彈撥音樂濾波去噪使用三角窗設計fir濾波器要點-文庫吧
2025-06-14 12:50 本頁面
【正文】 軟件，用于算法開發(fā)，數(shù)學可視化，數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計算的高級技術計算語言和交互式環(huán)境，主要包括MATLAB和Simulink兩大部分。是一個可以完成各種精確計算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強大的計算工具。它集圖示和精確計算于一身，在應用數(shù)學、物理、化工、機電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進行復雜數(shù)值計算的領域得到廣泛應用。它不僅是一個在各類工程設計中便于使用的計算工具，而且也是一個在數(shù)學、數(shù)值分析和工程計算等課程教學中的優(yōu)秀的教學工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各類工業(yè)應用中更有不俗的表現(xiàn)。MATLAB可以在幾乎所有的PC機和大型計算機上運行，適用于Windows、UNIX等各種系統(tǒng)平臺。2 設計原理數(shù)字信號處理的算法需要利用計算機或專用處理設備如數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）等。數(shù)字信號處理技術及設備具有靈活、精確、抗干擾強、設備尺寸小、造價低、速度快等突出優(yōu)點，這些都是模擬信號處理技術與設備所無法比擬的。 數(shù)字信號處理的核心算法是離散傅立葉變換(DFT)，是DFT使信號在數(shù)字域和頻域都實現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計算機處理離散信號。而使數(shù)字信號處理從理論走向實用的是快速傅立葉變換(FFT)，F(xiàn)FT的出現(xiàn)大大減少了DFT的運算量，使實時的數(shù)字信號處理成為可能、極大促進了該學科的發(fā)展。數(shù)字信號處理的特征和分類。信號(signal)是一種物理體現(xiàn)，或是傳遞信息的函數(shù)。而信息是信號的具體內(nèi)容。模擬信號(analog signal)：指時間連續(xù)、幅度連續(xù)的信號。數(shù)字信號(digital signal)：時間和幅度上都是離散(量化)的信號。數(shù)字信號可用一序列的數(shù)表示，而每個數(shù)又可表示為二制碼的形式，適合計算機處理。一維(1D)信號：一個自變量的函數(shù)。二維(2D)信號：兩個自變量的函數(shù)。多維(MD)信號：多個自變量的函數(shù)。信號處理的內(nèi)容：濾波、變換、檢測、譜分析、估計、壓縮、識別等一系列的加工處理。隨著信息時代、數(shù)字世界的到來，數(shù)字信號處理已成為一門極其重要的學科和技術領域。窗口設計法的基本思想是用FIR逼近希望的濾波特性。設希望逼近的濾波器的頻率響應為，其單位脈沖響應用表示。為了設計簡單方便，通常選擇為具有片段常數(shù)特性的理想濾波器。因此是無限長非因果序列，不能直接作為FIR的單位脈沖響應。窗口設計法就是截取為有限長的一段因果序列，并用合適的窗口函數(shù)進行加權作為FIR的單位脈沖響應 。常見的窗函數(shù)，可以分為以下主要類型：（1） 冪窗采用時間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形或其它時間（t）的高次冪； （2）三角函數(shù)窗應用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復合函數(shù)，例如漢寧窗、海明窗等；（3） 指數(shù)窗采用指數(shù)時間函數(shù)，例如高斯窗等。：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21dBPARZENWIN56db巴特利特25dBFLATTOPWIN108db漢寧44dBGAUSSWIN60db漢明51dBBARTHANNWIN40db布萊克曼11π/M74dBBLACKMANHARRIS109dbBOHMANWINCHEBWIN113dbNUTTALLWIN108dbTUKEYWIN22db FIR濾波器 FIR(Finite Impulse Response)濾波器：有限長單位沖激響應濾波器，是數(shù)字信號處理系統(tǒng)中最基本的元件，它可以在保證任意幅頻特性的同時具有嚴格的線性相頻特性，同時其單位抽樣響應是有限長的，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、模式識別等領域都有著廣泛的應用。 FIR濾波器的種類目前，F(xiàn)IR濾波器的硬件實現(xiàn)有以下幾種方式：（1）數(shù)字集成電路FIR濾波器一種是使用單片通用數(shù)字濾波器集成電路，這種電路使用簡單，但是由于字長和階數(shù)的規(guī)格較少，不易完全滿足實際需要。雖然可采用多片擴展來滿足要求，但會增加體積和功耗，因而在實際應用中受到限制。（2）DSP芯片F(xiàn)IR濾波器另一種是使用DSP芯片。DSP芯片有專用的數(shù)字信號處理函數(shù)可調(diào)用，實現(xiàn)FIR濾波器相對簡單，但是由于程序順序執(zhí)行，速度受到限制。而且，就是同一公司的不同系統(tǒng)的DSP芯片，其編程指令也會有所不同，開發(fā)周期較長。（3）可編程FIR濾波器 還有一種是使用可編程邏輯器件，F(xiàn)PGA／CPLD。FPGA有著規(guī)整的內(nèi)部邏輯塊整列和豐富的連線資源，特別適合用于細粒度和高并行度結構的FIR濾波器的實現(xiàn)，相對于串行運算主導的通用DSP芯片來說，并行性和可擴展性都更好。 FIR的特點 有限長單位沖激響應（FIR）濾波器有以下特點： ?。?）系統(tǒng)的單位沖激響應h (n)在有限個n值處不為零； ?。?）系統(tǒng)函數(shù)H(z)在|z|0處收斂，極點全部在z = 0處（因果系統(tǒng)）；（3）結構上主要是非遞歸結構，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結構中（例如頻率抽樣結構）也包含有反饋的遞歸部分。 3 設計步驟 設計流程圖本課程設計主要是對一段語音信號，加入噪聲后，用某種函數(shù)法設計出的FIR濾波器對加入噪聲后的語音信號進行濾波去噪處理，并且分析對比前后時域和頻域波形的程序設計。：開 始對語音信號進行采樣，并加入一個單頻噪聲對語音信號進行頻譜分析，畫出時域和頻域波形圖 用三角窗設計FIR濾波器畫出其頻
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