【導(dǎo)讀】在數(shù)字信號(hào)處理中,濾波器的設(shè)計(jì)占有極其重要的地位。而其中，F(xiàn)IR數(shù)字濾波。器和IIR數(shù)字濾波器是重要組成部分。Matlab具有功能強(qiáng)大、簡(jiǎn)單易學(xué)、編程效率。高等特點(diǎn),深受廣大科技工作者的喜愛(ài)。特別是Matlab中還具有信號(hào)分析工具箱,所。文基于Matlab語(yǔ)音信號(hào)處理的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，綜合運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理的相關(guān)理論知識(shí)，對(duì)加噪聲語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域、頻域分析并濾波。而后通過(guò)理論推導(dǎo)得出相應(yīng)結(jié)論，再。在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程之中，使用巴特。波器，并利用Matlab作為輔助工具，完成設(shè)計(jì)中的計(jì)算與圖形的繪制。

　　

【正文】 %求出語(yǔ)音信號(hào)的長(zhǎng)度 noise=*randn(n,2)。 %隨機(jī)函數(shù)產(chǎn)生噪聲 s=y+noise。 %語(yǔ)音信號(hào)加入噪聲 S=fft(s)。 %傅里葉變換 z11=filter(num11,den11,s)。 sound(z11)。 m11=fft(z11)。 %求濾波后的信號(hào) subplot(2,2,1)。 宿州學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 去噪和仿真的研究 15 0 0 . 5 1 1 . 5 2x 1 05050010001500濾波前信號(hào)的頻譜0 0 . 5 1 1 . 5 2x 1 05050010001500濾波后信號(hào)的頻譜0 0 . 5 1 1 . 5 2x 1 051 0 . 500 . 51濾波前信號(hào)的波形0 0 . 5 1 1 . 5 2x 1 051 0 . 500 . 51濾波后的信號(hào)波形plot(abs(S),39。g39。)。 title(39。濾波前信號(hào)的頻譜 39。)。 grid。 subplot(2,2,2)。 plot(abs(m11),39。r39。)。 title(39。濾波后信號(hào)的頻譜 39。)。 grid。 subplot(2,2,3)。 plot(s)。 title(39。濾波前信號(hào)的波形 39。)。 grid。 subplot(2,2,4)。 plot(z11)。 title(39。濾波后的信號(hào)波形 39。)。 得到圖 像如下： 圖 6 IIR濾波效果圖 通過(guò)運(yùn)行程序，我們可以聽(tīng)出，濾波效果很不好，失真現(xiàn)象嚴(yán)重，并且出現(xiàn)了嚴(yán)重的寄生震蕩 ,基本無(wú)法分辨出原語(yǔ)音信號(hào)。 宿州學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 去噪和仿真的研究 16 結(jié)合去噪后的頻譜圖對(duì)比兩種方式濾波的優(yōu)缺點(diǎn) IIR 數(shù)字濾波器構(gòu)上帶有反饋環(huán)路，是由于其所采用的是遞歸型結(jié)構(gòu)。延時(shí)、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算單元是其運(yùn)算的基本結(jié)構(gòu)，通過(guò)這些結(jié)構(gòu)的相互組合，可以實(shí)現(xiàn)直接型、正準(zhǔn)型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型等四種結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、明了，且都具有反饋回路。但是運(yùn)算中存在不可避免的舍入處理，隨著誤差不斷累積，因而有時(shí)會(huì)產(chǎn)生微弱的寄生振蕩 ，影響濾波效果。 (1)由于 IIR 數(shù)字濾波器的相位特性不好控制，所以當(dāng)對(duì)相位要求較高時(shí) ,需加相位校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)。而 FIR 濾波器則要求較低。 (2)IIR 濾波器運(yùn)算誤差大，可能會(huì)出現(xiàn)極限環(huán)振蕩，而 FIR相比之下，則運(yùn)算誤差較小，不會(huì)出現(xiàn)極限環(huán)振蕩。 (3)由于 IIR 幅頻特性精度很高，不是 線性相位 的，因而可以應(yīng)用于對(duì)相位信息不敏感等音頻信號(hào)上 。 (4)與 FIR 濾波器 的設(shè)計(jì)方法不同， IIR 濾波器設(shè)計(jì)時(shí)的階數(shù)是根據(jù)設(shè)計(jì)者輸入的各個(gè)濾波器參數(shù)（截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等），由軟件設(shè)計(jì)出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)，不是由設(shè)計(jì)者指定。在 MATLAB 下，設(shè)計(jì)不同類型IIR 濾波器均有與之對(duì)應(yīng)的函數(shù)用于階數(shù)的選擇。 (5)IIR 單位響應(yīng)為無(wú)限脈沖序列，而 FIR 單位響應(yīng)為有限的。 (6)FIR 幅頻特性精度較之于 IIR 低，但卻是線性相位，也就是不同頻率分量的信號(hào)經(jīng)過(guò) FIR 濾波器后他們的時(shí)間差不變。這是很好的性質(zhì)。 (7)FIR 濾波器噪聲較小， IIR 濾波器有噪聲反饋，而且噪聲較大。宿州學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 結(jié)論 17 結(jié)論 本 文 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作了較為詳細(xì)的介紹。為實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的基本處理的功能 ， 作者采用一系列 語(yǔ)音 分析和處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)測(cè)試、運(yùn)行， 程序 比較圓滿的完成了對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的讀取與打開(kāi) ， 較好的完成了對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析。通過(guò) fft 變換 ,得出了語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖。對(duì)于濾波這一環(huán)節(jié)，論文主要是從數(shù)字濾波器入手 ，根據(jù)模擬巴特沃斯低通濾波器技術(shù)指標(biāo) Ω p,Ω s,α s,α p,編寫(xiě)代碼，設(shè)計(jì)相應(yīng)的低通 IIR 濾波器和 FIR 濾波器。 通過(guò)比較加噪前后語(yǔ)音的頻譜， 我們能看到，高于 5000Hz 的頻率噪音已被濾除；通過(guò)聲音的回放，也 能明顯的感覺(jué)到加入噪聲后回放的聲音與原始的語(yǔ)音信號(hào)有很大的不同 ,前者 有 較尖銳的干擾 噪 聲 ， 而后者噪音有所降低 。從含噪語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖中可以看出含噪聲的語(yǔ)音信號(hào)頻譜在整個(gè)頻域范圍內(nèi)分是布均勻。其實(shí)，這正是干擾所造成的。通過(guò)濾波前后的對(duì)比， FIR濾波后效果最好， IIR 濾波后的效果最差。 綜合而言，基本實(shí)現(xiàn)了濾波 功能 ，完成了各種濾波器的濾波效果比較，達(dá)到設(shè)計(jì)初衷。 本設(shè)計(jì) 所使用的函數(shù)如 wavread， fft， sound等基本 都是 Matlab中自帶的庫(kù)函數(shù)，因而 具有 操作界面簡(jiǎn)練 ， 處理速度較快 ， 占用內(nèi)存空間比較 小等特點(diǎn)。 在進(jìn)行語(yǔ)音信號(hào)處理的操作界面中，由于使用的是 Matlab，因而菜單按鍵簡(jiǎn)單、明了，每個(gè)功能只對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，省去了大型軟件的操作復(fù)雜步驟。 另外，本文中所有的程序基本都是固定結(jié)構(gòu) ，對(duì)于其他的一些不同的音頻信號(hào)，只需改變其中的相應(yīng)參數(shù)即可再次調(diào)用，因而調(diào)用快捷、方便。 同時(shí)，本設(shè)計(jì)還存在一些可以改進(jìn)的內(nèi)容， 由于程序功能比較單一，僅能進(jìn)行一般應(yīng)用條件下的語(yǔ)音信號(hào)處理 ， 因而不能進(jìn)行復(fù)雜的語(yǔ)音信號(hào)處理 ； 并且 由于所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)定位于一般條件下的語(yǔ)音信號(hào)處理，因而計(jì)算精度比較低，不能進(jìn)行精度較高的語(yǔ)音信號(hào)處理。 另外， 由于程序編寫(xiě)簡(jiǎn)單，操作界面較小，對(duì)較大物理內(nèi)存的語(yǔ)音信號(hào)文件 也 不能進(jìn)行處理 。 