最新數字信號處理課程設計報告(編輯修改稿)
2024-08-28 19:29 本頁面
【文章內容簡介】 的并聯(lián)型切比雪夫I型濾波器的設計流程如圖31所示。 圖31 設計濾波器的流程圖 通過流程圖我們會明確我們在完成這個課程設計時所需要的每一步，可以是自己的設計思路更加清晰，明了，不會因遺漏某一步而是自己的努力功虧一簣，同時，對于老師們檢查報告時提供了方便，指導老師可以通過流程圖了解你的大概設計過程和整體構思，因此設計濾波器的流程圖是你設計過程中必不可少的一步。 錄制語音信號先在windows平臺下用麥克風錄制一段語音，錄音機的路徑：開始—所有程序—附件—娛樂工具—錄音機，錄制時，可以通過點擊錄音機界面上的文件—屬性，在彈出的對話框中選擇馬上轉換，設置錄音格式為PCM編碼，屬性為8kHz，單聲道，7kB/s，這樣的設置在相同的時間下數據最少，處理時間也就最短。當然如果需要更好的效果，可以選擇屬性下拉菜單中的各種選項。如圖32，圖33,圖34所示： 圖32 錄音機使用圖 圖33 設置語音頻率 圖34 屬性設置窗口格式設置好以后，單擊錄音機界面的紅色圓圈，錄音開始，對著麥克風說“大家好，我是***”，錄音完畢，點擊黑色方形，結束錄音。點擊文件，保存，存為全英文的文件名，后綴為“.wav”。如“”。并將其放入MATLAB安裝盤下的work文件夾中就好了。錄制語音的具體的程序：[x,fs,bits]=wavread(39。e:\39。)。 % 輸入參數為文件的全路徑和文件名，輸出的第一個參數是每個樣本的值，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。sound(x,fs,bits)。 % 按指定的采樣率和每樣本編碼位數回放N=length(x)。 % 計算信號x的長度fn=2200。 % 單頻噪聲頻率，此參數可改t=0:1/fs:(N1)/fs。 % 計算時間范圍，樣本數除以采樣頻率x=x39。 y=x+*sin(fn*2*pi*t)。 sound(y,fs,bits)。 %加噪聲的程序：X=abs(fft(x))。 Y=abs(fft(y))。 % 對原始信號和加噪信號進行fft變換,取幅度譜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。 % 計算頻譜頻率范圍在錄制的聲音中加入噪聲然后再對其進行采樣后使用plot語句畫出相關的頻譜圖形。圖形如35所示：。圖35 加入噪音前后的幅度譜圖結論。通過圖35所示我們比較上下兩幅圖可知在2200HZ處有噪音，并影響語音質量，有噪聲的干擾。 濾波器設計設計指標：通帶截止頻率為2000Hz，阻帶截止頻率為2150Hz，通帶波紋為1dB，阻帶波紋為50dB，用雙線性變換法設計的一個滿足上述指標的切比雪夫I型IIR濾波器。fp=2000。fc=2150。 fs=8000 %定義通帶和阻帶截止頻率Rp=1。As=50。 % 定義通帶波紋和阻帶衰減wp=fp/fs*2*pi。ws=fc/fs*2*pi。 %計算對應的數字頻率T=2。 %定義采樣間隔Omegap=2/T*tan(wp/2)。Omegas=2/T*tan(ws/2)。 %截止頻率預畸變[cs,ds]=afd_chb1(Omegap,Omegas,Rp,As) % 計算濾波器系統(tǒng)函數分子分母系數[b,a]=bilinear(cs,ds,1/T) % 雙線性變換得到數字濾波器系統(tǒng)函數分子分母系數[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(b,a)。 %驗證濾波器是否達到指定性能delta=[1,zeros(1,99)]。ha=filter(b,a,delta)。再使用plot等函數畫出濾波器的幅度，相位圖，然后觀察圖36，思考所設計的率波器是否達標，能否較好的完成濾波功能，不足是在哪里，濾波器的參數是否適合，是否需要進行改進等，這些都需要我們從整幅圖中得出的信息。圖36 濾波器的幅度和相位圖 結論：由圖36可知該濾波器已達到濾波標準，因為第一幅圖中的紅線與Rp和As相切，并且符合設計要求。 信號濾波處理用濾波器對信號濾波，我們采用filter函數，主要程序如下：y_fil=filter(b,a,y)。 % 對信號y進行濾波處理，其中b,a為上面設計好的濾波器參數Y_fil=abs(fft(y_fil))。Y_fil=Y_fil(1:N/2)。 % 計算頻譜取前一半sound (y_fil,fs,bits) 通過上述程序我們可得圖37，分別是濾波前后的幅度圖，通過比較我們要得出相應的結論。 圖37 濾波器濾波前后的幅度圖結論：通過圖37我們可知你的濾波器濾波的效果，是否將噪聲去除，能否還原之前錄制好的聲音，此圖表明我所設計的切比雪夫I型濾波器達到要求。 結果分析在MATLAB中，經sound函數，對經過濾波器之后的信號進行回放，可以聽出濾波之后的信號比原始信號更清晰一些，清除了環(huán)境噪音。通過以下語句來進行語音信號回放比較：sound（x，fs，bits） %播放原始單音頻信號sound（y，fs，bits）wavwrite(y,fs,bits,39。D:\MATLAB7\work\39。)。%播放加噪后的單音頻信號sound（y_fil，fs，bits） wavwrite(y_fil,fs,bits,39。39。) 。 %播放經過濾波處理后的單音頻信號通過在MATLAB上回放原始語音信號、加噪后的語音信號和濾波后的語音信號進行比較，濾波后的語音信號在音質上和原始語音基本相同，說明設計的IIR濾波器濾波效果較明顯，設計成功。 濾波器結構設計 并聯(lián)型的濾波器是利用部分分式展開將系統(tǒng)函數H（z）寫成二階節(jié)之和，A，B，C等數值代表的是實數的二階系數，同時濾波器的輸入是用作全部雙二階節(jié)以及多項式節(jié)的輸入。來自這些節(jié)的輸出相加以形成濾波器的輸出。由于各個字節(jié)的相加，就得出一種并聯(lián)結構以實現(xiàn)H(z)。利用[
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