使用布萊克曼窗設計的fir濾波器正文(編輯修改稿)
2024-07-26 20:38 本頁面
【文章內容簡介】 大約在2~3秒之間。錄制好語音信號后，打開MATLAB軟件平臺，利用函數(shù)waveread對語音信號進行采樣，記住采樣頻率的和采樣點數(shù)。再調用函數(shù)sound此時可以聽見錄制的語音。采樣完后再語音信號中加入一個單頻噪聲，單頻的噪聲的頻率可以自己設置。按照加入噪聲后的采樣頻率調用sound函數(shù)，這時可以明顯的聽見播放的語音信號中有尖銳的單頻嘯叫聲。下面是調用該語言信號以及加入噪聲的程序：[x,fs,bits]=wavread(39。e:39。)。 % 輸入?yún)?shù)為文件的全路徑和文件名，輸出的第一個參數(shù)是每個樣本的值，fs是生成該波形文件時的采樣率，bits是波形文件每樣本的編碼位數(shù)sound(x,fs,bits)。 % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數(shù)回放N=length(x)。 % 計算信號x的長度fn=2100。 % 單頻噪聲頻率，此參數(shù)可改t=0:1/fs:(N1)/fs。 % 計算時間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率x=x(:,1)39。y=x+*sin(fn*2*pi*t)。sound (y,fs,bits)。 %明顯聽出有尖銳的單頻嘯叫聲現(xiàn)在是對加入噪聲前后的語音信號進行頻譜分析，先對原始和加噪后的語音信號進行傅里葉變換，再計算頻譜的頻率范圍和譜線間隔。最后就可以畫出未加入噪聲和加入噪聲后的時域圖和頻域圖。將所有未加和加入噪聲的時域圖和頻域圖畫在同一個圖中，便于比較和分析。下面是對未加和加入噪聲的頻譜分析的程序：X=abs(fft(x))。Y=abs(fft(y))。 % 對原始信號和加噪信號進行fft變換X=X(1:N/2)。Y=Y(1:N/2)。 % 截取前半部分deltaf=fs/N。 % 計算頻譜的譜線間隔f=0:deltaf:fs/2deltaf。 % 計算頻譜頻率范圍 濾波器設計本課程設計就是要設計一個濾波器慮掉加入的噪聲，使其恢復原始的語音信號。而設計濾波器的方法有很多，例如：窗函數(shù)法、頻率采樣法、脈沖響應不變法和雙線性變換法。而本課程設計采用的是窗函數(shù)法設計FIR濾波器。而FIR濾波器的設計也有很多方法。在Matlab中，可以利用矩形窗、三角窗、漢寧窗、漢明窗、布萊克曼窗、凱塞窗等設計FIR濾波器。而本次采用的是布萊克曼窗來設計濾波器。在用布萊克曼窗設計濾波器的時候，首先要確定濾波器的性能指標。從六種窗函數(shù)的基本參數(shù)中我們可以得到旁瓣峰值n=57，過度帶寬B=11,最小阻帶衰減s=74db，這就表明在設置這些值時其參數(shù)必須不大于這些值。而其它帶阻濾波器的設計指標則要根據(jù)加入噪聲的頻率來確定。若不能按照這些來設計濾波器則不可能慮掉噪聲。當所有的指標都設置完后，可以用這些數(shù)字來計算上下邊帶的中心頻率和頻率間隔，并計算布萊克曼窗設計該濾波器所需要的階數(shù)和產生幾階的布萊克曼窗。當所有的準備工作完成后就可以調用自編的函數(shù)計算理想帶阻濾波器的脈沖響應和用窗函數(shù)法計算實際的濾波器的脈沖響應。最后調用freqz函數(shù)得到濾波器的頻率特性。從畫出的圖中可以清楚的看見濾波器的幅頻和相頻特性。下面是用布萊克曼窗設計濾波器的整個程序：fpd=1800。fsd=2050。fsu=1950。fpu=2000。Rp=1。As=70。 % 帶阻濾波器設計指標fcd=(fpd+fsd)/2。fcu=(fpu+fsu)/2。df=min((fsdfpd),(fpufsu))。 % 計算上下邊帶中心頻率，和頻率間隔wcd=fcd/fs*2*pi。wcu=fcu/fs*2*pi。dw=df/fs*2*pi。 % 將Hz為單位的模擬頻率換算為rad為單位的數(shù)字頻率wsd=fsd/fs*2*pi。wsu=fsu/fs*2*pi。 M=ceil(10*pi/dw)+1。 % 計算布萊克曼窗設計該濾波器時需要的階數(shù)n=0:M1。 % 定義時間范圍w_black=blackman(M)。 % 產生M階的布萊克曼窗hd_bs=ideal_lp(wcd,M)+ideal_lp(pi,M)ideal_lp(wcu,M)。 % 調用自編函數(shù)計算理想帶阻濾波器的脈沖響應h_bs=w_black39。.*hd_bs。 % 用窗口法計算實際濾波器脈沖響應[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h_bs,1)。 % 調用自編函數(shù)計算濾波器的頻率特性 信號濾波處理對語音信號信號進行濾波處理主要是濾掉加入的噪聲。不同的濾波器利用不同的函數(shù)對語音信號進行濾波，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進行濾波。對信號進行濾波處理要先利用函數(shù)filter對y進行濾波，然后對y進行傅里葉變換。而畫頻譜時只取前面一半。最后在同一個圖中畫出原始信號的、加入噪聲的語音信號以及濾波后語音信號的頻域圖和時域圖。這樣便于將所有的圖進行對比和分析，而且還可以直觀的觀察該課程設計是否成功。當將設計好的濾波器濾掉噪聲后我們也可以再一次調用函數(shù)sound，聽此時的聲音是否與原始語音信號基本一樣，若沒有單頻嘯叫聲則說明此次設計是成功的，否則應重新設置指標。下面是對語音信
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