【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 放濾波濾波前后時(shí)域及頻譜圖比較濾波前后時(shí)域及頻譜圖比較第3章 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)在設(shè)計(jì)之前，在圖書館參考了許多相關(guān)的資料，同時(shí)也從網(wǎng)絡(luò)上查看和下載了一些有關(guān)的程序。在設(shè)計(jì)前又回顧了MATLAB的操作和濾波器的有關(guān)知識(shí)，從而有了基本的思路。本次課程設(shè)計(jì)是以數(shù)字信號(hào)處理為理論基礎(chǔ)，利用MATLAB對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，處理語(yǔ)音信號(hào)以及設(shè)計(jì)濾波器。課程設(shè)計(jì)題目是MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬信號(hào)的處理課程設(shè)計(jì)，需要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣、分析并濾波。從這次課程設(shè)計(jì)中，我認(rèn)識(shí)到了書上的理論知識(shí)很好的和實(shí)際結(jié)合到了一起，首先要采集一段語(yǔ)音信號(hào)，因?yàn)樵嫉恼Z(yǔ)音信號(hào)是模擬的，所以要對(duì)原始的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣，是通過(guò)函數(shù)wavread()來(lái)實(shí)現(xiàn)的，使我很好的掌握了這個(gè)函數(shù)的用法。數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)包括了無(wú)限沖擊響應(yīng)（IIR）和有限沖擊響應(yīng)（FIR）濾波器設(shè)計(jì)，在本次課設(shè)中，IIR濾波器本人設(shè)計(jì)了一種：巴特沃思低通濾波器，F(xiàn)IR濾波器本人設(shè)計(jì)了海明窗低通濾波器。它們的性能指標(biāo)是根據(jù)含有噪聲的語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖的特點(diǎn)設(shè)計(jì)的。在平時(shí)的理論學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)，無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法和有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，著重學(xué)習(xí)了利用模擬濾波器設(shè)計(jì)IIR數(shù)字濾波器，從理論知識(shí)可知利用模擬濾波器設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器就是要把s平面映射到z平面，使模擬系統(tǒng)函數(shù)H(s)變換成所需的數(shù)字濾波器的系統(tǒng)函數(shù)H(z)，一般是利用沖激響應(yīng)不變法、階躍響應(yīng)不變法、雙線性變換法來(lái)實(shí)現(xiàn)模擬濾波器到數(shù)字濾波器的映射。在純理論的學(xué)習(xí)中，我們學(xué)生對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)還不了解。通過(guò)這次課設(shè)，使我對(duì)濾波器的設(shè)計(jì)有了更深層次的的認(rèn)識(shí)。在整個(gè)程序中，多次使用了MATLAB的繪圖功能，畫出了低通濾波器的頻率響應(yīng)圖，濾波前后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域圖和頻譜圖，使我感受到了其強(qiáng)大的繪圖功能，使得可以很直觀的看出信號(hào)的種種特性，從而可以更加容易的判斷出對(duì)信號(hào)的處理是否達(dá)到了預(yù)期的目的。 “看花容易，繡花難”，我剛開始以為題目比較簡(jiǎn)單，所以就開始進(jìn)行設(shè)計(jì)，但出現(xiàn)了許多未預(yù)料到的問(wèn)題，首先便是語(yǔ)音信號(hào)的選取，這不僅僅是通過(guò)電腦中Windows下的錄音機(jī)錄制一段信號(hào)便可，好的語(yǔ)音能使設(shè)計(jì)更加清晰簡(jiǎn)單，在該錄制中要求錄制的語(yǔ)音必須為8位單聲道的，且語(yǔ)音的清晰度越高越好，錄制時(shí)間不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，光這一項(xiàng)便花費(fèi)了很長(zhǎng)一段時(shí)間。錄音完成后利用函數(shù)wavread對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行采樣,在采樣時(shí)采樣頻率為8Hz，但在做程序時(shí)發(fā)現(xiàn)可以使用其它的采樣頻率，但采樣后聲音與原聲明顯不同，在設(shè)計(jì)中選擇不同點(diǎn)數(shù)進(jìn)行FFT變換時(shí)所得出的結(jié)果不同，我在設(shè)計(jì)中嘗試了很多種情況。在繪制原始信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖遇到的困難不是很多，但在添加噪聲信號(hào)時(shí)卻出現(xiàn)了很多問(wèn)題，例如開始時(shí)始終無(wú)法將兩個(gè)信號(hào)加在一塊，后來(lái)在老師的解說(shuō)下才發(fā)現(xiàn)錄音的格式不符合，即所錄的音必須為單聲道的，這樣才能和一維的高頻余弦信號(hào)相加，解決完這點(diǎn)后又發(fā)現(xiàn)加噪聲的程序會(huì)出現(xiàn)警告，這點(diǎn)會(huì)影響到M文件的使用，即到了后面設(shè)計(jì)界面時(shí)無(wú)法進(jìn)行，后經(jīng)過(guò)自己的檢查和同學(xué)的指導(dǎo)最后還是解決了這一問(wèn)題。在加完噪聲后開始確定各參數(shù)設(shè)計(jì)濾波器時(shí)，這時(shí)需要前面學(xué)到的知識(shí)再次應(yīng)用，根據(jù)具體的參數(shù)選擇設(shè)計(jì)合適的濾波器對(duì)加噪后的信號(hào)進(jìn)行濾波，在該設(shè)計(jì)中我選擇的是巴特沃思低通濾波器和漢明窗濾波器，在設(shè)計(jì)這兩種濾波器時(shí)要求對(duì)它們的原理都要有一定的了解，這同時(shí)給了我們復(fù)習(xí)課程的機(jī)會(huì)，通過(guò)學(xué)到的和課本最終還是按要求得出了合適的濾波器，通過(guò)對(duì)比濾波前后的頻譜特性圖發(fā)現(xiàn)濾波后的信號(hào)不能完全達(dá)到原來(lái)信號(hào)那么完整和清晰，這也許是誤差，也許是濾波器的選擇還是存在一定的問(wèn)題，但我認(rèn)為這應(yīng)該是誤差吧！在設(shè)計(jì)界面的時(shí)要將文件分別保存到M文件中，發(fā)現(xiàn)漢字不能顯示在最外層，設(shè)計(jì)完界面后利用界面來(lái)調(diào)取程序感覺簡(jiǎn)潔了好多，使人很容易就可以了解設(shè)計(jì)的思路?？偟膩?lái)說(shuō)，這次課程設(shè)計(jì)幫助我鞏固了平常所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)，使我對(duì)所學(xué)的理論知識(shí)有了一個(gè)更深層次的理解和掌握，同時(shí)加強(qiáng)了我對(duì)MATLAB的運(yùn)用能力，從而能夠借助軟件來(lái)更好的分析，處理信號(hào)和設(shè)計(jì)濾波器。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，編寫程序與調(diào)試程序中出現(xiàn)了一系列的問(wèn)題經(jīng)過(guò)日夜認(rèn)真琢磨分析后，最終改正了錯(cuò)誤，把課程設(shè)計(jì)順利完成，總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)這次的數(shù)字信號(hào)處理課程設(shè)計(jì)，收獲還是很大的，可以把我們課本上的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)中。 第4章 附錄程序及相應(yīng)的波形圖附錄一：主程序（1）.