語音信號(hào)濾波去噪——使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器-展示頁
2025-08-07 13:13本頁面
【正文】 雙線性變換法是使數(shù)字信號(hào)濾波器的頻率響應(yīng)與模擬濾波器的頻率響應(yīng)相似的一種變換方法。 Ωc—有效通帶截止頻率 切比雪夫?yàn)V波器的振幅平方函數(shù)為 (21) 式中列波維其切比雪夫?yàn)V波器和理想濾波器的頻率響應(yīng)曲線之間的誤差最小，但是在通頻帶內(nèi)存在幅度波動(dòng)。在通帶波動(dòng)的為“I型切比雪夫?yàn)V波器”，在阻帶波動(dòng)的為“II型切比雪夫?yàn)V波器”。有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或圖表可查，在設(shè)計(jì)一個(gè)IIR數(shù)字濾波器時(shí)，我們根據(jù)指標(biāo)先寫出模擬濾波器的公式，然后通過一定的變換，將模擬濾波器的公式轉(zhuǎn)換成數(shù)字濾波器的公式。同一種系統(tǒng)函數(shù)H（z）可以有多種不同的結(jié)構(gòu)，基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有直接Ⅰ型、直接Ⅱ型、級(jí)聯(lián)型、并聯(lián)型四種，都具有反饋回路。（1）無限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn):（2）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無限長(zhǎng)；（3）系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限z平面（0∞）；結(jié)構(gòu)上存在著輸出到輸入的反饋，也就是結(jié)構(gòu)上是遞歸型的。2 設(shè)計(jì)原理用麥克風(fēng)采集一段語音信號(hào)，繪制波形并觀察其頻譜，給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用雙線性變換法設(shè)計(jì)的一個(gè)滿足指標(biāo)的切比雪夫I型濾波器，對(duì)該語音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。它不僅是一個(gè)在各類工程設(shè)計(jì)中便于使用的計(jì)算工具，而且也是一個(gè)在數(shù)學(xué)、數(shù)值分析和工程計(jì)算等課程教學(xué)中的優(yōu)秀的數(shù)學(xué)工具，在世界各地的高和大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，適用于Windows、UNIX等多種系統(tǒng)平臺(tái)。MATLAB是美國MathWorks公司生產(chǎn)的一個(gè)為科學(xué)和工程計(jì)算專門設(shè)計(jì)的交互式大型軟件，是一個(gè)可以完成各種精確計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的、可視化的、強(qiáng)大的計(jì)算工具。（4）獨(dú)立完成課程設(shè)計(jì)并按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（2）設(shè)計(jì)完后應(yīng)檢查其頻率響應(yīng)曲線是否滿足指標(biāo)。開設(shè)課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的主要目的是通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件仿真、程序安排與調(diào)試、寫實(shí)習(xí)報(bào)告等步驟，使學(xué)生初步掌握工程設(shè)計(jì)的具體步驟和方法，提高分析問題和解決問題的能力，提高實(shí)際應(yīng)用水平。本課程設(shè)計(jì)的目的是為了讓學(xué)生綜合數(shù)字信號(hào)處理和MATLAB并實(shí)現(xiàn)一個(gè)較為完整的小型濾波系統(tǒng)。這當(dāng)中就有一個(gè)嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)、一絲不茍的科學(xué)精神的培養(yǎng)，又有一個(gè)不怕失敗、百折不饒品格的鍛煉。 關(guān)鍵詞 濾波去噪；切比雪夫I型IIR濾波器；雙線性變換法；MATLAB1 引 言本課程設(shè)計(jì)主要利用麥克風(fēng)采集一段8000Hz的單聲道語音信號(hào)，并繪制波形觀察其頻譜，再用MATLAB利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器，將該語音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理。然后給定相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，用雙線性變換法設(shè)計(jì)的一個(gè)滿足指標(biāo)的切比雪夫I型IIR濾波器，對(duì)該語音信號(hào)進(jìn)行濾波去噪處理，比較濾波前后的波形和頻譜并進(jìn)行分析。 語音信號(hào)濾波去噪——使用脈沖響應(yīng)不變法設(shè)計(jì)的巴特沃斯濾波器 摘 要 本課程設(shè)計(jì)是利用雙線性變換法設(shè)計(jì)的切比雪夫I型濾波器對(duì)語音信號(hào)濾波去噪。用windows工具中的錄音機(jī)采集一段自己說的話（語音信號(hào)），用wavread函數(shù)求出語音信號(hào)的三個(gè)參數(shù)，對(duì)錄制的話（語音信號(hào)）進(jìn)行讀取，并繪制其時(shí)域和頻域圖；然后給語音信號(hào)加噪聲，再對(duì)加了噪聲之后的信號(hào)做傅立葉變換，繪制出時(shí)域和頻域波形。通過分析濾波前后語音信號(hào)的時(shí)域圖和頻域圖發(fā)現(xiàn)，噪聲基本被濾掉，然后播放濾波后的語音文件，發(fā)現(xiàn)噪聲基本被消除。 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)是教學(xué)的最后一個(gè)步驟，課程設(shè)計(jì)有利于基礎(chǔ)知識(shí)的理解，我們掌握了基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，但是要真正接觸才能真正理解課程的深入部分；還有利于邏輯思維的鍛煉，在許多常規(guī)學(xué)科的日常教學(xué)中，我們不難發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)現(xiàn)象，不少學(xué)生的思維常常處于混亂的狀態(tài)，寫起作文來前言不搭后語，解起數(shù)學(xué)題來步驟混亂，這些都是缺乏思維訓(xùn)練的結(jié)果，所以我們可以通過實(shí)踐來分析問題、解決問題、預(yù)測(cè)目標(biāo)等目的；同時(shí)也有利于與其他學(xué)科的整合，例如我們這次的課程設(shè)計(jì)就要運(yùn)用MATLAB軟件的幫助才能實(shí)現(xiàn)；最重要的有利于治學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)，在課程設(shè)計(jì)中，我們可能經(jīng)常犯很多小錯(cuò)誤，可能要通過好幾次的反復(fù)修改、調(diào)試才能成功，但這種現(xiàn)象會(huì)隨著學(xué)校的深入而慢慢改觀?！稊?shù)字信號(hào)處理》課程設(shè)計(jì)是在學(xué)生完成數(shù)字信號(hào)處理和MATLAB的結(jié)合后的基本實(shí)驗(yàn)以后開設(shè)的。這一點(diǎn)與驗(yàn)證性的基本實(shí)驗(yàn)有本質(zhì)性的區(qū)別。 課程設(shè)計(jì)的要求（1）濾波器指標(biāo)必須符合工程設(shè)計(jì)。（3）處理結(jié)果和分析結(jié)論應(yīng)該一致，而且應(yīng)符合理論。 設(shè)計(jì)平臺(tái)。它集圖示和精確計(jì)算于一身，在應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理、化工、機(jī)電工程、醫(yī)學(xué)、金融和其他需要進(jìn)行復(fù)雜數(shù)值計(jì)算的領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。MATLAB作為一種科學(xué)計(jì)算的高級(jí)語言之所以受歡迎
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