严忠晨毕业设计演示

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1、基于MATLAB的语音滤波器设计 论文作者： 严忠晨 指导老师： 叶彪明 班级： 电气084班 院系： 电力工程学院 学校： 南京师范大学泰州学院 语音信号的录制 MATLAB程序设计 两种数字滤波器的对比分析 论文成果论文成果 论文结构 数字信号处理1 MATLAB介绍2 数字滤波器介绍3 数字滤波器程序设计4 绪论 数字信号处理 数字信号处理 概述 数字信号处理 含义及学科 数字信号处理 系统的特点 数字信号处理 的实现方法 数字信号处理 含义 数字信号处理 学科 数字信号处理概述 什么是数字 信号处理？ 什么是数字 信号处理？ 数字信号处理，就是以数 值计算的方法对信号进行采集 、变换、

2、综合、估计与识别等 加工处理。借以达到提取信息 和便于应用的目的。 数字信号处理含义 广义的理解: 数字信号处理 技术 Digital Signal Processing DSP 狭义的理解: 数字信号处理 器 Digital Signal Processor。 数字信号处理学科 n信号的采集。 n离散信号的分析。 n离散时间线性时不变系统分析 。 n数字滤波技术。 n信号的建模。 n信号估计理论。 n谱分析理论。 n信号处理中的特殊算法。 n数字信号处理的实现。 n数字信号处理的应用。 数字信号处理特点 n精度高。 n灵活性强。 n可靠性好。 n容易大规模集成。 n时分复用。 n多维处理。

3、数字信号处理实现方法数字信号处理实现方法 通用计算机 软件 特殊用途 芯片 通用芯片 单片机 MATLAB概述 MATLAB MATLAB 简介 MATLAB 特点 MATALB 构成 MATLAB 信号处理工具 滤波器设计 与参数设置 信号频谱分析 和滤波设计工具 SPTool Signal Processing Toolbox 提供的具体功能 滤波器 设计与分析工具 FDATool MATALB简介 可交互使用 解释执行的 计算机编程 语言 直观的数学表达式 描述问题 解决工程 技术问题的 计算平台。 矩阵实验室 未来 () 主包 各类工具箱构成 MATrix LABoratory Mat

4、h Works MATALB特点 n基本数据类型是双精度的、无需定义的、下标从1开始的复数矩阵 。 n有命令行操作（像一个高级计算器）和编程执行两种使用方法，分 别适用于简单的草稿式计算和复杂的应用开发。 n绝大多数MATLAB函数的输入输出参数个数都是可变的，调用函数时 输入输出参数的个数不同，函数完成的功能会有一定的差异。 n操作界面友好，编程语言简练，算法高效准确，图形显示和数据可 视化功能强大。 n帮助系统非常完善，内容包括各个组件的入门指南、完全用户手册 和示例演示等，且有多种获取和使用帮助的简便方法。 n采用开放性结构结构设计。 MATALB构成 集成开发环境集成开发环境 数学函数

5、库数学函数库 MATLABMATLAB语语语语言言 句柄图形系统句柄图形系统 应用程序接口库（应用程序接口库（APIsAPIs）和）和MATLABMATLAB编译器编译器 Signal Processing Toolbox 提供的具体功能 n大量的信号和线性系统模型； n数字及模拟滤波器设计、分析及实现，包含幅值、相位 、零极点、脉冲响应及阶跃响应等； n方便的FFT、DCT、Hilbert及其他变换； n统计信号处理，用统计方法进行时间序列数据建模及谱 分析； n多速率信号处理； n波形生成、窗口生成，以及集成的图形界面用于滤波器 设计、分析、谱分析及信号的可视化测量。 滤波器设计与分析工具

6、FDATool FDATool主窗口 信号频谱分析和滤波设计工具 SPTool SPTool主窗口 数字滤波器概述 数字滤波器 数字滤波器 分类 数字滤波器 实现 IIR和FIR 滤波器 基本结构 数字滤波器 基本原理 数字滤波器 设计步骤 数字滤波器 主要 性能指标 IIR和FIR 滤波器 设计方法 IIR滤波器 基本结构 IIR滤波器 基本结构 IIR滤波器 设计方法 FIR滤波器 设计方法 数字滤波器概述 什么是数字 滤波器？ 什么是数字 滤波器？ 数字滤波器的实质是用一 有限精度算法实现的离散时间 线性时不变系统，以完成对信 号进行滤波处理的功能。 数字滤波器分类 功能 低通滤波器 高

