基于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现论文 (2)

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基于MATLAB的数字滤波器的的设计论文

基于MATLAB的数字滤波器的的设计论文

基于MATLAB的数字滤波器的设计目录1引言 (1)2MATLAB简介 (2)3设计方案 (3)3.1基于MATLAB的IIR数字滤波器的设计 (3)3.1.1IIR数字滤波器的选择 (3)3.1.2IIR数字带通滤波器的设计 (4)3.1.3IIR数字滤波器MATLAB仿真结果与分析 (5)3.2基于MATLAB的FIR数字滤波器的设计 (6)3.2.1FIR数字滤波器的选择 (6)3.2.2FIR数字带通滤波器的设计 (8)3.2.3FIR数字滤波器MATLAB仿真结果与分析 (10)4IIR数字滤波器与FIR数字滤波器的比较 (12)5结论 (14)参考文献 (15)致谢 (16)摘要数字滤波器是一个离散系统。

该系统能对输入的离散信号进行处理,从而获得所需的有用信息。

现代数字滤波器的设计大体可以分为IIR和FIR两大类,可以用软件和硬件两种方法来实现,而选用MATAB信号处理工具箱为设计通用滤波器带来了极大的方便。

本文按设计指标要求设计了滤波器,其中IIR采用巴特沃什,FIR采用布莱克曼窗进行设计,得出了与之对应的幅度响应曲线和相位响应曲线,最后对IIR和FIR的实现形式和性能等方面进行比较。

关键词:MATLAB;IIR数字滤波器;FIR数字滤波器AbstractThe digital filter is a discrete system. The system can be able to handle discrete signals. So it can achieve required important information.There are two major kinds of design principle of digital filter, which are finite impulse response (FIR) and infinite impulse response (IIR). The modern digital filter can be received by two kinds of method of software and hardware. But using MATLAB signal disposing tool case to design the digital filter is more convenient and universally applied.The main body of the paper is demanded to design a digital filter according to the designing index. IIR adopts Butterworth and FIR adopts the Blackman window to design the digital filter. Finally, carry out comparison on IIR and the FIR realization and function aspect.Key words: MATLAB; IIR digital filter; FIR digital filter1引言理想滤波器就是一个让输入信号中的某些有用频谱分量无任何变化的通过,同时又能完全抑制另外那些不需要的成分的具有某种选择性的器件、网络或计算机硬件支持的计算程序。

基于Matlab的对语音信号采集处理及滤波器的设计

基于Matlab的对语音信号采集处理及滤波器的设计

目录摘要 (2)1 课程设计实现 (3)1.1整体设计思路 (3)1.2整体实现过程 (3)1.2.1 信号的采样 (3)1.2.2 语音信号的读取 (5)1.2.3 语音信号的频谱分析 (6)1.2.4 噪声信号的构建 (7)1.2.5 加入噪声的语音信号的频谱 (8)2 数字滤波器的设计 (9)2.1滤波器的设计原理 (9)2.2滤波器的性能指标 (10)2.3IIR数字滤波器设计 (10)2.4FIR数字滤波器设计 (12)2.5滤波器对信号滤波 (13)2.6语音信号回放 (17)3 心得体会 (17)4 主要参考资料.............................................................. 错误!未定义书签。

附录.................................................................................... 错误!未定义书签。

摘要MATLAB 语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件 ,它可以将声音文件变换为离散的数据文件 , 然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据 ,如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等 , 信号处理是MATLAB 重要应用的领域之一。

本课程设计介绍了基于Matlab的对语音信号采集、处理及滤波器的设计,并使之实现的过程。

理解与掌握课程中的基本概念、基本原理、基本分析方法,用Matlab进行数字语音信号处理,并阐述了课程设计的具体方法、步骤和内容。

综合运用本课程的理论知识进行频谱分析以及滤波器设计,通过理论推导得出相应结论,并利用MATLAB作为工具进行实现,从而复习巩固课堂所学的理论知识,提高对所学知识的综合应用能力,并从实践上初步实现对数字信号的处理。

