【正文】 語音信號的數(shù)字濾波處理(九) CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE amp。 TECHNOLOGY數(shù)字信號處理課程設計 語音信號的數(shù)字濾波處理(十一) 題目： ——橢圓函數(shù)（hanning窗）濾波器 語音信號的數(shù)字濾波處理(十一) 摘要 本次設計的內(nèi)容為切比雪夫及hanning低通、高通、帶通濾波器，并利用MATLAB平臺進行設計。首先通過聲音處理語句得到聲音信號的時域數(shù)據(jù)，利用FFT變換可得到頻域數(shù)據(jù)，以此進行頻率分析。然后對原語音信號進行加噪處理，得到被污染信號。最后將被污染信號通過設計的濾波器，實現(xiàn)濾波功能，得到濾波后的語音信號。濾波器分別用切比雪夫II型和hanning窗設計，間接法設計IIR濾波器采用雙線性變換法，濾波器設計指標由頻譜分析得到。通過聲音播放語句進行語音播放，可觀察聲音的變化；通過圖形處理語句和FFT得到時域圖和頻譜圖，可分析得到濾波器對頻率的濾波功能。關(guān)鍵詞：切比雪夫；聲音處理；hanning；MATLAB；FFT目 錄1 緒論……………………………………………….………………………………………..2 課題背景........................................................................................................................2 課題目的........................................................................................................................22 課程設計預習與原理...........................................................................................................3 課程設計預習................................................................................................................3 卷積運算的演示.................................................................................................3 采樣定理的演示.................................................................................................9 課程設計原理..............................................................................................................11 頻譜分析原理...................................................................................................11 IIR設計原理......................................................................................................12 FIR設計原理.....................................................................................................123 課程設計步驟和過程.........................................................................................................15 IIR設計步驟和過程.....................................................................................................15 FIR設計步驟和過程....................................................................................................154 設計程序的調(diào)試和運行結(jié)果.............................................................................................16...........................................................16...........................................................18...........................................................20 hamming濾波器程序的調(diào)試和運行結(jié)果...................................................................235 總結(jié).......................................................................................................................................25參考文獻...................................................................................................................................27附錄…………………………………………………………………………………...………28附錄 A..............................................................................................................................28附錄 B..............................................................................................................................33第 43 頁 共 56 頁1 緒論 課題背景隨著軟硬件技術(shù)的發(fā)展，儀器的智能化與虛擬化已成為未來實驗室及研究機構(gòu)的發(fā)展方向。虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應用面極為廣泛?；谟嬎銠C軟硬件平臺的虛擬儀器可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測量儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器、頻譜分析儀等。從發(fā)展史看，電子測量儀器經(jīng)歷了由模擬儀器、智能儀器到虛擬儀器，由于計算機性能的飛速發(fā)展，已把傳統(tǒng)儀器遠遠拋到后面，并給虛擬儀器生產(chǎn)廠家不斷帶來連鍋端的技術(shù)更新速率。目前已經(jīng)有許多較成熟的頻譜分析軟件，如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等。聲卡是多媒體計算機最基本的配置硬件之一，價格便宜，使用方便。MATLAB是一個數(shù)據(jù)分析和處理功能十分強大的工程實用軟件，他的數(shù)據(jù)采集工具箱為實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出提供了十分方便的函數(shù)和命令。MATLAB是MathWorks公司于1982年推出的一款功能強大、易于使用的高效數(shù)值計算和可視化軟件，它為進行算法開發(fā)、數(shù)據(jù)計算、信號分析與可視化提供了交互式應用開發(fā)環(huán)境，主要包括基本數(shù)學計算、編程環(huán)境(M語言)、數(shù)據(jù)可視化、GUIDE等。并附加了大量支持建模、分析、計算應用的工具箱來擴展MATLAB基本環(huán)境，用于解決特定領(lǐng)域的工程問題，如今MATLAB已廣泛應用于通信、信號處理、生物醫(yī)學、自動控制等領(lǐng)域。數(shù)字濾波器(Digital Filter, DF)在信號的過濾、檢測和參數(shù)估計等方面起著重要的作用。信號往往夾雜著噪聲及無用信號成分，必須將這些干擾成分濾除。數(shù)字濾波器對信號進行篩選，可通過特定頻段的信號。一般來說，噪聲信號往往是高頻信號，而經(jīng)典濾波器正是假定有用信號與噪聲信號具有不同的頻段，所以利用經(jīng)典濾波器可以去除噪聲。但如果有用信號和無用信號，或有用信號和噪聲的頻譜相互重疊，那么經(jīng)典濾波器則不能實現(xiàn)理想的濾波性能?，F(xiàn)代濾波器的作用是從含有噪聲的信號中估計出信號的某些特征或信號本身，一旦信號被估計出，那么估計出來的信號與原信號相比會有更高的信噪比。這類濾波器主要有維納濾波器、卡爾曼濾波器、線性預測濾波器以及自適應濾波器等。 課題目的綜合運用數(shù)字信號處理的理論知識進行頻譜分析和濾波器設計，通過理論推導得出相應結(jié)論，再利用 MATLAB 作為編程工具進行計算機實現(xiàn)，從而加深對所學知識的理解，建立概念。 課程設計預習 卷積運算的演示(1) 線性卷積序列x1(n)=[2 0 1 2 5 7 0 5 0 1 1 2]，序列x2(n)=[2 0 1 2 5 7 0 5]。動態(tài)演示兩個序列進行線性卷積x1(n)﹡x2(n)的翻轉(zhuǎn)、移位、乘積、求和的過程。其中翻轉(zhuǎn)采用fliplr[1]，程序如下：n=7:18。 M=17。yn=zeros(1,19)。figure(1)stem(yn)。xlabel(39。n39。)ylabel(39。y(n)39。)xn1=[2 0 1 2 5 7 0 5 0 1 1 2]。xm1=[zeros(1,7) xn1 zeros(1,7)]。figure(2)stem(n,xm1)xlabel(39。m39。)ylabel(39。x1(m)39。)xn2=[2 0 1 2 5 7 0 5]。xm2=[fliplr(xn2) zeros(1,18)]。figure(3)stem(n,xm2)xlabel(39。m39。)ylabel(39。x2(Nm)39。)title(39。n=039。)yn(1)=sum((xm1.*xm2)39。)。figure(4)stem(yn)xlabel(39。n39。)ylabel(39。y(n)39。)title(39。n=N39。)for N=1:17xm3=[zeros(1,N) fliplr(xn2) zeros(1,M)]。figure(5)stem(n,xm3)xlabel(39。m39。)ylabel(39。x2(Nm)39。)title(39。n=N39。)M=M1。yn(N+1)=sum((xm1.*xm3)39。)。figure(6)stem(yn)xlabel(39。n39。)ylabel(39。y(n)39。)