【文章內容簡介】 ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? 2/12/11 ?????????? ?????? ???????? ??????NjRgRgRgNjh nghnjeNWNWWeWnwFTeW????????? （ 29） 當 1??N 時， NN ??1 ，則 ? ? ? ? ?????? ????????? ??? NWNWWW RgRgRghng ?????? （ 210） ? ??hngW 為漢寧窗的幅度響應函數(shù) [1]。 10 3. 設計步驟 設計流程圖 本課程設計主要是對一段語音信號，加入噪聲后，用某種函數(shù)法設計出的FIR 濾波器對加入噪聲后的語音信號進行濾波去噪處理 ，并且分析對比前后時域和頻域波形的程序設計。 程序的設計流程圖如下圖 31 所示： 圖 31 程序設計流程圖 錄制語音信號 單擊“開始”，找到 ” 附件 ” 中的“娛樂”，出現(xiàn)“錄音機”這一項，單擊這一項，彈出窗口，并且開始錄制語音信號“大家好，我是 xxx”，時間為 3 秒。錄音機如下圖 32 所示： 在 Windows 下錄制語音將語音格式改為 .wav 加入單頻噪聲 對語音信號進行頻譜分析，畫出時域和頻域波形圖 用漢寧窗設計 FIR 濾波器 畫出其頻率響應 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 結束 11 圖 32 錄音機窗口 圖 33 音頻文件格式 將語音信號的屬性改為如圖 33 所示的音頻文件，并且命名音頻文件名為，保存在 的 work 文件下。 然后在 Matlab 軟件平臺下，利用函數(shù) wavread 對語音信號進行采樣， 采樣頻率為 8000Hz，采樣點數(shù)為 8， 很快理解了采樣頻率、采樣位數(shù)等概念。 采樣頻率是指 計算機每秒鐘采集多少個聲音樣本，是描述聲音文件的音質、音調，衡量聲卡、聲音文件的質量標準。采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也越精確。采樣頻率與聲音頻率之間有一 定的關系，根據(jù)奎斯特理論，只有采樣頻率高于聲音信號最高頻率的兩倍時，才能把數(shù)字信號表示的聲音還原成為原來的聲音。這就是說采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質量標準。 采樣點數(shù)是指 采樣值或取樣值 。 采集完成后在信號中加入一個單頻噪聲，設計的任務即為從含噪信號中濾除單頻噪聲，還原原 始信號。 調用的程序如下： [x,fs,bits]=wavread(‘ ’ )。 % 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 12 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=1800。 % 單頻噪聲頻率設為 1800Hz t=0:1/fs:(length(x)1)/fs。 % 計算時間范圍，樣本數(shù)除以采樣頻率 y=x’ +*sin(fn*2*pi*t)。 % 加入一個單頻噪聲 sound(y,fs,bits)。 % 可以明顯聽出有尖銳的單頻嘯叫聲 對語音信號加入單頻噪聲前后的波形進行分析， 首先 畫出語音信號的時域波形；然后對語音號進行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性 。調用的程序如下： X=fft(x)。 Y=fft(y)。 % 對原始信號和加噪信號進行 fft 變換 X=X(1:length(X)/2)。 Y=Y(1:length(Y)/2)。 % 截取前半部分 deltaf=fs/2/length(X)。 % 計算頻譜的譜線間隔 f=0:deltaf:fs/2deltaf。 % 計算頻譜頻率范圍 用繪圖程序 畫出 加噪前后信號的時域和頻域波形圖，如圖 34所示， 從下圖可以看出，在為語音信號加入噪聲后，語音信號的時域波形圖變得很寬，但是時間軸沒有改變，其頻域波形圖則出現(xiàn)一很尖銳的直線，其頻率為 1700Hz，即加入的單頻噪聲的頻率為 1700Hz。將語音重放時，則聽到一種尖尖刺耳的聲音， 13 說明噪聲完全覆蓋了以前的語音信號。 圖 34 語音信號加入單頻噪聲前后的時域和頻域波形圖 濾波器設計 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， 在本次課程設計中主要應用漢寧 窗設計出 FIR濾波器。利用 Matlab 中的函數(shù) freqz 畫出各濾波器的頻率響應 ，首先利用數(shù)字信號處理里面學過的知識，根據(jù)自己選定的參數(shù)，用漢寧窗函數(shù)法設計 FIR 數(shù)字濾波器，得到數(shù)字濾波器的參數(shù) b， a。其中 b 為系統(tǒng)函數(shù)的分子系數(shù)， a為系統(tǒng)函數(shù)分母系數(shù)。再調用 freqz(b,a,512,fs)即可得到該濾波器的頻率響應。 主程序如下： fpd=1700。fsd=1750。fsu=1850。fpu=1900。 % FIR 濾波器的上下截止頻率 Rp=1。As=36。 % 帶阻濾波器設計指標 fcd=(fpd+fsd)/2。fcu=(fpu+fsu)/2。 14 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(*pi/dw)+1。 % 計算漢寧窗設計該濾波器時需要的階數(shù) n=0:M1。 % 定義時間 范圍 w_ham=hanning(M)。 % 產生 M 階的漢寧窗 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_ham39。.*hd_bs。 % 用窗口法計算實際濾波器