)算單元，指令表達(dá)與標(biāo)準(zhǔn)教科書的數(shù)學(xué)表達(dá)式相近；三是開放性強(qiáng)。當(dāng)學(xué)好MATLAB的同時(shí)，會(huì)更好的幫助自己去就解決一些難題，而且MATLAB擁有非常好的發(fā)展前途，對我們未來的幫助也是不可限量的2。 2設(shè)計(jì)原理2.1 FIR濾波器有限長單位脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器（Finite Impulse Respon

5、se Digital Filter,縮寫FIRDF）簡稱FIR濾波器，是數(shù)字信號處理系統(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)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)用場合對線性相位的要求。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)簡單，因而是十分穩(wěn)定的系統(tǒng)。FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法主要分為兩類：第一類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；第二類是最優(yōu)設(shè)計(jì)法。本次課設(shè)采用的是第一類設(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))(nh的長度為N，則其頻率響應(yīng)函數(shù)3為 （2-1）一般將表示成如

6、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)。第一類線性相FIR濾波器的相位特性函數(shù)是的嚴(yán)格線性函數(shù)： （2-3） 2.2窗口設(shè)計(jì)法 窗口設(shè)計(jì)法是一種通過截?cái)嗪陀?jì)權(quán)的方法使無限長非因果序列成為有限長脈沖響應(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幅度響應(yīng)和相位響應(yīng)4。窗口設(shè)計(jì)法基本步驟如下:(1）根據(jù)過渡帶寬及阻帶衰減要求，選擇窗函

7、數(shù)的類型并估計(jì)窗口長度N。窗函數(shù)的類型可根據(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)和長度 （4）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)。 常見窗函數(shù)性能表5如下2-1所示。表2-1 常見窗函數(shù)性能表名稱濾波器過渡帶寬最小阻帶衰減名稱濾波器過渡帶寬最小阻帶衰減矩形21dBPARZENWIN/M56db巴特利特25dBFLATTOPWIN/M108db漢寧44dBGAUSSWIN/M60db漢明51dBBARTHANNWIN/M40db布萊克曼11/M74dBB

8、LACKMANHARRIS109dbBOHMANWIN/MCHEBWIN113dbNUTTALLWIN108dbTUKEYWIN22db三角窗亦稱費(fèi)杰(Fejer)窗,是冪窗的一次方形式, 三角窗與矩形窗比較,主瓣寬約等于矩形窗的兩倍,但旁瓣小,而且無負(fù)旁瓣 。當(dāng)進(jìn)行傅立葉變化時(shí)，時(shí)域中的截?cái)嗍潜仨毜?，因此泄露效?yīng)也是存在的，所以必須要抑制，可通過窗函數(shù)加權(quán)等效濾波器振幅特性的副瓣，或用窗函數(shù)加權(quán)使有限長度的輸入信號周期延拓后減少不連續(xù)的方法實(shí)現(xiàn)。為獲得有限長單位取樣長度單位響應(yīng)，需用窗函數(shù)截?cái)酂o限單位長度取樣響應(yīng)。設(shè)x(n)是一個(gè)長序列，w(n)是一個(gè)長度為N的窗函數(shù)，用w(n)截?cái)鄕(n)

9、，得到N點(diǎn)序列x(n),即：x(n)=x(n)w(n) , 由此可見，窗函數(shù)不僅僅會(huì)影響時(shí)域上的波形，也會(huì)影響在頻域上的波形。/M,最小組帶衰減為40dB。在MATALAB中調(diào)用TRIANG函數(shù)：生成三角窗。w_barth=triang(M):產(chǎn)生一長度為M的三角窗。3設(shè)計(jì)步驟 3.1 設(shè)計(jì)流程圖本課程設(shè)計(jì)主要是從網(wǎng)站上下載一段吹管樂器演奏音樂，利用CE軟件對音樂進(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，用三角窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR濾波器，對該含噪音樂信號進(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。

