【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 曲線都保持同樣的形狀的濾波器。只不過(guò)濾波器階數(shù)越高，在阻頻帶振幅衰減速度越快。其他濾波器高階的振幅對(duì)角頻率圖和低級(jí)數(shù)的振幅對(duì)角頻率有不同的形狀。 (2)傳遞函數(shù)：巴特沃斯低通濾波器可用如下振幅的平方對(duì)頻率的公式表示：其中,= 濾波器的階數(shù)= 截止頻率 = 振幅下降為 3分貝時(shí)的 頻率= 通頻帶邊緣頻率在通頻帶邊緣的數(shù)值 用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器 根據(jù)過(guò)渡帶寬及阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類型并估計(jì)窗口長(zhǎng)度N（或階數(shù)M=N1），窗函數(shù)類型可根據(jù)最小阻帶衰減As獨(dú)立選擇，因?yàn)榇翱陂L(zhǎng)度N對(duì)最小阻帶衰減As沒有影響，在確定窗函數(shù)類型以后，可根據(jù)過(guò)渡帶寬小于給定指標(biāo)確定所擬用的窗函數(shù)的窗口長(zhǎng)度N，設(shè)待求濾波器的過(guò)渡帶寬為Δw，它與窗口長(zhǎng)度N近似成反比，窗函數(shù)類型確定后，其計(jì)算公式也確定了，不過(guò)這些公式是近似的，得出的窗口長(zhǎng)度還要在計(jì)算中逐步修正，原則是在保證阻帶衰減滿足要求的情況下，盡量選擇較小的N，在N和窗函數(shù)類型確定后，即可調(diào)用MATLAB中的窗函數(shù)求出窗函數(shù)wd（n）。 根據(jù)待求濾波器的理想頻率響應(yīng)求出理想單位脈沖響應(yīng)hd(n)，如果給出待求濾波器頻率應(yīng)為Hd，則理想的單位脈沖響應(yīng)可以用下面的傅里葉反變換式求出： 在一般情況下，hd(n)是不能用封閉公式表示的，需要采用數(shù)值方法表示；從w=0到w=2π采樣N點(diǎn)，采用離散傅里葉反變換（IDFT）即可求出。 用窗函數(shù)wd(n)將hd(n)截?cái)?，并進(jìn)行加權(quán)處理，得到 如果要求線性相位特性， 則h(n)還必須滿足： 根據(jù)上式中的正、 負(fù)號(hào)和長(zhǎng)度N的奇偶性又將線性相位FIR濾波器分成四類。 要根據(jù)所設(shè)計(jì)的濾波特性正確選擇其中一類。 例如， 要設(shè)計(jì)線性相位低通特性可選擇h(n)=h(N1n)一類，而不能選h(n)=h(N1n)一類。 驗(yàn)算技術(shù)指標(biāo)是否滿足要求，為了計(jì)算數(shù)字濾波器在頻域中的特性，可調(diào)用freqz子程序，如果不滿足要求，可根據(jù)具體情況，調(diào)整窗函數(shù)類型或長(zhǎng)度，直到滿足要求為止。五 設(shè)計(jì)方案及步驟 設(shè)計(jì)方案 （開始—程序—附件—娛樂—錄音機(jī)，文件—屬性—立即轉(zhuǎn)換—8000Hz，8位，單聲道）錄制一段自己的話音，或者采用Windows自帶的聲音文件（默認(rèn)為22050Hz），時(shí)間控制在幾秒左右。然后在MATLAB軟件平臺(tái)下，利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，記住采樣頻率和采樣點(diǎn)數(shù)。通過(guò)wavread函數(shù)的使用，要求理解采樣頻率、采樣位數(shù)等概念。 wavread函數(shù)調(diào)用格式： y=wavread(file)，讀取file所規(guī)定的wav文件，返回采樣值放在向量y中。 [y,fs,nbits]=wavread(file)，采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率（Hz），nbits表示采樣位數(shù)。 y=wavread(file,N)，讀取前N點(diǎn)的采樣值放在向量y中。 y=wavread(file,[N1,N2])，讀取從N1點(diǎn)到N2點(diǎn)的采樣值放在向量y中。 2．語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析 要求首先畫出語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形；然后對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，在MATLAB中，可以利用函數(shù)fft對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速付立葉變換，得到信號(hào)的頻譜特性；從而加深對(duì)頻譜特性的理解。 3．設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫出頻率響應(yīng) 根據(jù)語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的性能指標(biāo)，例如：1）低通濾波器性能指標(biāo)，fp=1000Hz，fc=1200 Hz， As=100dB，Ap=1dB；2）高通濾波器性能指標(biāo)，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz，As=100dB，Ap=1dB；3）帶通濾波器性能指標(biāo)，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。 在Matlab中,函數(shù)sound可以對(duì)聲音進(jìn)行回放。其調(diào)用格式：sound(x,fs,bits)?？