关键词: MATLAB 工具信号语音采集滤波器1 课程设计实现1.1整体设计思路Matlab 语言是一种数据分析和处理功能十分强大的计算机应用软件 ,它可以将声音文件变换为离散的数据文件 , 然后利用其强大的矩阵运算能力处理数据 ,如数字滤波、傅里叶变换、时域和频域分析、声音回放以及各种图的呈现等 , 信号处理是 Matlab 重要应用的领域之一。

基于MATLAB的语音信号FIR数字滤波处理

基于MATLAB的语音信号FIR数字滤波处理

目录1 绪论 (2)2课程设计的具体实现 (4)2.1 语音信号的录制 (4)2.2 FIR滤波器的设计方法 (4)3语音信号的时频分析 (5)3.1语音信号载入MATLAB (5)3.2语音信号时域和频域分析 (6)3.3设计FIR数字滤波器 (7)3.3.1 窗函数hamming设计带通滤波器 (8)3.3.2 窗函数hanning设计带通滤波器 (9)3.3.3 窗函数Blackman设计带通滤波器 (10)3.3.4 窗函数Boxcar设计带通滤波器 (11)3.4滤波之后的时域和频域分析 (12)3.4.1 窗函数hamming设计带通滤波器滤波 (13)3.4.2 窗函数hanning设计带通滤波器滤波 (13)3.4.3 窗函数Blackman设计带通滤波器滤波 (14)3.4.4 窗函数Boxcar设计带通滤波器滤波 (15)3.5回放语音信号 (16)结论 (16)参考文献 (18)1 绪论数字信号处理是利用计算机或专用处理设备,以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理,借以达到提取信息和便于应用的目的。

它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。

具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。

数字滤波器, 是数字信号处理中及其重要的一部分。

随着信息时代和数字技术的发展,受到人们越来越多的重视。

数字滤波器可以通过数值运算实现滤波,所以数字滤波器处理精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活不存在阻抗匹配问题,可以实现模拟滤波器无法实现的特殊功能。

数字滤波器种类很多,根据其实现的网络结构或者其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即有限冲激响应( FIR,Finite Impulse Response)滤波器和无限冲激响应( IIR,Infinite Impulse Response)滤波器。

FIR滤波器结构上主要是非递归结构,没有输出到输入的反馈,系统函数H (z)在处收敛,极点全部在z = 0处(因果系统),因而只能用较高的阶数达到高的选择性。

基于MATLAB的数字滤波器设计和对语音信号的应用

基于MATLAB的数字滤波器设计和对语音信号的应用

基于MATLAB的数字滤波器设计及其对语音信号的应用指导老师学院:班级::学号:目录1 滤波器设计方法综述............................................ -2 -2滤波器设计原理及步骤.......................................... - 2 -(1)语音信号的采集......................................... - 2 -(2)语音信号的频谱分析..................................... -3 -(3)数字滤波器设计......................................... - 3 -(4)语音滤波............................................... - 6 -(5)语音回放.............................................. - 10 -3 结论......................................................... - 11 -参考文献....................................................... - 12 -1 滤波器设计方法综述数字滤波器由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。

数字滤波器的功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,以达到改变信号频谱的目的。

数字滤波器的实现方法一般有以下几种方法[1]:(l)在通用的计算机(如PC)上用软件(如c语言)实现,缺点是速度比较慢,但不要添加硬件设备,比较经济,可用于DSP算法的模拟与仿真;(2)在通用的单片机(如Mcs-51、96系列)实现,这种方法可用于一些不太复杂的数字信号处理,如数字控制等;(3)在通用的计算机系统中加上专用的加速处理机实现;(4)用通用的可编程DSP芯片实现,与单片机相比,DSP芯片具有更适合于数字信号处理的软件和硬件资源,可用于复杂的数字信号处理算法,使数字信号处理应用打开了新的局面;(5)用专用的DSP芯片实现,但其专用性强,应用起来受到很大的限制。

基于MATLAB的语音数字滤波器设计与实现.

基于MATLAB的语音数字滤波器设计与实现.