10、 從網(wǎng)站上下載一段吹管樂器演奏音樂加入單頻噪聲 對音樂信號進(jìn)行頻譜分析畫時(shí)域頻域波形圖 頻域個(gè)uy 他個(gè)和改革頻域頻域波形圖 用三角形窗設(shè)計(jì)FIR濾波器器畫出其頻率響應(yīng)用FIR濾波器對語音信號進(jìn)行濾波畫出彈撥音樂信號濾波前后波形并且進(jìn)行比較分析開始結(jié)束 圖3-1 設(shè)計(jì)流程圖 3.2 采集語音信號 在網(wǎng)上下載一段mp3音樂，再利用goldwave軟件將其轉(zhuǎn)換成單聲道的.wav格式文件，再將此.wav格式音樂控制在10秒內(nèi)，以減少設(shè)計(jì)中的誤差。在轉(zhuǎn)換過程中，屬性設(shè)置為8kHz，8位，單聲道，7KB/秒，然后點(diǎn)擊確定。然后再點(diǎn)擊文件/另存為，即可將該語音文件存在電腦e盤。屬性設(shè)置圖如3-2所示。圖3

11、-2屬性設(shè)置圖圖3-4 加入音樂后的軟件界面3.3 語音加噪處理采集完成后在信號中加入一個(gè)單頻噪聲，繪制原音樂信號和加噪后的音樂信號的時(shí)域和頻域的波形圖。首先，輸入原始音樂信號并播放一次。調(diào)用程序如下： x,fs,bits=wavread(e:梅花三弄.wav); sound(x,fs,bits); N=length(x); % 計(jì)算信號x的長度fn=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)間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x(:,1); % 將雙聲道轉(zhuǎn)為單聲道y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t); % 加噪聲sound(y,fs,bits)

12、; % 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); % 對原始信號和加噪信號進(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(原始音樂信號);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度); %改變橫縱坐標(biāo)的范圍axis(0,2,-1.5,1.5); %加上標(biāo)題和橫坐標(biāo)名稱grid on;

13、 % 加上網(wǎng)格 subplot(2,2,2);plot(f,X);title(原始音樂信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度譜);axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(2,2,3);plot(t,y); title(加入干擾后的音樂信號);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信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度譜); axis(0,3000,0,3000);grid

14、on; 用繪圖命令分別畫出加噪前后信號的時(shí)域和頻域波形，注意：布局為2*2的子圖，每個(gè)子圖都分別加上橫縱坐標(biāo)，網(wǎng)格和標(biāo)題。如圖3-5所示。圖3-4 原音樂與加噪后的特性圖由上圖可以看到，語音信號加入單頻噪聲后的時(shí)域波形比未加之前在幅度范圍內(nèi)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)明顯的沖激信號外，其它地方均與未加時(shí)的原始吹管音樂信號頻譜相同，這一現(xiàn)象表現(xiàn)在音樂播放時(shí)，可以聽見一聲尖銳的嘯叫聲。3.4 濾波器設(shè)計(jì) 在該濾波器的設(shè)計(jì)中，我們給出該濾波器的性能指標(biāo)如下：fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;Rp=1;As=

15、15;截止頻率也可以任意自選，在單頻噪聲干擾附近即可。在這里，很重要的是通帶截止db值的設(shè)置。這個(gè)值一定要根據(jù)我們使用的設(shè)計(jì)濾波器的方法來設(shè)定。因?yàn)槲沂褂玫氖侨切未胺?，三角形窗函?shù)，最小阻帶衰減為15db。所以，一定要將通帶截止db值設(shè)置的小于25，所以，我將其設(shè)置為15db。在這里我是使用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)上面要求的FIR濾波器。在Matlab中，利用三角形窗設(shè)計(jì)FIR濾波器，利用Matlab中的函數(shù)畫出該濾波器的頻率響應(yīng)。首先，我們利用數(shù)字信號處理里面學(xué)過的知識，根據(jù)自己選定的參數(shù)，用指定的方法設(shè)計(jì)FIR濾波器，得到FIR濾波器的階數(shù)M。隨后調(diào)用triang(M)函數(shù)產(chǎn)生M階的三角形窗。然后，

16、調(diào)用自編ideal_lp函數(shù)計(jì)算理想帶阻濾波器的脈沖響應(yīng)。最后，再調(diào)用自編freqz_m(h_bs,1)函數(shù)即可計(jì)算得到該濾波器的頻率特性。我設(shè)計(jì)濾波器過程對應(yīng)的程序如下：x,fs,bits=wavread(e:梅花三弄.wav); fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;Rp=1;As=15; % 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;

17、% 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(6.1*pi/dw)+1; % 計(jì)算三角窗設(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_tri=triang(M); % 產(chǎn)生M階的三角窗 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_tri.*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

