基于matlab的fir濾波器語音信號去噪_畢業(yè)設計(編輯修改稿)
2024-10-04 13:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 限長單位 沖激響應系統(tǒng)”，簡稱為 IIR 系統(tǒng)。 無限長單位沖激響應（ IIR） 濾波器有以下幾個特點 : （ 1） 系統(tǒng)的單位沖激響應 h(n)是無限長； （ 2） 系統(tǒng)函數(shù) H(z)在有限 z 平面（ 0|z|? ）； （ 3） 結構上存在著輸出到輸入的反饋，也就是結構上是遞歸型的。 IIR 濾波器 采用遞歸型結構，即結構上帶有反饋環(huán)路。 同一種系統(tǒng)函數(shù) H（ z） 可以有多種不同的結構，基本網(wǎng)絡結構有 直接 Ⅰ 型、 直接Ⅱ 型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種，都具有反饋回路。 同時， IIR數(shù)字濾波器在設計上可以借助成熟的模擬濾波器 的成果，巴特沃斯 (Butterworth)濾波器、切比雪夫 (Chebyshev)濾波器、橢圓 (Cauer)濾波器、貝塞爾 (Bessel)濾波器等，這些典型的濾波器各有特點。有現(xiàn)成的設計數(shù)據(jù)或圖表可查 ， 在設計一個 IIR數(shù)字濾波器時，我們根據(jù)指標先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉換成數(shù)字濾波器的公式。 窗口設計法 本設計采用凱塞（ Kaiser）窗函數(shù)法設計 FIR數(shù)字低通濾波器。 FIR 濾波器的設計方法有許多種，如窗函數(shù)設計法、頻率采樣設計法和最優(yōu)化設計法等。窗口設計法的 基本思想是用 FIRDF 逼近希望的濾波特性。設希望逼近的濾波器的頻率響應為? ??jd eH ，其單位脈沖響應用 ??nhd 表示。為了設計簡單方便，通常選擇 ? ??jdeH 為具有片段常數(shù)特性的理想濾波器。因此 ??nhd 是無限長非因果序列，不能直接作為 FIRDF 的單位脈沖響應。窗口設計法就是截取 ??nhd 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FIRDF 的單位脈沖響應 ??nh 。 4 窗口設計法基本步驟如下 [3]： （ 1）構造希望逼近的頻率響應函數(shù) ? ??jd eH 。以低通線性相位 FIRDF 設計為例，一般選擇? ??jdeH 為線性理想低通濾波器，即 ? ????? ,0 , ??? jjd eeH ??? ?? ??? ||||cc （ 17） （ 2）加窗得到 FIRDF 的單位脈沖響應 ??nh ， ? ? ? ? ? ?nnhnh d ?? （ 18） 式中， ??n? 稱為窗口函數(shù)，其長度為 N 。如果要求第一類線性相位 FIRDF，則要求 ??nh 關于? ?21N 點偶對稱。而 ??nhd 關于 ??n 點偶對稱，所 ? ? 21?? N? ，同時要求 ??n? 關于 ? ?21?N點偶對稱。 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 、 Kaiser 窗 等； （ 3） 指數(shù)窗 采用指數(shù)時間函數(shù)，例如高斯窗等。 其性能如表 11所示： 表 11 常見窗函數(shù)性能表 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 M 108dB 漢寧 漢明 布萊克曼 11π/M 74dB BLACKMANHARRIS M 109dB 5 本設計采用的是凱塞窗 （ Kaiser） 設計的濾波器，凱塞 窗（ Kaiser） 通過改變參數(shù)可以達到不同的性能，正由于其優(yōu)良的窗函 數(shù)特性，廣泛應用于高通、低通、帶通、帶阻等各種濾波器的設計。凱塞 窗（ Kaiser）是利用貝塞爾函數(shù)來逼近需要的理想窗，其時域函數(shù)形式如 式 (19)： ? ? ? ?? ?? ????020 1211INnIn ?????? ???? , 1......2,1,0 ?? Nn (19) 式中， ? ??0I 為零階第一類修正的貝賽爾函數(shù)，可用式 (110)的級數(shù)表示。 ? ? ? ???? ????????120 !21 nnnxxI (110) 凱塞 窗（ Kaiser）的幅度 如式（ 111）所示 ： ? ? ? ? ? ?? ?????212 c o s20NN nnW ???? (111) 由公式可知，凱塞 窗的 β 值與貝賽爾函數(shù)級 數(shù)項數(shù) n是 兩個獨立的參數(shù)，但都會對凱塞窗造成影響。 6 第二 章 語音信號 去噪的總體設計 語音信號去噪的設計流程圖 本課程設計主要是 用麥克風采集一段語音信號，通過進行自編函數(shù)加入噪聲，然后采用凱塞 (Kaiser)窗函數(shù)法設計 FIR 濾波器，并且對 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 濾波 前后時域和頻 域的波形 圖進行對比分析 。 語音信號去噪的設計流程圖如下圖 31 所示： 圖 31語音信號去噪的設計流程圖 語音信號去噪的設計流程的 介紹 首先是 用麥克風采集一段語音信號 ，將該 語音信號作為分析的對象， 用 程序繪制原始語音信號的時域和頻域波形，觀察波形得出語音信號的通帶頻率和阻帶頻率，為后面濾波器的設計提供參數(shù)。 然后調用系統(tǒng)函數(shù) rand 產(chǎn)生一個隨機信號，對原始語音信號進行加噪處理，加噪過程中必須計算信號長度，并產(chǎn)生和原始信號長度相同的隨機信號，否則軟件將提示錯誤。加噪之后對時域波形進行傅里葉變換得到頻域波形，繪圖并將加噪前后信號的時域波形和頻域波形語音信號的采集 ，畫時域和頻域 圖 加入隨機噪聲
環(huán)評公示相關推薦
鄂ICP備17016276號-1