基于matlab的語音信號采集和窗函數(shù)法濾波42784(編輯修改稿)
2024-07-15 14:45 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 。axis tight。title(39。原始語音信號39。)。xlabel(39。時間(s)39。)。ylabel(39。幅度39。)。figure(2)plot(abs(fft(x1,40480)))。grid on。axis tight。title(39。原始語音信號FFT頻譜39。)xlabel(39。Hz39。)。ylabel(39。幅度39。)。圖2 原始語音信號時域波形圖3 原始語音信號頻譜圖4 用MATLAB環(huán)境采用窗函數(shù)法設(shè)計數(shù)字濾波器數(shù)字濾波器是一種用來過濾時間離散信號的數(shù)字系統(tǒng)，通過對抽樣數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)處理來達到頻域濾波的目的。根據(jù)其單位沖激響應(yīng)函數(shù)的時域特性可分為兩類：無限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器和有限沖激響應(yīng)（FIR）濾波器。與IIR濾波器相比，F(xiàn)IR的實現(xiàn)是非遞歸的，總是穩(wěn)定的；更重要的是，F(xiàn)IR濾波器在滿足幅頻響應(yīng)要求的同時，可以獲得嚴(yán)格的線性相位特性。因此，它在高保真的信號處理，如數(shù)字音頻、圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 數(shù)字濾波器設(shè)計的過程不論是IIR濾波器還是FIR濾波器的設(shè)計都包括三步：(1) 按照實際任務(wù)的要求，確定濾波器的性能指標(biāo)。(2) 用一個因果、穩(wěn)定的離散線性時不變系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)去逼近這一性能指標(biāo)。根據(jù)不同的要求可以用IIR系統(tǒng)函數(shù)，也可以用FIR系統(tǒng)函數(shù)去逼近。(3) 利用有限精度算法實現(xiàn)系統(tǒng)函數(shù)，包括結(jié)構(gòu)選擇、字長選擇等。 利用窗函數(shù)法設(shè)計線性相位FIR數(shù)字濾波器 (l) 矩形窗 矩形窗使用最多，習(xí)慣上不加窗就是使信號通過了矩形窗。這種窗的優(yōu)點是主瓣比較集中，缺點是旁瓣較高，并有負(fù)旁瓣，導(dǎo)致變換中帶進了高頻干擾和泄漏，甚至出現(xiàn)負(fù)譜現(xiàn)象。(2) 三角窗三角窗亦稱費杰（Fejer）窗，是冪窗的一次方形式，三角窗與矩形窗比較，主瓣寬約等于矩形窗的兩倍，但旁瓣小，而且無負(fù)旁瓣(3) 漢寧窗 漢寧（Hanning）窗又稱升余弦窗，漢寧窗可以看作是3個矩形時間窗的頻譜之和，它可以使用旁瓣互相抵消，消去高頻干擾和漏能。 漢寧窗與矩形窗的譜圖對比，可以看出，漢寧窗主瓣加寬（第一個零點在2π/T處）并降低，旁瓣則顯著減小。第一個旁瓣衰減一32dB，而矩形窗第一個旁瓣衰減13dB。此外，漢寧窗的旁瓣衰減速度也較快，約為60dB/（10oct），而矩形窗為20dB/（10oct）。由以上比較可知，從減小泄漏觀點出發(fā)，漢寧窗優(yōu)于矩形窗。但漢寧窗主瓣加寬，相當(dāng)于分析帶寬加寬，頻率分辨力下降。 (4) 海明窗海明（Hamming）窗也是余弦窗的一種，又稱改進的升余弦窗，海明窗與漢寧窗都是余弦窗，只是加權(quán)系數(shù)不同。海明窗加權(quán)的系數(shù)能使旁瓣達到更小。分析表明，海明窗的第一旁瓣衰減為42dB。海明窗的頻譜也是由 3個矩形時窗的頻譜合成，但其旁瓣衰減速度為20dB/（10oct），這比漢寧窗衰減速度慢。海明窗與漢寧窗都是很有用的窗函數(shù)。除了以上幾種常用窗函數(shù)以外，尚有多種窗函數(shù)，如平頂窗、帕仁（Parzen）窗、布拉克曼（Blackman）窗、凱塞（kais
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