18、濾波器的頻率特性figure(2)subplot(2,2,1);plot(w/pi,db);xlabel(w/pi);ylabel(db);title(FIR濾波器的幅度響應(yīng)圖);axis(0.3 0.7 -40 10);line(0,0.7,-1,-1,Color,r,LineWidth,2,LineStyle,-);line(0,0.7,-20,-20,Color,r,LineWidth,2,LineStyle,-);line(wsd/pi,wsd/pi,-80,15,Color,r,LineWidth,2,LineStyle,-);line(wsu/pi,wsu/pi,-80,15,Co

19、lor,r,LineWidth,2,LineStyle,-);grid on;subplot(2,2,2);plot(w/pi,mag);xlabel(w/pi);ylabel(幅度mag);title(FIR濾波器的幅度響應(yīng)圖);axis(0 1 -0.1 1.2);subplot(2,2,3);plot(w/pi,pha);xlabel(w/pi);ylabel(相位pha);title(濾波器相位響應(yīng)圖);axis(0 1 -3.5 3.5);subplot(2,2,4);stem(n,h_bs);xlabel(n);ylabel(h(n);title(濾波器脈沖響應(yīng)圖);axis(0

20、500 0 1.5);通過該程序得到的圖如下圖3-5所示。圖 3-5 濾波器的特性圖3.5 信號濾波處理在將加噪信號濾波之后，我們將濾波前后語音信號的波形及頻譜圖相互比較。在同一張大圖里分別繪制原始信號x，加噪信號y，濾波去噪信號y_fil的時(shí)域波形和頻譜，以便比較和分析。畫這三個(gè)信號的比較圖的對應(yīng)的程序如下：y_fil=fftfilt(h_bs,y);%用設(shè)計(jì)好的濾波器對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(t,x); % 布局為3*2的四個(gè)小圖title(原始音樂信號)

21、;xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度); %改變橫縱坐標(biāo)的范圍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(3,2,2);plot(f,X);title(原始音樂信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度);axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(3,2,3);plot(t,y); title(加入干擾后的音樂信號);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度); axis(0,2,-1.5,1.5); grid on; subplot(3,2,4);plot(f,Y);

22、 title(加入單頻干擾后的音樂信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度); axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(3,2,5);plot(t,y_fil); title(濾波后音樂信號時(shí)間);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度); axis(0,2,-1.5,1.5);grid on; subplot(3,2,6);plot(f,Y_fil); title(濾波后音樂信號幅度);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度); axis(0,3000,0,3000);grid on;經(jīng)過這段程序畫出來三個(gè)信號的時(shí)域波形和頻譜如圖

23、3-6所示。 圖 3-6 三個(gè)信號的時(shí)域波形和頻譜圖比較圖 從圖中我們可以看出，原信號與濾波去噪信號的時(shí)域圖基本相似，只有邊緣部分有點(diǎn)差異；原信號與濾波去噪信號的頻譜圖波形也大致相似。通過觀察可以看到，加噪信號的時(shí)域圖中大部分都被加入的噪聲給遮蓋了，加噪信號的頻譜圖中，我們可以很明顯地看到與原信號頻譜圖相比，它在1900Hz左右處有一個(gè)尖脈沖，而濾波去噪信號的頻譜圖中該尖脈沖已經(jīng)消失，波形大致與原圖相似，可見濾波去噪效果基本不錯(cuò)。3.6 回放語音信號語音信號經(jīng)過FIR濾波器的濾除噪聲的處理，在Matlab中，函數(shù)sound可以對聲音回放。 在將三個(gè)信號的時(shí)域波形和頻譜圖比較之后，我們還要通過回

24、放去濾波去噪語音信號，來跟原信號相比，以檢驗(yàn)濾波器的效果。在Matlab中，函數(shù)sound可以對聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式為：sound (x，fs，bits)。我用sound(y_fil,fs,bits)語句回放該濾波去噪信號，便可以感覺到濾波后的語音信號與原信號差不多，但仍有一點(diǎn)點(diǎn)變化。這說明用三角窗設(shè)計(jì)FIR濾波器濾掉了語音中的噪聲同時(shí)，也把原始語音的很小的一部分也濾掉了，所以回放語音的時(shí)候聽起來比以前的更加平滑，說明這段程序設(shè)計(jì)是成功的。 1.加噪的位置不同，如何達(dá)到濾波效果？改變加入噪聲的位置,改為fn=2350，所以再把帶阻濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo)改為fpd=2000;fsd=2300;fsu