梢愿杏X濾波前后的聲音有變化。 。（圖為巴特沃斯濾波器，blackman窗濾波器與巴特沃斯類似） 方案設(shè)計(jì)流程圖（1）語(yǔ)音信號(hào)的采集Matlab程序如下:[x,FS,bits]=wavread(39。C:\WINDOWS\Media\39。)。x=x(:,1)。figure(1)。subplot(2,1,1)。plot(x)。sound(x,FS,bits)。 title(39。語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形圖39。)y=fft(x,3260)。f=(FS/1630)*[1:1630]。 subplot(2,1,2)。plot(f(1:1630),abs(y(1:1630)))。title(39。語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖39。)。： 語(yǔ)音信號(hào)（2）對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加噪Matlab程序如下：t=0:length(x)1。zs=*cos(2*pi*10000*t/22050)。zs0=*cos(2*pi*10000*t/22050000)。figure(2)。subplot(2,1,1)plot(zs0)title(39。噪聲信號(hào)波形39。)。zs1=fft(zs,1200)。sound(zs,FS,bits)。 subplot(2,1,2)plot(f(1:600),abs(zs1(1:600)))。title(39。噪聲信號(hào)頻譜39。)。x1=x+zs39。sound(x1,FS,bits)。 y1=fft(x1,1200)。figure(3)。subplot(2,1,1)。plot(x1)。title(39。加入噪聲后的信號(hào)波形39。)。subplot(2,1,2)。plot(f(1:600),abs(y1(1:600)))。title(39。加入噪聲后的信號(hào)頻譜39。)。：（a）（b） 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)加噪六 用巴特沃斯設(shè)計(jì)IIR濾波器Matlab程序見附錄A‘巴特沃斯低通濾波器程序’，運(yùn)行程序波形圖分析如下：. 巴特沃斯帶通濾波器Matlab程序見附錄B‘巴特沃斯帶通濾波器程序’，運(yùn)行程序波形圖分析如下： 巴特沃斯高通濾波器Matlab程序見附錄C‘巴特沃斯高通濾波器程序’，運(yùn)行程序波形圖分析如下：七 blackman窗設(shè)計(jì)FIR濾波器 blackman高通濾波器調(diào)試程序見附錄D‘blackman窗高通濾波器程序’,運(yùn)行程序波形圖分析： blackman低通濾波器調(diào)試程序見附錄‘blackman窗低通濾波器程序’，運(yùn)行程序波形圖分析如下： blackman帶通濾波器調(diào)試程序見附錄‘blackman窗帶通濾波器程序’，運(yùn)行程序波形圖分析如下：五 心得體會(huì) 這次的課程設(shè)計(jì)是我們對(duì)數(shù)字信號(hào)處理這門課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，也是是我們進(jìn)入社會(huì)，從事自身工作前一個(gè)必不少的過(guò)程．學(xué)習(xí)就像建房子，必須打好基礎(chǔ)，一塊磚一片瓦的累積起來(lái)，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句話的含義．只有在每次的課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐當(dāng)中去發(fā)現(xiàn)自己的問題，提高自己的能力才能有更大的收獲。 在這次的課程設(shè)計(jì)中，我遇到了很多問題，發(fā)現(xiàn)自己以前的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的不是很牢固，由于數(shù)字信號(hào)處理學(xué)的不是很好，很多相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用不是很熟悉，最主要的事MATLAB 的很多相關(guān)指令的運(yùn)用不熟練，導(dǎo)致課程設(shè)計(jì)做起來(lái)有點(diǎn)困難，但是通過(guò)查閱資料以及詢問老師最終還是解決了很多的難題，通過(guò)這次數(shù)字信號(hào)處理的課程設(shè)計(jì)，不但鞏固了以前學(xué)的知識(shí)，還學(xué)習(xí)了新內(nèi)容，收獲頗豐。原來(lái)濾去語(yǔ)音中的噪聲并不是像我想象中的那么遙遠(yuǎn)那么困難，而且更加鞏固了MATLAB軟件的使用，在從這次的課程設(shè)計(jì)中體會(huì)到，我覺得無(wú)論什么事都要自己認(rèn)認(rèn)真真去做了，才能使自己成長(zhǎng)，沒有學(xué)習(xí)沒有實(shí)踐就不可能有提升能力的機(jī)會(huì)，希望這次的經(jīng)歷能讓我們?cè)谝院蟮膶W(xué)習(xí)生活中不斷成長(zhǎng)，在以后的學(xué)習(xí)中更能與實(shí)際相結(jié)合，為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 從書本到實(shí)驗(yàn)，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來(lái)，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思