密级公开学号110989毕业设计(论文)基于MATLAB的语音数字滤波器设计与实现院(系、部):信息工程学院姓名:王燕年级:2011级专业:自动化指导教师:徐文星教师职称:副教授2015年06月20日·北京北京石油化工学院学位论文电子版授权使用协议论文《基于MATLAB的语音数字滤波器设计与实现》系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品,并已通过论文答辩。

本人系作品的唯一作者,即著作权人。

现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。

本人承诺:已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致,如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。

本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。

公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。

注:本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。

院系名称:信息工程学院作者签名:王燕学号:1109892015 年 6 月 22 号北京石油化工学院毕业设计(论文)任务书学院(系、部)信息工程学院专业自动化班级自113 学生姓名王燕指导教师/职称徐文星/副教授1.毕业设计(论文)题目基于MATLAB的语音数字滤波器设计与实现2.任务起止日期:2014年12 月22日至2015年07 月03 日3.毕业设计(论文)的主要内容与要求(含课题简介、任务与要求、预期培养目标、含原始数据及应提交的成果)课题简介根据模拟滤波器的设计原理,提出了数字滤波器的设计方法,并在MA TLAB环境下实现语音数字滤波器的设计。

数字滤波器根据其冲激响应函数的时域特性,可分为两种,即无限长冲激响应(IIR)数字滤波器和有限长冲激响应(FIR)数字滤波器。

其主要内容概括为:首先查阅语音滤波器的基本概念及原理,其中包括系统的描述、系统的传递函数、系统的模型;接着对两类滤波器的需求和设计进行分析;重点描述语音数字滤波器的设计过程,最后实现一个人机交互的滤波器。

基 于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现

基 于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现

基于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现;引言;随着信息时代和数字世界的到来,信号处理正向着数字;人耳可闻的音频带宽为20Hz— 20KHz,而语音;第1章绪论1.1研究现状;在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广;1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,;1965年单片集成运算放大器问世后,为有源滤波器;20世纪80年代技术改造一个基于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现引言随着信息时代和数字世界的到来,信号处理正向着数字化、软件化方向发展,数字信号处理已经成为当今一门极其重要的学科和技术,并且在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

数字滤波器是数字信号处理的重要基础,在对信号的滤波、检测及参数的估计等信号应用中,数字滤波器是使用最为广泛的一种线性系统。

在数字信号处理中,数字滤波器占有极其重要的地位,它具有精度高、可靠性好、灵活性大等特点。

现代数字滤波器可以用软件或硬件两种方式来实现。

软件方式实现的优点是可以通过滤波器参数的改变去调整滤波器的性能。

人耳可闻的音频带宽为20Hz —20KHz,而语音信号的带宽是不较窄的。

试验证明,语音信号只要有500Hz—3KHz的带宽就能够保持语音的清晰度。

我们只需要设计带宽为 500Hz—3KHz的语音信号滤波器用于语音信号通路中,抑制了不需要的可闻音频信号,如低频噪声(交流感应噪声,电唱机唱盘噪声等),高频噪声(磁带噪声,无线电接收机中的啸叫声等)。

或者只抑制低频和高频噪声其中的一种。

从而改善语音信号的信噪比,提高语音清晰度。

1第1章绪论 1.1 研究现状在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。

滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

1917 年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

毕业设计(论文)-基于MATLAB的fir数字滤波器的设计

毕业设计(论文)-基于MATLAB的fir数字滤波器的设计

目录摘要----------------------------------------------------------------3 引言----------------------------------------------------------------3正文----------------------------------------------------------------4一、数字滤波器的设计---------------------------------------------------------------41.1 IIR数字滤波器设计------------------------------------61.1.1脉冲响应不变法-------------------------------61.1.2双线性变换法---------------------------------81.2 FIR数字滤波器设计-----------------------------------101.2.1窗函数法------------------------------------111.2.2频率取样法----------------------------------131.2.3最优化设计法--------------------------------14二、数字滤波器的MATLAB设计-------------------------------------152.1 FIR数字滤波器的窗函数法--------------------------152.2 FIR数字滤波器的频率采样法------------------------19 2.3 FIR数字滤波器的最优设计法----------------------23设计总结-----------------------------------------------------------27 参考文献-----------------------------------------------------------27摘要:数字滤波器是数字信号处理的重要环节,数字滤波器可分为IIR和FIR两大类。

