吹管音樂(lè)濾波去噪：基于漢寧創(chuàng)的fir濾波器-全文預(yù)覽
【正文】 d/fs*2*pi。 df=min((fsdfpd),(fpufsu))。 % FIR 濾波器的上下截止頻率 Rp=1。 fpd=1450。幅度譜 39。xlabel(39。plot(f,Y)。)。時(shí)間 (t)39。 title(39。 axis([0,3000,0,3000])。)。原始音樂(lè)信號(hào)頻譜 39。 %加上標(biāo)題和橫坐標(biāo)名稱 grid on。ylabel(39。)。 % 計(jì)算頻譜頻率范圍 figure(1) subplot(2,2,1)。 % 對(duì)原始信號(hào)和加噪信號(hào)進(jìn)行 fft 變換 X=X(1:N/2)。y=x+sin(fn*2*pi*t)。 % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放 N=length(x)。h:2020DSP\39。 K 最后，在團(tuán)結(jié)合作方面， 雖然每個(gè)人都單獨(dú)分配了課題，但是總能找到與自己課題相關(guān)或者類似的同學(xué)，跟同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)成為本次課設(shè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在這兩周里，我利用老師給出的模板，結(jié)合相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，比較輕松的完成了課設(shè)的任務(wù)。 因?yàn)?多次改動(dòng)單頻噪聲頻率值 ，所設(shè)計(jì)的濾波器的 性能指標(biāo) 沒(méi)有隨之變化， 出現(xiàn)了濾波上的錯(cuò)誤。 聲音中刺耳的聲音沒(méi)有了，幾乎恢復(fù)成 原始的聲音，但較原始的聲音更平滑一些。 % 計(jì)算頻譜取前一半 由繪圖工具可以得出濾波前后的吹管音樂(lè)信號(hào) 波形圖、原始吹管音樂(lè)信號(hào)波形圖和加入噪聲后的吹管音樂(lè)信號(hào)波形圖，如圖 35 所示 。 信號(hào)濾波處理 用自己設(shè)計(jì)的各濾波器分別對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行濾波，在 Matlab 中， FIR 濾波器利用函數(shù) fftfilt 對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波， IIR 濾波器利用函數(shù) filter 對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波 ， 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波后，仔細(xì)對(duì)比濾波前和濾波后的語(yǔ)音信號(hào)圖，得出結(jié)論。.*hd_bs。 % 計(jì)算漢寧窗設(shè)計(jì)該濾波器時(shí)需要的階數(shù) n=0:M1。 dw=df/fs*2*pi。fcu=(fpu+fsu)/2。fpu=2350。再調(diào)用 freqz(b,a,512,fs)即可得到該濾波器的頻率響應(yīng)。 《 吹管音樂(lè) 濾波去噪 使用 漢寧 窗設(shè)計(jì)的 FIR濾波器 》 第 ９ 頁(yè) 共 20 頁(yè) 圖 33 吹管音樂(lè)信號(hào)加入單頻噪聲前后的時(shí)域與頻譜波形圖 由上圖可以看到，語(yǔ)音信號(hào)加入單頻噪聲后的時(shí)域波形比未加之前在幅度范圍內(nèi)有了明顯的增加，在頻譜方面可以看到除了在加了噪聲之后的頻譜圖上的 2100Hz 出現(xiàn)一個(gè)明顯的沖激信號(hào)外，其它地方均與未加時(shí)的原始吹管音樂(lè)信號(hào) 頻譜相同，這一現(xiàn)象表現(xiàn)在音樂(lè)播放時(shí)，可以聽(tīng)見(jiàn)一聲尖銳的嘯叫聲。)。頻率 (f)39。 title(39。 axis([0,2,])。)。加入干擾后的音樂(lè)信號(hào) 39。grid on。ylabel(39。)。 % 加上網(wǎng)格 subplot(2,2,2)。幅度 39。xlabel(39。plot(t,x)。 % 截取前半部分 deltaf=fs/ N。調(diào)用程序如下： X=abs(fft(x))。 % 計(jì)算時(shí)間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率 x=x(:,1)39。 % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放 計(jì)算信號(hào)長(zhǎng)度并加入噪聲。h:2020DSP\39。 CE 軟件操作界面如圖 32所示 。繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，用漢寧窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的FIR 濾波器，對(duì)該含噪音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過(guò)的理論得出合理結(jié)論。它的頻域幅度特性函數(shù)為： 1()222( ) 0 . 5 ( ) 0 . 2 5 [ ( ) ( ) ]11NjR R RW W W W eNN ???? ? ? ?????? ? ? ? ??????? （ 29） 其中 ()RW? 為矩形窗函數(shù)的幅度頻率特性函數(shù)。 （ 3）由性能指標(biāo)確定窗函數(shù) W(n)和長(zhǎng)度 N。在大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來(lái)實(shí)現(xiàn)選頻操作，所以指標(biāo)的形式一般為在頻域中以分貝值給出的相對(duì)幅 度響應(yīng)和相位響應(yīng)。 )(?? 與 )(?? 不同。 [6] FIR 濾波器的設(shè)計(jì)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(jì)法。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用。 MATLAB 在信號(hào)與系統(tǒng)中的另一主要應(yīng)用是數(shù)值計(jì)算與仿真分析，主要包括函數(shù)波形繪制、函數(shù)運(yùn)算、沖激響應(yīng)與階躍響應(yīng)仿真分析、信號(hào)的時(shí)域分析、信號(hào)的頻譜分析、系統(tǒng)的 S 域分析、零極點(diǎn)圖繪制等內(nèi)容。該軟件有三大特點(diǎn)：一是功能強(qiáng)大；二是界面友善、語(yǔ)言自然；三是開(kāi)放性強(qiáng)。它不僅是一個(gè)在各類工程設(shè)計(jì)中便于使用的計(jì)算工具，而且也是一個(gè)在數(shù)學(xué)、數(shù)值分析和工程計(jì)算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的教學(xué)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)。 《 吹管音樂(lè) 濾波去噪 使用 漢寧 窗設(shè)計(jì)的 FIR濾波器 》 第 ２ 頁(yè) 共 20 頁(yè) （ 4）獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)并按要求編寫(xiě)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)。 通過(guò)本次課設(shè)，我們能夠?qū)W會(huì)如何綜合運(yùn)用課堂上學(xué)會(huì)的理論知識(shí)，增強(qiáng)自己 的動(dòng)能力與聯(lián)系實(shí)際的能力，為以后的工作奠定基礎(chǔ)。與不同信源相同濾波方法的同學(xué)比較各種信源的特點(diǎn)，與相同信源不同濾波方法的同學(xué)比較各種濾波方法性能優(yōu)劣。繪制波形并觀察其頻譜特點(diǎn)，加入一個(gè)帶外單頻噪聲，用漢寧窗設(shè)計(jì)一個(gè)滿足指標(biāo)的 FIR 濾波器，對(duì)該含噪音樂(lè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后波形和頻譜并進(jìn)行分析，根據(jù)結(jié)果和學(xué)過(guò)的理論得出合理結(jié)論。 根據(jù)圖形分析判斷濾波器設(shè)計(jì)的正確性 。 （ 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。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)藥、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其中，符號(hào)運(yùn)算功能的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)請(qǐng)求 MAPLE 內(nèi)核計(jì)算并將結(jié)果返回到 MATLAB 命令窗口。例 如，解微分方程、傅里葉正反變換、拉普拉斯正反變換、 z 正反變換等。 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。 FIR 濾波器 是全零點(diǎn)濾波器，硬件和軟件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，因而是十分穩(wěn)定的系統(tǒng)。 與前面的表示形式，即 )()()( ??? ? jgj eHeH ?相比， )(?gH 與 ? 不同。通常在設(shè)計(jì)濾波器之前，應(yīng)該先根據(jù)具體的工
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