用MATLAB對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析，畫出它的時(shí)域波形和頻譜將錄制的語(yǔ)音信號(hào)與所有的程序放置在同一個(gè)文件夾，在程序中通過(guò)wavread()函數(shù)來(lái)讀取這段原始信號(hào)，并繪出采樣后其時(shí)域波形圖和頻譜圖。程序如下：[y,fs,n]=wavread(39。D:\My Documents\MATLAB\39。)。 %將采樣后的語(yǔ)音信號(hào)賦給變量yY=fft(y,2048) %對(duì)采樣后的語(yǔ)音信號(hào)做2048點(diǎn)FFT變換 figure(1)。subplot(211)。plot(y)。 %采樣后語(yǔ)音信號(hào)的波形 title(39。原始信號(hào)波形39。)。xlabel(39。時(shí)間n39。)。ylabel(39。幅值n39。)。subplot(212)。plot(abs(Y))。 %采樣后語(yǔ)音信號(hào)的頻譜 title(39。原始信號(hào)頻譜39。)。xlabel(39。Hz39。)。ylabel(39。幅值n39。)。（2）.給原始的語(yǔ)音信號(hào)加上一個(gè)高頻余弦噪聲，頻率為1800Hz[y,fs,n]=wavread(39。D:\My Documents\MATLAB\39。)。 f=fs*(0:511)/2048。t=0:1/8000:(size(y)1)/8000。 %將所加噪聲信號(hào)的點(diǎn)數(shù)調(diào)整到與原始信號(hào)相同Au=。 %噪聲幅值d=[Au*cos(2*pi*1800*t)]39。 %噪聲為1KHz的余弦信號(hào)y2=fft(d,2048)。 %對(duì)噪聲信號(hào)做2048點(diǎn)FFT變換 figure(2)subplot(2,1,1)。plot(t,d)title(39。噪聲信號(hào)時(shí)域圖39。)。xlabel(39。時(shí)間n39。)。ylabel(39。幅值n39。)。subplot(2,1,2)。plot(f,abs(y2(1:512)))。title(39。噪聲信號(hào)頻譜39。)。xlabel(39。Hz39。)。ylabel(39。幅值n39。)。（3）.將噪聲信號(hào)加入原始信號(hào)中程序 [y,fs,n]=wavread(39。D:\My Documents\MATLAB\39。)。 %將采樣后的語(yǔ)音信號(hào)賦給變量yf=fs*(0:511)/2048。t=0:1/8000:(size(y)1)/8000。 %將所加噪聲信號(hào)的點(diǎn)數(shù)調(diào)整到與原始信號(hào)相同Au=。 %噪聲幅值d=[Au*cos(2*pi*1800*t)]39。 %x2=y+d。 %將噪聲加入到語(yǔ)音信號(hào)中y1=fft(y,2048)。 %對(duì)信號(hào)做2048點(diǎn)FFT變換y2=fft(x2,2048)。 %對(duì)加入噪聲以后的語(yǔ)音信號(hào)做2048點(diǎn)FFT變換 figure(1)plot(t,x2)title(39。加噪后的信號(hào)39。)。xlabel(39。時(shí)間n39。)。ylabel(39。幅值n39。)。figure(2)subplot(2,1,1)。plot(f,abs(y1(1:512)))。title(39。原始語(yǔ)音信號(hào)頻譜39。)。xlabel(39。Hz39。)。ylabel(39。幅值n39。)。subplot(2,1,2)。plot(f,abs(y2(1:512)))。title(39。加噪后的信號(hào)頻譜39。)。xlabel(39。Hz39。)。ylabel(39。幅值n39。)。（4）.濾波器的類型設(shè)計(jì)程序雙線性變換法設(shè)計(jì)巴特沃思低通濾波器[y,fs,n]=wavread(39。D:\My Documents\MATLAB\39。)。 %將采樣后的語(yǔ)音信號(hào)賦給變量yf=fs*(0:511)/2048。t=0:1/8000:(size(y)1)/8000。 %將所加噪聲信號(hào)的點(diǎn)數(shù)調(diào)整到與原始信號(hào)相同Au=。 %噪聲幅值d=[Au*cos(2*pi*1800*t)]39。 %x2=y+d。 %將噪聲加入到語(yǔ)音信號(hào)中wp=*pi。ws=*pi。Rp=1。Rs=15。Fs=8000。Ts=1