基于matlab的fir濾波器語音信號去噪畢業(yè)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-24 18:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 或其它時間t的高次冪；（2）三角函數(shù)窗應(yīng)用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復(fù)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21dBPARZENWIN56dB巴特利特25dBFLATTOPWIN108dB漢寧44dBGAUSSWIN60dB漢明51dBBARTHANNWIN40dB布萊克曼11π/M74dBBLACKMANHARRIS109dB本設(shè)計采用的是凱塞窗（Kaiser）設(shè)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(yīng)用于高通、低通、帶通、帶阻等各種濾波器的設(shè)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)： , (19)式中， 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。 (110)凱塞窗（Kaiser）的幅度如式（111）所示： (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。第二章 語音信號去噪的總體設(shè)計 語音信號去噪的設(shè)計流程圖 本課程設(shè)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(shè)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(shè)計流程圖如下圖31所示： 語音信號的采集，畫時域和頻域圖加入隨機噪聲對語音信號進行頻譜分析，畫出時域和頻域波形圖 用Kaiser窗設(shè)計FIR濾波器畫出其頻率響應(yīng)用FIR濾波器對語音信號進行濾波畫出語音信號濾波前后波形并且進行比較分析開始結(jié)束圖31語音信號去噪的設(shè)計流程圖 語音信號去噪的設(shè)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(shè)計提供參數(shù)。然后調(diào)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分別作對比，發(fā)現(xiàn)加噪后的語音信號的時域波形比原始語音信號要模糊得多，頻率也出現(xiàn)了明顯的變化。最后采用窗函數(shù)法設(shè)計FIR低通濾波器實現(xiàn)對加噪信號的濾波。由于凱撒窗是一種參數(shù)可調(diào)的窗函數(shù)，是一種最優(yōu)窗函數(shù)，并且噪音大部分是頻率大于4000Hz的部分，所以本次課程設(shè)計采用凱塞窗對加噪信號進行了濾波處理。對濾波后的信號進行時域和頻域分析，觀察到濾波后的信號基本恢復(fù)成為原始語音信號，達到了濾波的目的。第三章 語音信號去噪的仿真實現(xiàn)及結(jié)果分析 語音信號的采集利用wavread函數(shù)對語音信號進行采樣，采集出原始信號波形與頻譜，[x,fs,bits]=wavread(39。D:\39。)，用于讀取語音，采樣值放在向量x中，fs表示采樣頻率(Hz)，bits表示采樣位數(shù)。播放語音信號可以調(diào)用函數(shù)sound（x,fs,bits）[4]。原始語音信號的幅值和相位如圖31所示：圖31 原始信號幅值和相位原始信號時域和頻域圖如圖32所示：圖32 原始信號時域圖和頻譜圖 加噪語音信號的頻譜分析函數(shù)中的noise是加的隨機噪聲，語句y_z=y+noise實現(xiàn)了兩個信號的相加，然后繪制加噪后的語音信號時域波形和頻譜圖并回放加噪后的語音信號，并與原始時域波形和頻域波形對比如圖33和圖34。圖33原始信號和加噪信號時域圖圖34原始信號和加噪后信號的頻譜圖通過對原始語音信號的頻譜圖與加噪后的語音信號頻譜圖的對比可得，加噪后語音信號頻率幅值發(fā)生了明顯的變化。再通過對原始語音信號的回放效果與加噪后的語音信號回放的效果的對比，人耳可以明顯辨別出兩種語音信號不一樣了，加噪后的語
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