25、=2400;fpu=2450;Rp=1;As=15; 得到吹管音樂信號加入單頻噪聲前后的時(shí)域與頻譜圖，如圖3-7所示和濾波前后的波形圖，如3-7所示。 圖3-6-1吹管音樂信號加入不同位置單頻噪聲前后的時(shí)域與頻譜圖 圖3-8濾波前后的波形圖3.多個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)加噪，如何濾波？再多加一條程序fn=2300，兩個(gè)頻點(diǎn)同時(shí)加噪，程序?yàn)閥=x+0.1*sin(fn*2*pi*t)+0.1*sin(fn1*2*pi*t); fn=2150,fn1=2300; fpd=2000;fsd=2100;fsu=2350;fpu=2400;Rp=1;As=15; % 帶阻濾波器設(shè)計(jì)指標(biāo) 得到吹管音樂信號加入單頻噪聲前

26、后的時(shí)域與頻譜圖，如3-6-1所示和濾波前后的波形圖，如3-9所示。 圖3-6-3吹管音樂信號加入單頻噪聲前后的時(shí)域與頻譜圖 圖3-6-4濾波前后的波形圖通過以上實(shí)驗(yàn)得出：若濾波德時(shí)候?yàn)V不干凈，則加的噪聲過大（y值過大），或者是單頻噪聲頻率（fn）太小。改變兩個(gè)值即可。4出現(xiàn)的問題及解決方法課程設(shè)計(jì)內(nèi)容都是在第一周完成的。在這前面一周的時(shí)間里，我們每天的上午都是待在學(xué)校的機(jī)房上機(jī)，同時(shí)，老師跟我們進(jìn)行講解，然后，當(dāng)我們有不懂的問題時(shí)可以隨時(shí)向老師請教。在老師沒有進(jìn)行講解時(shí)，我總以為這次的課程設(shè)計(jì)會(huì)有不小的難度，可是當(dāng)老師跟我們講解了之后，我卻發(fā)現(xiàn)，我們的課程設(shè)計(jì)其實(shí)也不是很難，只要我們細(xì)心一點(diǎn)

27、，并有耐心，就能解決我們所遇到的問題。首先，（1）在第一次錄制音樂的時(shí)候，用 下載的“PCM RECODER”錄制了電腦播放的一段wav格式音樂，經(jīng)胡雙紅老師檢測后發(fā)現(xiàn)音樂的有很多的噪聲不太理想；解決：重新從網(wǎng)上下載了一首音樂，然后用格式工廠軟件剪切10s左右，轉(zhuǎn)化成了wav格式。（2）在繪制原始信號的時(shí)域和頻譜圖的時(shí)候，出現(xiàn)了頻譜圖前后重復(fù)的情況；解決：然后用函數(shù)“X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2);”截取了一半，避免了重復(fù)。在此次課程設(shè)計(jì)中，雖然沒有預(yù)計(jì)的那么難，可還是遇到了一些小小的問題。慶幸的是，能夠在老師和同學(xué)的幫助下解決了。我覺得最重要的就是要有耐心，要細(xì)致，要不懂就問，

28、這樣，只要自己堅(jiān)持，一切問題都會(huì)解決的。5 結(jié)束語在本次課程設(shè)計(jì)中，讓我知道了以前所學(xué)信號與系統(tǒng)與數(shù)字信號處理的結(jié)合，并在實(shí)際運(yùn)用中設(shè)計(jì)濾波器的過程。課程設(shè)計(jì)不僅要求對濾波器理論的研究，更重要的是實(shí)際設(shè)計(jì)中遇到的問題。因?yàn)橛辛诉@次課程設(shè)計(jì)，我不得不對其設(shè)計(jì)原理進(jìn)行更深一層次的理解，對書中原來學(xué)到的理論，僅知道了其表面，而不知其原因。在設(shè)計(jì)中也使我對一些概念有了更深刻的認(rèn)識。在指標(biāo)方面，我混淆了模擬指標(biāo)和數(shù)字指標(biāo)的概念，經(jīng)過老師的點(diǎn)撥，自己更加明確，而且記憶深刻。還有在課程設(shè)計(jì)中每一次的數(shù)據(jù)輸入都有其重要意義，用MATLAB編譯程序時(shí)，可以根據(jù)濾波器指標(biāo)的要求實(shí)時(shí)知道對濾波器的影響。例如，編好程