宿州學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 18 參考文獻(xiàn) [1] 張虎堂 .數(shù)字信號(hào)處理器 (DSP)的發(fā)展趨勢(shì)與應(yīng)用研究 [J].硅谷 .2020(23)。58 [2] 余道衡 .數(shù)字信號(hào)處理的發(fā)展與應(yīng)用 [J].世界科技研究與發(fā)展 .1999(03)。2528 [3] 蘇玉萍 ,鄭瓊瓊 ,余冬菊 .基于 MATLAB的 FIR濾波器設(shè)計(jì) [J].中國(guó)科技信息 .2020(08):1415 [4] 沈捷 ,王莉 .基于 MATLAB的圖形交互式數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) [J].電腦開(kāi)發(fā)與應(yīng)用 .2020(09):68 69. [5] 陳巍 ,相廣進(jìn) .基于 MATLAB的數(shù)字信號(hào)處理教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā) [J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊 .2020(22):3032 [6] 付青青 ,吳愛(ài)平 .基于 Matlab的語(yǔ)音信號(hào)自相關(guān)基音檢測(cè) [J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào) (自科版 ).2020(10):5859 [7] 張文 ,蔣猛 ,陳智 .基于 MATLAB的語(yǔ)音信號(hào)濾波設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J].山西電子技術(shù) .2020(02)。3336 [8] 徐靖濤 ,王金根 .基于 MATLAB的語(yǔ)音信號(hào)分析和處理 [J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ).2020(01): 1314 [9] 王靜 .基于 MATLAB的語(yǔ)音信號(hào) LPC技術(shù)分析研究 [J].微計(jì)算機(jī)信息 .2020(09):3640 [10] 張勇 ,柳玉海 .MATLAB 在 數(shù)字語(yǔ)音分析中的應(yīng)用 [J].計(jì)算機(jī)時(shí)代 .2020(02):8183 [11] 成利香 ,張桂新 .基于 MATLAB的語(yǔ)音信號(hào)加噪處理 [J].軟件導(dǎo)刊 .2020(23):3435 [12] 張恒 .基于 Matlab的小波消噪技術(shù)仿真與實(shí)現(xiàn) [J].中國(guó)西部科技 .2020(29):103107 [13] 高西全 ,丁玉美 .數(shù)字信號(hào)處理 (M).西安電子科技大學(xué)出版社 . [14] 鄭君里 .信號(hào)與系統(tǒng) .高等教育出版社 (M).宿州學(xué)院畢業(yè) 設(shè)計(jì) 致謝 19 致 謝 在本次論文設(shè)計(jì)過(guò)程中， 邵毅 老師 和中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所的蔣明曦老師 對(duì)該論文從選題 、 構(gòu)思到最后定稿的各個(gè)環(huán)節(jié)給予細(xì)心 指引與教導(dǎo) ,使我得以最終完成畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。在學(xué)習(xí)中 ,老師 們 嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度 ， 豐富淵博的知識(shí) ， 敏銳的學(xué)術(shù)思維 ， 精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風(fēng)范 ，這都 是我終生學(xué)習(xí)的楷模，導(dǎo)師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵(lì)著我。 同時(shí)，也 感謝我的 輔導(dǎo)員鄭偉 老師，謝謝他在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回?bào)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)， 也是我做人的榜樣， 向 他 表示由衷的 謝意 。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。 本文參考了大量的文獻(xiàn)資料，在 此， 也 向各學(xué)術(shù)界的前輩們 與老師們 致敬 ！ 最后，我要向百忙之中抽時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行審閱 、 評(píng)議和參與本人論文答辯的各位老師表示感謝。