使用布萊克曼窗設(shè)計的fir濾波器正文(已修改)
2025-07-11 20:38 本頁面
【正文】 XX《音樂信號濾波去噪使用布萊克曼窗設(shè)計的FIR濾波器》第１４頁共14 頁音樂信號濾波去噪——使用布萊克曼窗設(shè)計的FIR濾波器摘 要 本課程設(shè)計主要是用麥克風(fēng)采集一段語音信號，繪制其波形并觀察其頻譜。然后在該語言信號中加一個噪音，利用布萊克曼窗設(shè)計一個FIR濾波器，對該語音信號進行慮噪處理，然后比較濾波前后的波形與頻譜。在本課程設(shè)計中，是用MATLAB的集成環(huán)境完成一系列的設(shè)計。首先對加噪的語音信號進行慮波去噪處理，再比較濾波前后的頻率響應(yīng)曲線，若一樣則滿足所設(shè)計指標，否則不滿足。也可以調(diào)用函數(shù)sound聽濾波前后其語音信號是否帶有噪聲。若無噪聲也說明該濾波器的設(shè)置也是成功的。關(guān)鍵詞 音樂信號；MATLAB； FIR濾波器；濾波去噪1 引 言人們在語音通信的過程中將不可避免的會受到來自周圍環(huán)境的干擾，例如傳輸媒介引入的噪聲，通信設(shè)備內(nèi)部的電噪聲，乃至其他講話者的話音等。正因為有這些干擾噪聲的存在，接受者接受到的語音已不是原始的純凈語音信號，而是受噪聲干擾污染的帶噪聲語音信號。而本課程設(shè)計就是利用MATLAB集成環(huán)境用布萊克曼窗的方法設(shè)計一個FIR濾波器，對語音信號進行濾波去噪處理，并將慮噪前后的頻譜圖進行對比。 課程設(shè)計目的數(shù)字信號處理課程設(shè)計是數(shù)字信號處理課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間一次較全面的工程師能力訓(xùn)練，在實現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標中占有重要地位。綜合運用本課程的理論知識進行頻譜分析以及濾波器設(shè)計，通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，并利用MATLAB作為編程工具進行計算機實現(xiàn)，從而復(fù)習(xí)鞏固了課堂所學(xué)的理論知識，提高了對所學(xué)知識的綜合應(yīng)用能力，并從實踐上初步實現(xiàn)了對數(shù)字信號的處理。本課程設(shè)計能使學(xué)生對通信工程領(lǐng)域各種技術(shù)的DSP實現(xiàn)的設(shè)計有較熟練的掌握。且通過自身的實踐，對DSP的設(shè)計程序、內(nèi)容和方法有更深入的掌握，提高實際運用的能力。并可綜合運用這些知識解決一定的實際問題，使學(xué)生在所學(xué)知識的綜合運用能力上以及分析問題、解決問題能力上得到一定的提高。（1）濾波器指標必須符合工程實際。（2）設(shè)計完后應(yīng)檢查其頻率響應(yīng)曲線是否滿足指標。（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）獨立完成課程設(shè)計并按要求編寫課程設(shè)計報告書。MATLAB名稱是有兩個英文單詞Matrix和Laboratory的前三個字母組成。MATLAB自20世紀80年代面世以來，以其強大的數(shù)值計算能力、優(yōu)秀的繪圖功能以及與其他軟件良好的交互功能在眾多的數(shù)學(xué)計算軟件中獨領(lǐng)風(fēng)騷，特別是它源代碼的開放性使用戶可以二次開發(fā)，受到了廣大使用者的格外贊賞。MATLAB是一個為科學(xué)和工程計算機專門設(shè)計的交互式大型軟件，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。它集圖和精確計算與一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進行復(fù)雜數(shù)值計算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。它不僅是一個在各類工程設(shè)計中便于使用的計算工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各類工業(yè)應(yīng)用中更有不俗的表現(xiàn)。MATLAB可以幾乎所有的PC機和大型計算機上運行，適用于Window、UNIX等多種系統(tǒng)平臺。本課程設(shè)計我們就可以直接誒使用MATLAB提供的模塊，實現(xiàn)模擬通信系統(tǒng)的仿真。MATLAB軟件有很強的開放性和適應(yīng)性。在保持內(nèi)核不變的情況下，MATLAB可以針對不同的應(yīng)用學(xué)科推出相應(yīng)的工具箱，目前已經(jīng)推出了圖像處理工具箱、信號處理工具箱、小波工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱以及通信工具箱等多個學(xué)科的專用工具箱，極大的方便了不同學(xué)科的研究工作。國內(nèi)已有越來越多的科研和技術(shù)人員認識到MABLAB的強大作用，并在不同領(lǐng)域內(nèi)使用MATLAB來快速實現(xiàn)科研構(gòu)想和提高工作效率。2 設(shè)計原理 FIR濾波器FIR(Finite Impulse Response)濾波器：有限長單位沖激響應(yīng)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(yīng)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(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代電子通信系統(tǒng)中，是數(shù)字信號處理的重要內(nèi)容之一。在實際信號處理中，往往要求系統(tǒng)兼具實時性和靈活性，而已有的一些軟件或硬件實現(xiàn)方案(如DSP)則難以同時達到這兩方面的要求。使用具有并行處理特性的FPGA來實現(xiàn)FIR濾波器，既有很強的實時性，又兼顧了靈活性，為數(shù)字信號處理提供了一種很好的解決方案。FIR濾波器系數(shù)計算較為繁瑣，在設(shè)計時借助Matlab工具箱，選擇合適的窗函數(shù)，可以方便地計算濾波器系數(shù)，并分析其幅頻、相頻特性。有限長單位沖激響應(yīng)（FIR）濾波器有以下特點：(1)、系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h (n)在有限個n值處不為零；(2)、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(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結(jié)構(gòu)中（例如頻率抽樣結(jié)構(gòu)）也包含有反饋的遞歸部分。設(shè)FIR濾波器的單位沖激響應(yīng)h (n)為一個N點序列，0 ≤ n ≤ N —1，則濾波器的
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