29、序后，調(diào)試成功，任意改變輸入阻帶或者通帶衰減，可以看到輸出波形的變化，改變截止頻率wc，同樣可以看到輸出波形的變化。由此，對理論的理解就更加簡單方便，而且記憶力深刻。除此之外，對程序的編譯不是一蹴而就的，而是經(jīng)過多次的編譯與調(diào)試。以前用MATLAB就是簡單的輸入，可以說都不是自己的勞動(dòng)成果，但這次不一樣，課程設(shè)計(jì)沒有別人給你編好，而是自己寫，出錯(cuò)率就大大提高了，但這是過程，學(xué)習(xí)就是在過程中進(jìn)行的，經(jīng)過自己幾天的腦力勞動(dòng)，再加上同學(xué)們的幫助，不僅對讀程序有了很大提高，而且自己的編譯水平也上了一個(gè)新臺(tái)階，更加熟系了MATLAB的應(yīng)用，也對其中的函數(shù)有了大概的了解，對其中一些函數(shù)也相當(dāng)熟練，濾波器設(shè)

30、計(jì)中用到了ceil（）、freqz（）等很重要的函數(shù)，雖然可以用fir1（）、fir2（）可以直接調(diào)用，但那樣就達(dá)不到對真正理論設(shè)計(jì)過程的 理解和運(yùn)用。完成整個(gè)設(shè)計(jì)過程后，學(xué)到的東西已經(jīng)不僅僅上面的那些東西，還有就是同學(xué)之間的共同努力和探討和設(shè)計(jì)過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)，也許每一個(gè)細(xì)節(jié)的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致結(jié)局的失敗，所以我認(rèn)為這次收獲最大的莫過于靜心，學(xué)習(xí)不能急，一定要冷靜，心無旁騖，不放過任何一個(gè)細(xì)節(jié)，就能帶來凱旋的消息。在此，感謝老師一學(xué)年以來對我們不僅學(xué)習(xí)上的關(guān)心，還有生活中的照顧，我也不會(huì)辜負(fù)老師的期望，繼續(xù)努力深造。參考文獻(xiàn)1 程佩青數(shù)字信號處理教程M北京：清華大學(xué)出版社，2002 2 劉敏，

31、魏玲Matlab通信仿真與應(yīng)用M北京：國防工業(yè)出版社，20013 Sanjit K.Mitra 著.孫洪，余翔宇 譯.數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.電子工業(yè)出版社，2005 4 Edward W. Kamen, Bonnie S.Heck 編.信號與系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用Web 和MATLAB（第二版）.科學(xué)出版社，20025 張賢達(dá) 編. 現(xiàn)代信號處理（第二版）.清華大學(xué)出版社，2002 .6 程佩青數(shù)字信號處理教程北京：清華大學(xué)出版社，2004附錄1：語音信號濾波去噪設(shè)計(jì)源程序清單x,fs,bits=wavread(e:梅花三弄.wav); sound(x,fs,bits); N=length(x); %

32、 計(jì)算信號x的長度fn=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)間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x(:,1); % 將雙聲道轉(zhuǎn)為單聲道y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t); % 加噪聲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); % 對原始信號和加噪信號進(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fi

33、gure(1) subplot(2,2,1);plot(t,x); % 布局為2*2的四個(gè)小圖title(原始音樂信號);xlabel(時(shí)間(t);ylabel(幅度); %改變橫縱坐標(biāo)的范圍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(原始音樂信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度譜);axis(0,3000,0,3000);grid on; subplot(2,2,3);plot(t,y); title(加入干擾后的音樂信號);xlabel(時(shí)間(t);ylabe

34、l(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信號頻譜);xlabel(頻率(f);ylabel(幅度譜); axis(0,3000,0,3000);grid on; x,fs,bits=wavread(e:梅花三弄.wav); fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;Rp=1;As=15; % 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

35、，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/fs*2*pi;M=ceil(6.1*pi/dw)+1; % 計(jì)算三角窗設(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_tri=triang(M); % 產(chǎn)生M階的三角窗 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_tri.*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);xlabel(w/pi);ylabel(db);title(FIR濾波器的幅度響應(yīng)圖);axis(0.3 0.7 -40 10);line(0,0.7,-1,-1,Color,r,LineWidth,2,LineStyle,-);line