《语音信号的数字滤波处理》由会员分享，可在线阅读，更多相关《语音信号的数字滤波处理（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目录一 绪论.21.1设计目的.21.2 设计内容.21.3 设计题目.3二 设计指标要求.3三 预习题.43.1线性卷积.43.2FFT快速卷积.63.3圆周卷积.83.4采样定理演示.11四 课程设计原理.134.1巴特沃斯低通滤波器 .134.2用窗函数法设计FIR滤波器.14五 设计的步骤和过程.155.1设计方案.155.2设计步骤.16六 用巴特沃斯设计IIR滤波器.306.1巴特沃斯低通滤波器.196.2巴特沃斯带通滤波器.206.3巴特沃斯高通滤波器.23七 用hamming窗设计FIR滤波器.257.1blackman高通滤波器.25 7.2blackman低通滤波器.267
2、.3blackman带通滤波器.28八 心得体会.30参考文献. 31附录A巴特沃斯低通滤波器程序. .32附录B巴特沃斯高通滤波器程序. 34附录C巴特沃斯带通滤波器程序. 37附录D：blackman高通滤波器程序.40附录E：blackman低通滤波器程序 42附录F：blackman带通滤波器程序 44 一 绪论 在本次数字信号处理实习过程中，需要我们用自己设计的数字滤波器分别对被不同噪声污染的信号进行滤波。 数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。而且数字滤波是数字信号处理的重要内容，对于IIR数字滤波器的设计，我们需要借助模拟原型滤波器，再将模拟滤波器转化为数字滤波器，文中采用的设计
3、方法是脉冲响应不变法、双向性变换法和完全函数设计法；对于FIR数字滤波器的设计，可以根据所给定的频率特性直接设计，文中采用的设计方法是窗函数法。根据IIR滤波器和FIR滤波器的特点，在MATLAB坏境下分别用双线性变换法设计IIR和用窗函数设计FIR数字滤波器，并对采集的语音信号进行分析，最后给出了IIR和FIR对语音滤波的效果。 数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。而且数字滤波是数字信号处理的重要内容，对于IIR数字滤波器的设计，我们需要借助模拟原型滤波器，再将模拟滤波器转化为数字滤波器，文中采用的设计方法是脉冲响应不变法、双向性变换法和完全函数设计法；对于FIR数字滤波器的设计，可以根据
4、所给定的频率特性直接设计，文中采用的设计方法是窗函数法。根据IIR滤波器和FIR滤波器的特点，在MATLAB坏境下分别用双线性变换法设计IIR和用窗函数设计FIR数字滤波器，并对采集的语音信号进行分析，最后给出了IIR和FIR对语音滤波的效果。 Digital filter can be divided into two categories: IIR and FIR. And the digital filter is an important part of digital signal processing, for the design of IIR digital filter, w
5、e need the help of analog prototype filter, and then the analog filter transformation digital filter and the design method is pulse response method, two-way transformation method and full function design method; for the design of FIR digital filter can according to the given the frequency characteri
6、stics of the direct design, the design method is the window function method. According to the characteristics of IIR filter and FIR filter, in the bad environment of the MATLAB respectively with bilinear transform design method of IIR and using window function design FIR digital filter and on the ac
7、quisition of the speech signal analysis, finally gives the IIR and FIR filtering of the speech.1.1设计目的此次课程设计的目的是为了让我们综合运用数字信号处理和MATLAB去设计语音信号去噪的数字滤波器，使学生加强自身通过实践发现问题，探讨问题从而解决问题的能力。不但能够使学生对这门课程有更加深入的了解与运用而且能够让学生学会自主设计的具体步骤和方法，提高自我创新的能力，提高实际应用水平。1.2 设计内容（1）设计卷积运算的演示程序可输入任意两个序列x1(n)、x2(n)，指定x1(n)为自己的学号
