基于matlab的fir濾波器語(yǔ)音信號(hào)去噪畢業(yè)設(shè)計(jì)-在線(xiàn)瀏覽
2024-08-07 18:17本頁(yè)面
【正文】 )（即當(dāng)│t│T時(shí),f(t)=0,這里T=T2T1是信號(hào)的持續(xù)時(shí)間），若其頻譜為F（ω）,則可在頻域上用一系列離散的采樣值，如式（11）： （11）采樣值來(lái)表示,只要這些采樣點(diǎn)的頻率間隔，如式（12）： （12） 采樣頻率采樣頻率，也稱(chēng)為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號(hào)中提取并組成離散信號(hào)的采樣個(gè)數(shù)，它用赫茲（Hz）來(lái)表示。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)。 采樣頻率的常用的表示符號(hào)是 fs。采樣頻率越高，即采樣的間隔時(shí)間越短，則在單位時(shí)間內(nèi)計(jì)算機(jī)得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對(duì)聲音波形的表示也越精確。這就是說(shuō)采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。到目前為止，已經(jīng)比較成熟的去噪方法比較典型的有切比雪夫去噪法、雙線(xiàn)性變換去噪法、窗函數(shù)去噪法等有名的去噪方法。（1）FIR濾波器有限長(zhǎng)單位脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器（Finite Impulse Response Digital Filter,縮寫(xiě)FIRDF）：有限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)濾波器，是數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中最基本的元件，最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)線(xiàn)性相性濾波，它可以在保證任意幅頻特性的同時(shí)具有嚴(yán)格的線(xiàn)性相頻特性，同時(shí)其單位抽樣響應(yīng)是有限長(zhǎng)的，因而濾波器是穩(wěn)定的系統(tǒng)。FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法主要分為兩類(lèi)：第一類(lèi)是基于逼近理想濾波器器特性的方法包括窗函數(shù)法、頻率采樣法、和等波紋最佳逼近法；第二類(lèi)是最優(yōu)設(shè)計(jì)法。與前面的表示形式，即相比，與不同。為了區(qū)別于幅頻響應(yīng)函數(shù)和相頻響應(yīng)函數(shù)，稱(chēng)為幅頻特性函數(shù)，稱(chēng)為相頻特性函數(shù)。在信號(hào)處理中很有實(shí)用價(jià)值（如希伯爾特變換器），這是FIRDF除了線(xiàn)性相位濾波外，還具有真正交變換作用[2]。無(wú)限長(zhǎng)單位沖激響應(yīng)（IIR）濾波器有以下幾個(gè)特點(diǎn):（1）系統(tǒng)的單位沖激響應(yīng)h(n)是無(wú)限長(zhǎng)；（2）系統(tǒng)函數(shù)H(z)在有限z平面（0|z|）；（3）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。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。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(xiě)出模擬濾波器的公式，然后通過(guò)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。FIR濾波器的設(shè)計(jì)方法有許多種，如窗函數(shù)設(shè)計(jì)法、頻率采樣設(shè)計(jì)法和最優(yōu)化設(shè)計(jì)法等。設(shè)希望逼近的濾波器的頻率響應(yīng)為，其單位脈沖響應(yīng)用表示。因此是無(wú)限長(zhǎng)非因果序列，不能直接作為FIRDF的單位脈沖響應(yīng)。窗口設(shè)計(jì)法基本步驟如下[3]： （1）構(gòu)造希望逼近的頻率響應(yīng)函數(shù)。如果要求第一類(lèi)線(xiàn)性相位FIRDF，則要求關(guān)于點(diǎn)偶對(duì)稱(chēng)。常見(jiàn)的窗函數(shù)，可以分為以下主要類(lèi)型：（1）冪窗采用時(shí)間變量某種冪次的函數(shù)，如矩形、三角形、梯形或其它時(shí)間t的高次冪；（2）三角函數(shù)窗應(yīng)用三角函數(shù)，即正弦或余弦函數(shù)等組合成復(fù)合函數(shù)，例如漢寧窗、海明窗、Kaiser窗等；（3）指數(shù)窗采用指數(shù)時(shí)間函數(shù)，例如高斯窗等。凱塞窗（Kaiser）是利用貝塞爾函數(shù)來(lái)逼近需要的理想窗，其時(shí)域函數(shù)形式如式(19)： , (19)式中， 為零階第一類(lèi)修正的貝賽爾函數(shù)，可用式(110)的級(jí)數(shù)表示。第二章 語(yǔ)音信號(hào)去噪的總體設(shè)計(jì) 語(yǔ)音信號(hào)去噪的設(shè)計(jì)流程圖 本課程設(shè)計(jì)主要是用麥克風(fēng)采集一段語(yǔ)音信號(hào)，通過(guò)進(jìn)行自編函數(shù)加入噪聲，然后采用凱塞(Kaiser)窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR濾波器，并且對(duì)這段加入噪聲的語(yǔ)音信號(hào)函數(shù)進(jìn)行濾波去噪，用繪圖的程序畫(huà)出濾波前后時(shí)域和頻域的波形圖進(jìn)行對(duì)比分析。然后調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)rand產(chǎn)生一個(gè)隨機(jī)信號(hào)，對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加噪處理，加噪過(guò)程中必須計(jì)算信號(hào)長(zhǎng)度，并產(chǎn)生和原始信號(hào)長(zhǎng)度相同的隨機(jī)信號(hào)，否則軟件將提示錯(cuò)誤。最后采用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)FIR低通濾波器實(shí)現(xiàn)對(duì)加噪信號(hào)的濾波。對(duì)濾波后的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域和頻域分析，觀察到濾波后的信號(hào)基本恢復(fù)成為原始語(yǔ)音信號(hào)，達(dá)到了濾波的目的。D:\39。播放語(yǔ)音信號(hào)可以調(diào)用函數(shù)sound（x,fs,bits）[4]。圖33原始信號(hào)和加噪信號(hào)時(shí)域圖圖34原始信號(hào)和加噪后信號(hào)的頻譜圖通過(guò)對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖與加噪后的語(yǔ)音信號(hào)頻譜圖的對(duì)比可得，加噪后語(yǔ)音信號(hào)頻率幅值發(fā)生了明顯的變化。 語(yǔ)音信號(hào)的濾波去噪用自己設(shè)計(jì)的FIR數(shù)字低通濾波
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