基于matlab的fir濾波器語(yǔ)音信號(hào)去噪畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-12 18:17 本頁(yè)面
【正文】 表示的聲音還原成為原來(lái)的聲音。這就是說(shuō)采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 數(shù)字濾波器的類(lèi)型數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了很大的成績(jī)。到目前為止，已經(jīng)比較成熟的去噪方法比較典型的有切比雪夫去噪法、雙線性變換去噪法、窗函數(shù)去噪法等有名的去噪方法。下面分別對(duì)濾波器中比較有代表性的FIR和IIR濾波器做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。（1）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）：有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件，最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)線性相性濾波，它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，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。因此，F(xiàn)IR濾波器在通信、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。FIR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。設(shè)FIRDF的單位脈沖響應(yīng)的長(zhǎng)度為，則其頻率響應(yīng)函數(shù)如式（13）： （13）一般將表示成如式（14）： （14）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(chēng)為幅頻特性函數(shù)，稱(chēng)為相頻特性函數(shù)。第一類(lèi)線性相位FIRDF的相位特性函數(shù)是的嚴(yán)格線性函數(shù)如式（15）： （15）第二類(lèi)線性相位FIRDF的相位特性函數(shù)如式（16）： （16）式中，是常數(shù)，是起始相位。在信號(hào)處理中很有實(shí)用價(jià)值（如希伯爾特變換器），這是FIRDF除了線性相位濾波外，還具有真正交變換作用[2]。（2）IIR濾波器從離散時(shí)間來(lái)看，若系統(tǒng)的單位抽樣(沖激)響應(yīng)延伸到無(wú)窮長(zhǎng)，稱(chēng)之為“無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱(chēng)為IIR系統(tǒng)。無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn):（1）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無(wú)限長(zhǎng)；（2）系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限z平面（0|z|）；（3）結(jié)構(gòu)上存在著輸出到輸入的反饋，也就是結(jié)構(gòu)上是遞歸型的。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。同一種系統(tǒng)函數(shù)H（z）可以有多種不同的結(jié)構(gòu)，基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型四種，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，巴特沃斯(Butterworth)濾波器、切比雪夫(Chebyshev)濾波器、橢圓(Cauer)濾波器、貝塞爾(Bessel)濾波器等，這些典型的濾波器各有特點(diǎn)。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(xiě)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。 窗口設(shè)計(jì)法本設(shè)計(jì)采用凱塞（Kaiser）窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR數(shù)字低通濾波器。FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法有許多種，如窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、頻率采樣設(shè)計(jì)法和最優(yōu)化設(shè)計(jì)法等。窗口設(shè)計(jì)法的基本思想是用FIRDF逼近希望的濾波特性。設(shè)希望逼近的濾波器的頻率響應(yīng)為，其單位脈沖響應(yīng)用表示。為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，通常選擇為具有片段常數(shù)特性的理想濾波器。因此是無(wú)限長(zhǎng)非因果序列，不能直接作為FIRDF的單位脈沖響應(yīng)。窗口設(shè)計(jì)法就是截取為有限長(zhǎng)的一段因果序列，并用合適的窗口函數(shù)進(jìn)行加權(quán)作為FIRDF的單位脈沖響應(yīng)。窗口設(shè)計(jì)法基本步驟如下[3]： （1）構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)。以低通線性相位FIRDF設(shè)計(jì)為例，一般選擇為線性理想低通濾波器，即 （17）（2）加窗得到FIRDF的單位脈沖響應(yīng)， （18）式中，稱(chēng)為窗口函數(shù)，其長(zhǎng)度為。如果要求第一類(lèi)線性相位FIRDF，則要求關(guān)于點(diǎn)偶對(duì)稱(chēng)。而關(guān)于點(diǎn)偶對(duì)稱(chēng)，所，同時(shí)要求關(guān)于點(diǎn)偶對(duì)稱(chēng)。常見(jiàn)的窗函數(shù)，可以分為以下主要類(lèi)型：（1）冪窗采用時(shí)間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形
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