8、, x1(n)=2,0,1,15,7,0,5,0,2,1,2例如x2(n)= 1, 2.43, 6.17,12.93,22.17,32.25,40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 132.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43,1.0000。分别动态演示两个序列进行线性卷积x1(n)x2(n)和圆周卷积x1(n)x2(n)的过程；要求分别动态演示翻转、移位、乘积、求和的过程；圆周卷积默认使用两个序列中的最大长度，但卷积前可以指定卷积长度N用以进行混叠分析；改变圆周卷积长度N，根据实验结果分析2类卷积的关系。 在计算机操作系统下选一段声音文件(XP系统在“C:
9、WINDOWSMedia”)，读取文件取10ms的声音数据产生时域序列x1(n),序列内容自定义。利用x2(n)= 1, 2.43, 6.17,12.93,22.17,32.25,40.88, 45.87, 45.87, 40.88, 32.25, 22.17, 12.93, 6.17, 2.43,1。利用FFT实现快速卷积，验证时域卷积定理，并与直接卷积进行效率对比（验证时采用matlab子函数）。（2）编写程序演示采样定理（时域采样、频谱周期延拓），同时演示采样频率小于2fc时，产生的混叠效应对下面连续信号进行采样：，A为幅度因子，a为衰减因子，为模拟角频率，其中n为学号(例如，王墨同学n
10、=23)，要求输入采样频率fs（根据程序处理需要指定范围）后，在时域演示信号波形、采样脉冲及采样后信号；在频域演示不同采样频率下对应信号的频谱。1.3设计题目利用Windows下的录音机或其他软件，进行语音信号的采集（*.wav）；语音信号的频谱分析，画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；产生噪声信号并加到语音信号中，得到被污染的语音信号，并回放语音信号；污染信号的频谱分析，画出被污染的语音信号时域波形和频谱； 根据有关的频谱特性，采用间接法设计IIR数字滤波器，并画出相应滤波器的幅频、相频图（设计3个IIR滤波器）a. 模拟滤波器类型：巴特沃思滤波器（低通、带通、高通）b总体要求：Matla
11、b原程序+仿真波形+技术指标 根据有关的频谱特性，采用直接法设计FIR数字滤波器，并画出相应滤波器的幅频、相频图（设计3个FIR滤波器）a. 滤波器类型：hamming窗（低通、带通、高通）b总体要求：Matlab原程序+仿真波形+技术指标+窗函数 用自己设计的这些滤波器分别对被不同噪声污染的信号进行滤波用自己设计的这些滤波器分别对被不同噪声污染的信号进行滤波；分析得到信号的频谱，画出滤波后信号的时域波形和频谱，并对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化；回放语音信号。二 设计指标要求1. 掌握数字信号处理的基本概念，基本理论和基本方法。2. 熟悉离散信号和系统的时域特性。3. 掌握序列快速傅
12、里叶变换方法。4. 学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。5. 掌握利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。6. 掌握滤波器的网络结构。三 预习题3.1 线性卷积x1(n)=2,0,1,2,5,7,0,5,0,2,2,5,x2(n)= 2,4,5,6,2,7,4,8,9,6,4,8,3,5,7,8 ，其线性卷积动态演示Matlab程序如下：clf;n1=1:40;n2=1:40;x1=zeros(1,12),2,0,1,2,5,7,0,5,0,2,2,5,zeros(1,16); x2=zeros(1,12),2,4,5,6,2,7,4,8,9,6,4,8,3,5,7,8,zeros(1,12);x11=zeros(size(x1);subplot(3,1,1)stem(n1,x1)subplot(3,1,2)stem(n2 ,x2)pause(2);for i=1:24 x11(i)=x1(25-i);endfor i=25:40 x11(i)=0;endsubplot(3,1,1)stem(n1,x11);pause(2)x3=zeros(size(x11);for i=1:28x11=zeros(1,1),x11(1:(40-1);x3(i)=sum(x11.*x2);subplot(3,1,1)stem(n1,x11)subpl