7、通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 全通滤波器 各类理想数字滤波器的频率特 性 无限冲激响应 （IIR）数字滤波器 有限冲激响应 （ FIR）数字滤波器 如果按实 现的网络结 构或单位冲 激响应的时 长。怎 么分类 呢？ 数字滤波器基本原理 离散LSI系统对信号的相应过程实际上就是对信号进行滤波的过程。因此，离散LSI 系统又称为数字滤波器。 一个离散LSI系统可以用系统函数来表示： 也可以用查分方程来表示： 当 至少有一个不 为0时，则在有限z平面 上存在极点，表达的是 一个IIR数字滤波器 当 全都为0时，系 统不存在极点，表达的 是一个FIR数字滤波器 FIR数字滤波器可以看成是IIR数字

8、滤波器的ak全都为0时的一个特例。 数字滤波器实现 软、硬件实现 网络结构形式 IIR、FIR的系统函数 IIR滤波器基本结构 IIR滤波器 基本结构 直接 形式 级联 形式 并联 形式 FIR滤波器基本结构 IIR滤波器 基本结构 直接 形式 级联 形式 线性相位 形式 频率采样 形式 数字滤波器设计步骤 用一 个因果的 稳定的系 统函数逼 近性能要 求。 按 照实际 需要确 定滤波 器的性 能要求 用有限 精度的运 算实现系 统函数。 数字滤波器主要技术指标 数字滤波器 主要性能指标 特征 频率 增益与 损耗 阻尼系 数与品 质因数 灵敏度 群延时 系数 IIR滤波器设计方法 IIR滤波器

9、 设计方法 模拟原型法直接设计法参数设计法 模拟原型法 （chebyshev为例） 模拟滤波器到数字滤波器的变换 模拟域频率变换 设计模拟原型滤波器 选择滤波器阶数 利用冲激响应不变法实现的函数impinvar 低通到带阻模拟滤波器变换函数lp2bs Chebyshev型模拟滤波器原型函数cheb1ap 选择Chebyshev型滤波器阶数的函数cheb1ord FIR滤波器设计方法 IIR滤波器 基本结构 窗函数 设计法 频率采样 设计法 最优化 设计法 窗函数法 常用窗函数巴特利特窗 矩形窗 汉宁窗（FIR低通） 海明窗 凯泽窗 （FIR带阻） 布莱克窗 窗函数设计五步骤 n给定所要求的频率

10、响应函数Hd(ej) n对该频率响应函数做傅立叶逆变换，求取 理想滤波器的单位冲激响应Hd(n) n由过渡带宽和阻带最小衰减等指标要求， 选取窗函数类型及窗的长度 n求得所设计FIR滤波器的单位冲激响应 H(n) =Hd(n) *w(n) n计算频率响应函数H(ej)，并检验其是否 满足性能要求 数字滤波器的设计 程序设计比较 数字语音 图 躁声信号 图 IIR和FIR 数字滤波器 比较 IIR和FIR 数字滤波器 设计 IIR和FIR 低通数字滤波器 设计 IIR和FIR 带阻数字滤波器 设计 数字语音波形图及频谱图 程序设计 数字滤波器 语音信号采集和分析 IIR 低通 带阻 FIR 低通 带阻 两种低通滤波器的幅频特性 低通滤波器滤除白噪声前后对比 两种低通滤波器相频特性对比 加入单频噪声后语音信号图 两种带阻滤波器的幅频特性 带阻滤波器滤除单频噪声前后对比 两种带阻滤波器相频特性对比 IIR和FIR数字滤波器比较 FIR阶 数很高 IIR保 留模拟滤波 器特性，应 用很广 FIR保证 精确、格的 线性相位特 性，价格较 贵 IIR滤波器用 递归结构，反 馈支路的存在 使系统对稳定 性要求高 实际使用场合 相位要求不敏感的 场合（如语音通信等） ，选IIR滤波器 对波形上携带信息 的传输系统（如图像信 号处理、数据传输等） ，选FIR滤波器