基于dsp語音信號的fir濾波器處理-wenkub
2022-11-21 03:51:16 本頁面
【正文】 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)計法。在新的版本中也加入了對 C， FORTRAN， C++ ， JAVA 的支持。 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并稱為三大數(shù)學(xué)軟件。 題目一 語音信號的 FIR 濾波器處理 ? 內(nèi)容要求： ? ? 濾波器的設(shè)計 ? 濾波器的 DSP 實現(xiàn) 5 ? 濾波器的檢驗：用語音信號通過濾波器后查看濾波效果是否達到設(shè)計要求。 在本次課程設(shè)計中，最主要的設(shè)計是設(shè)計 FIR 濾波器， FIR濾波器的設(shè)計方法主要分為兩類：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)計法。 課程設(shè)計目的 數(shù)字信號處理（ Digital Signal Processing，簡稱 DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。在課程設(shè)計中，系統(tǒng)操作平臺為 Windows XP，程序設(shè)計的操作軟件為 MATLAB ，在 MATLAB 中根據(jù)漢寧窗函數(shù)法的性質(zhì)進行自編函數(shù)，設(shè)計出 FIR 濾波器。此課程設(shè)計首先是用麥克風(fēng)采集一段語音信號，通過進行自編函數(shù)加入噪聲，然后采用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計 FIR 濾波器，并且這段加入噪聲的語音信號函數(shù)進行濾波去噪，用繪圖的程序畫出前后時 域和頻域的波形圖進行對比分析。 20 世紀 60年代以來，隨著計算機和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)運而生并得到迅速的發(fā)展。 本次的課程設(shè)計主要采用的是第一類設(shè)計方法，是利用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計FIR 濾波器對一段語音進行濾波去噪，通過這一過程，對濾波前后波形進行對比分析得到結(jié)論。 ? ，具體參數(shù)要求自己設(shè)定（不要與課本相同） 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，在 MATLAB 軟件平臺上，利用編程加入噪聲函數(shù)， 繪制 出前后的 波形并觀察其頻譜，給定相應(yīng)技術(shù)指標，用 漢寧窗 設(shè)計一個滿足指標的 FIR 濾波器， 自己編寫出符合漢寧窗函數(shù)性質(zhì)的函數(shù)， 對該語音信號進行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過的理論得出合理的結(jié)論 ，寫出符合要求的課程設(shè)計報告。它在數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中在 數(shù)值計算 方面首屈一指?？梢灾苯诱{(diào)用 ,用戶也可以將自己編寫的實用程序?qū)氲?MATLAB 函數(shù)庫中方便自己以后調(diào)用，此外許多的 MATLAB 愛好者都編寫了一些經(jīng)典的程序，用戶可以直接進行下載就可以用 [2]。 設(shè) FIRDF 的單位脈沖響應(yīng) )(nh 的長度為 N ，則其頻率響應(yīng)函數(shù)為 ??? ?? 10 )()( Nn njj enheH ?? （ 21） 一般將 )( ?jeH 表示成如下形式： )()()( ??? ? jgj eHeH ? （ 22） 式中， )(?gH 是 ? 的實函 數(shù)（可以去負值）。 第一類線性相位 FIRDF 的相位特性函數(shù)是 ? 的嚴格線性函數(shù)： ? ? ???? ?? （ 23） 第二類線性相位 FIRDF 的相位特性函數(shù)如下： ? ? ????? ?? 0 （ 24） 式中， ? 是常數(shù)， 0? 是起始相位。為了設(shè)計簡單方便，通常選擇 ? ??jd eH 為具有片段常數(shù)特性的理想濾波器。 其性能如表 21所示： 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 巴特利特 漢寧 漢明 布萊克曼 11π/M 74dB BLACKMANHARRIS BOHMANWIN NUTTALLWIN 表 21 常見窗函數(shù)性能表 用窗口設(shè)計法基本步驟如下： （ 1）構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù) ? ??jd eH 。而 ??nhd 關(guān)于 ??n 點偶對稱，所 ? ? 2/1?? N? ，同時要求 ??nw 關(guān)于 ? ? 2/1?N 點偶對稱。 10 3. 設(shè)計步驟 設(shè)計流程圖 本課程設(shè)計主要是對一段語音信號，加入噪聲后，用某種函數(shù)法設(shè)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(shè)計。 采樣頻率是指 計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、音調(diào)，衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標準。 采樣點數(shù)是指 采樣值或取樣值 。 sound(x,fs,bits)。 % 計算時間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率 y=x’ +*sin(fn*2*pi*t)。 Y=fft(y)。 % 計算頻譜的譜線間隔 f=0:deltaf:fs/2deltaf。利用 Matlab 中的函數(shù) freqz 畫出各濾波器的頻率響應(yīng) ，首先利用數(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)，用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計 FIR 數(shù)字濾波器，得到數(shù)字濾波器的參數(shù) b， a。fsd=1750。As=36。 % 計算上下邊帶中心頻率，和頻率間隔 wcd=fcd/fs*2*pi。 wsu=fsu/fs*2*pi。 % 產(chǎn)生 M 階的漢寧窗 hd_bs=ideal_lp(wcd,M)+ideal_lp(pi,M)ideal_lp(wcu,M)。 % 調(diào)用自編函數(shù)計算濾波器的頻率特性 所得結(jié)果由圖 35所示 , 上圖為用漢寧窗函數(shù)法設(shè)計出的 FIR濾波器的頻率響應(yīng)圖，可 以看出，阻帶最大衰減為 75dB,FIR 濾波器的主瓣寬度很小 ,這樣可以使過渡帶很陡，旁瓣相對于主瓣也比較小。Y_fil=Y_fil(1:length(Y_fil)/2)。 聲音變得不會有刺耳的聲音，而且比以前更加地平滑。 3. 在對加入噪聲后的語音用 FIR 濾波器進行語音去噪處理時，所編寫的函數(shù)出現(xiàn)錯誤，繪制不出圖形，分析錯誤主要是調(diào)用 FIR濾波器時所用的 fftfilt 函數(shù)改為 fitler 函數(shù)。所以 單頻噪聲的頻率也應(yīng)該自己先定義， FIR 濾波器的截止頻率應(yīng)該以單頻噪聲的頻率為中心，這樣重新運行后，結(jié)果正確。 18 5. 項目完成結(jié) 這個學(xué)期大四第一學(xué)期 ， 通過 學(xué)習(xí) 徐梅宣老師 的 DSP 原理及應(yīng)用 課程， 利用 DSP 的 FIR 濾波器設(shè)計，對 DSP 芯片的使用，以及利用 D
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