基于matlab的fir濾波器語(yǔ)音信號(hào)去噪_畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-09-04 15:23本頁(yè)面
【正文】 后對(duì)時(shí)域波形進(jìn)行傅里葉變換得到頻域波形，繪圖并將加噪前后信號(hào)的時(shí)域波形和頻域波形語(yǔ)音信號(hào)的采集 ，畫時(shí)域和頻域 圖 加入隨機(jī)噪聲 對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，畫出時(shí)域和頻域波形圖 用 Kaiser 窗設(shè)計(jì) FIR 濾波器 畫出其頻率響應(yīng) 用 FIR 濾波器對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波 畫出語(yǔ)音信號(hào)濾波前后波形并且進(jìn)行比較分析 開(kāi)始 結(jié)束 7 分別作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)加噪后的語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形比原始語(yǔ)音信號(hào) 要模糊得多，頻率也出現(xiàn)了明顯的變化。 語(yǔ)音信號(hào)去噪的設(shè)計(jì)流程圖如下圖 31 所示： 圖 31語(yǔ)音信號(hào)去噪的設(shè)計(jì)流程圖 語(yǔ)音信號(hào)去噪的設(shè)計(jì)流程的 介紹 首先是 用麥克風(fēng)采集一段語(yǔ)音信號(hào) ，將該 語(yǔ)音信號(hào)作為分析的對(duì)象， 用 程序繪制原始語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域和頻域波形，觀察波形得出語(yǔ)音信號(hào)的通帶頻率和阻帶頻率，為后面濾波器的設(shè)計(jì)提供參數(shù)。 ? ? ? ???? ????????120 !21 nnnxxI (110) 凱塞 窗（ Kaiser）的幅度 如式（ 111）所示 ： ? ? ? ? ? ?? ?????212 c o s20NN nnW ???? (111) 由公式可知，凱塞 窗的 β 值與貝賽爾函數(shù)級(jí) 數(shù)項(xiàng)數(shù) n是 兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)，但都會(huì)對(duì)凱塞窗造成影響。 其性能如表 11所示： 表 11 常見(jiàn)窗函數(shù)性能表 名稱 濾波器過(guò) 渡帶寬 最小阻帶衰減 名稱 濾波器 過(guò)渡帶寬 最小阻帶衰減 矩形 巴特利特 M 108dB 漢寧 漢明 布萊克曼 11π/M 74dB BLACKMANHARRIS M 109dB 5 本設(shè)計(jì)采用的是凱塞窗 （ Kaiser） 設(shè)計(jì)的濾波器，凱塞 窗（ Kaiser） 通過(guò)改變參數(shù)可以達(dá)到不同的性能，正由于其優(yōu)良的窗函 數(shù)特性，廣泛應(yīng)用于高通、低通、帶通、帶阻等各種濾波器的設(shè)計(jì)。而 ??nhd 關(guān)于 ??n 點(diǎn)偶對(duì)稱，所 ? ? 21?? N? ，同時(shí)要求 ??n? 關(guān)于 ? ?21?N點(diǎn)偶對(duì)稱。以低通線性相位 FIRDF 設(shè)計(jì)為例，一般選擇? ??jdeH 為線性理想低通濾波器，即 ? ????? ,0 , ??? jjd eeH ??? ?? ??? ||||cc （ 17） （ 2）加窗得到 FIRDF 的單位脈沖響應(yīng) ??nh ， ? ? ? ? ? ?nnhnh d ?? （ 18） 式中， ??n? 稱為窗口函數(shù)，其長(zhǎng)度為 N 。窗口設(shè)計(jì)法就是截取 ??nhd 為有限長(zhǎng)的一段因果序列，并用合適的窗口函數(shù)進(jìn)行加 權(quán)作為FIRDF 的單位脈沖響應(yīng) ??nh 。為了設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便，通常選擇 ? ??jdeH 為具有片段常數(shù)特性的理想濾波器。窗口設(shè)計(jì)法的 基本思想是用 FIRDF 逼近希望的濾波特性。 窗口設(shè)計(jì)法 本設(shè)計(jì)采用凱塞（ Kaiser）窗函數(shù)法設(shè)計(jì) FIR數(shù)字低通濾波器。 同時(shí)， IIR數(shù)字濾波器在設(shè)計(jì)上可以借助成熟的模擬濾波器 的成果，巴特沃斯 (Butterworth)濾波器、切比雪夫 (Chebyshev)濾波器、橢圓 (Cauer)濾波器、貝塞爾 (Bessel)濾波器等，這些典型的濾波器各有特點(diǎn)。 IIR 濾波器 采用遞歸型結(jié)構(gòu)，即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。 （ 2） IIR 濾波器 從離散時(shí)間來(lái)看，若系統(tǒng)的單位抽樣 (沖激 )響應(yīng)延伸到無(wú)窮長(zhǎng)，稱之為“無(wú)限長(zhǎng)單位 沖激響應(yīng)系統(tǒng)”，簡(jiǎn)稱為 IIR 系統(tǒng)。 3 第一類線性相位 FIRDF 的相位特性函數(shù)是 ? 的嚴(yán)格線性函數(shù) 如式 （ 15） ： ? ? ???? ? （ 15） 第二類線性相位 FIRDF 的相位特性 函數(shù)如 式（ 16） ： ? ? ????? 0? （ 16） 式中， ? 是常數(shù)， 0? 是起始相位。 ???? 與 ???? 不同。設(shè) FIRDF 的單 位脈沖響應(yīng) ??nh 的長(zhǎng)度為 N ，則其頻率響應(yīng)函數(shù) 如式（ 13） ： ? ? ? ?????10Nnnjj enheH ?? （ 13） 一般將 ? ??jeH 表示成如式 （ 14） ： ? ? ? ? ? ???? ? jgj eHeH ? （ 14） 式中， ? ??gH 是 ? 的實(shí)函數(shù)（可以去負(fù)值）。因此， FIR 濾波器在通信、圖像處理、模式識(shí)別等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。下面分別對(duì)濾波器中比較有代表性的 FIR 和 IIR 濾波器做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。 數(shù)字濾波器 的基本理論和 設(shè)計(jì)的基本原理 數(shù)字濾波器的類型 數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)取得了很大的成績(jī)。采樣頻率與聲音頻率之間有一定的關(guān)系， 根據(jù)采樣定理 ，只有采樣頻率高于聲音信號(hào)最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號(hào)表示的聲音還原成為原來(lái)的聲音。 通俗的講采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、音調(diào)，衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。 采樣頻率只能用于周期性采樣的采樣器，對(duì)于非周期性采樣的采樣器沒(méi)有規(guī)則
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