基于matlab的fir濾波器語音信號去噪

《基于matlab的fir濾波器語音信號去噪》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。

1、*****************實踐教學(xué)******************蘭州理工大學(xué)計算機與通信學(xué)院2013年春季學(xué)期《信號處理》課程設(shè)計題目：基于MATLAB的FIR濾波器語音信號去噪專業(yè)班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：成績：摘要本次課程設(shè)計是基于MATLAB的FIR濾波器語音信號去噪，在設(shè)計過程中，首先錄制一段不少于10秒的語音信號，并對錄制的信號進行采樣；其次使用MATLAB會出采樣后的語音信號的時域波形和頻譜圖；然后在給原始的語音信號疊加上噪聲，并繪出疊加噪前后的時域圖及頻譜圖；再次設(shè)計FIR濾波器，針對語音信號

2、的性質(zhì)選取一種適合的窗函數(shù)設(shè)計濾波器進行濾波；最后對仿真結(jié)果進行分析。設(shè)計出的濾波器可以滿足要求。關(guān)鍵詞:FIR濾波器；語音信號；MATLAB仿真目錄一FIR濾波器設(shè)計的基本原理11.1濾波器的相關(guān)介紹11.1.1數(shù)字濾波器的概念11.1.2IIR和FIR濾波器11.2利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器11.2.1窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的基本思想11.2.2窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的步驟21.2.2窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的要求21.2.3常用窗函數(shù)的性質(zhì)和特點31.2.4語音處理中的采樣原理3二語音信號去噪實現(xiàn)框圖5三詳細(xì)設(shè)

3、計73.1信號的采集73.2語音信號的讀入與打開73.3語音信號的FFT變換83.4含噪信號的合成93.5FIR濾波器的設(shè)計103.6利用FIR濾波器濾波113.7結(jié)果分析14總結(jié)15參考文獻15附錄17致謝21一FIR濾波器設(shè)計的基本原理1.1濾波器的相關(guān)介紹1.1.1數(shù)字濾波器的概念數(shù)字濾波器(Digital?Filter，簡稱為DF)是指用來對輸入信號進行濾波的硬件和軟件。所謂數(shù)字濾波器，是指輸入、輸出均為數(shù)字信號，通過一定運算關(guān)系改變輸入信號所含頻率成分的相對比例或者濾除某些頻率成分的器件。數(shù)字濾波器和模擬濾波器相

4、比，因為信號的形式和實現(xiàn)濾波的方式不同，數(shù)字濾波器具有比模擬濾波器精度高、穩(wěn)定、體積小、重量輕、靈活、不要求阻抗匹配等優(yōu)點。一般用兩種方法來實現(xiàn)數(shù)字濾波器:一是采用通用計算機，把濾波器所要完成的運算編成程序通過計算機來執(zhí)行，也就是采用計算機軟件來實現(xiàn);二是采用實際專用的數(shù)字處理硬件。[1]?1.1.2IIR和FIR濾波器數(shù)字濾波器在數(shù)字信號處理的各種應(yīng)用中發(fā)揮著十分重要的作用。它是通過對采樣數(shù)據(jù)信號進行數(shù)學(xué)運算處理來達到濾波的目的。數(shù)字濾波器從實現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者從單位脈沖響應(yīng)可分為無限脈沖響應(yīng)（IIR）濾波器和有限脈沖響應(yīng)

5、（FIR）濾波器。FIR濾波器的設(shè)計方法和IIR濾波器的設(shè)計方法有很大的不同，F(xiàn)IR濾波器設(shè)計任務(wù)是選擇有限長度的h(n),使傳輸函數(shù)H（ejw）滿足技術(shù)要求，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器設(shè)計的方法有三種，第一種是窗函數(shù)法，第二種是頻率采樣法，第三種是切比雪夫等波逼近法。從性能上說，IIR濾波器以非線性相位為代價以較低的階數(shù)獲得較高的選擇性。而FIR濾波器想要獲得相同的選擇性階數(shù)是IIR濾波器的5-10倍，結(jié)果成本較高、信號時延也較大：從結(jié)構(gòu)上說，IIR采用遞歸結(jié)構(gòu)，F(xiàn)IR采用非遞歸結(jié)構(gòu)；從設(shè)計工具上說；IIR可以借助于模擬濾波器的成

6、果，F(xiàn)IR濾波器一般采用沒有封閉形式的設(shè)計公式；從使用場合上來看，在對相位要求不敏感的場合，如語音通訊等，選用IIR較為合適，可以充分發(fā)揮經(jīng)濟高效的特點。對圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)纫圆ㄐ螖y帶信息的系統(tǒng)，使用FIR較好。1.2利用窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器1.2.1窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的基本思想窗函數(shù)法的基本思想是要選取某一種合適的理想頻率選擇性濾波器，這種濾波器總是有一個非因果，無限長的脈沖響應(yīng)，然后將它的脈沖響應(yīng)截斷（或加窗）以得到一個線性相位和因果的FIR濾波器，因為必須設(shè)計一個因果可實現(xiàn)的FIR濾波器。[1]21需要注

7、意的是，數(shù)字濾波器的傳輸函數(shù)H(ejw)都是以2π為周期的，濾波器的低通頻帶處于2π的整數(shù)倍處，而高頻頻帶處于π的奇數(shù)被附近，這一點和模擬濾波器是有區(qū)別的。因為錄制的語音信號是模擬信號，要想使用數(shù)字濾波器對疊加了噪聲的信號進行濾波，則在設(shè)計數(shù)字濾波器之前首先要進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。1.2.2窗函數(shù)法設(shè)計FIR濾波器的步驟主要設(shè)計步驟為：（1）根據(jù)技術(shù)要求確定待求FIR濾波器的單位取樣響應(yīng)hd(n)。如果給出待求FIR濾波器的頻率響應(yīng)為Hd(ejw),那么單位取樣響應(yīng)使用（1-1）[1]的公式求出：Hd(n

8、)=1/2Hd(ejw)ejwdw(1-1)(2)?據(jù)過渡帶寬及阻帶衰減要求，選擇窗函數(shù)的類型并估計窗口長度N（或階數(shù)M=N-1），窗函數(shù)類型可根據(jù)最小阻帶衰減As獨立選擇，因為窗口長度N對最小阻帶衰減As沒有影響，在確定窗函數(shù)類型以后，可根據(jù)過渡帶寬小于給定指標(biāo)確定所擬用的窗函數(shù)的窗口長度N，設(shè)待求濾