基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现

基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现
并取其中一段 i( 噪声信号的时域波形图’; te‘ U ) 从图2 中可以看出, 给出的干扰信号为一个正弦信号。 针对上面的 语音信号, 采集了 其中一段。 再对噪音信号进行 频谱变换得到其频谱图 如图2 所示, 从图中可以看出干扰信 号在2 旧 和60比 频点处有一高峰, 《比 0 X 其中20凡 正是 0 本设计所要利用的。其命令如下:
扬声器
图1 语音信号的建波示意图
1 语音信号的采集与时频分析
11 语音信号的采集 .
利用咒 机上的声卡和WI议) S N W 操作系统可以进行 数字信号的 采集。 将话筒输入 计算机的 音输入 上, 语 插口 启 动录音机。 按下录音按钮, 接着对话筒说话“ 大家好”说完 ,
5 结束语 加人噪 放的声音与原始的 声后回 语音信号有明 显的不 同, 伴随 尖 干 啸叫 从 语 信 频 其 较 锐的 扰 声。 含噪 音 号的 谱图 中 看出 含 语 号的 可以 是 噪的 音信 频谱, 0 比处 在2 0 有上高 峰, 正 干 所 的。 用B 带阻 器 波 这 是 扰 造成 当 W型 滤波 滤 后的 含噪声语音信号, 0 的噪声被成功滤除。 2 比 0
应不 变法、 线 双 性变换法、 函 窗口 数法。 本设计是用双线性
变换法设计 B W带阻型滤波器。
声 信号通常为随 机序列ห้องสมุดไป่ตู้ 便设计, 为方 在本设计中用正弦序 列代替, 扰信号构建命令如下: 干 k 11 % 定义k = :: ; 5 值 c= 0 滋 2 p‘以 k; 噪 (, i2刃, )% 声信号的函 l 1, n 数 pt 15 , : ; 画出噪 ) 1 ” % 】( : d( 5 ok 0 ( 0 声信号的 时域波形
后停止录音, 屏幕左侧将显示所录声音的长度。点击放音按 钮, 可以实现所录音的重现。以文件名“a a” dio 保存人9 j h a : \ 叭 l旧\ M T沪 翎比中。可以看到, 文件存储器的后缀默认 为. , WII W 操作系统规定的声音文件存的标 v a w 这是 N〕 S 3 准。为了进一步看出 它的特征, 再单击属性。从图中可以看 出整个文件的数据大小( 字节)它的采样频点是 80比, , 0 量 化为8 位二进制码, 编码方式为 P M( C 脉冲编码调制) 。这 几个数据格式是系统默认设定。要保存文件时, 利用了计算 机上的 A 转换器, 心 把模拟的声音信号变成了离散的量化 了的数字信号, 放音时, 它又通过 D 转换器, A / 把保存的数 字数据恢复为原来的模拟的声音信号。

基于matlab声音信号的滤波去噪处理毕业论文

基于matlab声音信号的滤波去噪处理毕业论文

基于matlab声音信号的滤波去噪处理毕业论文基于matlab声音信号的滤波去噪处理摘要滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位。

FIR数字滤波器和IIR 滤波器是滤波器设计的重要组成部分。

Matlab功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。

特别是Matlab还具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。

利用MATLAB 信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。

课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现,综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。

通过理论推导得出相应结论,再利用MATLAB作为编程工具进行计算机实现。

在设计实现的过程中,使用窗函数法来设计FIR 数字滤波器,用巴特沃斯、切比雪夫和双线性变法设计IIR数字滤波器,并利用MATLAB作为辅助工具完成设计中的计算与图形的绘制。

通过对对所设计滤波器的仿真和频率特性分析,可知利用MATLAB信号处理工具箱可以有效快捷地设计FIR和IIR数字滤波器,过程简单方便,结果的各项性能指标均达到指定要求。

ABSTRACTThe Design of Analysis and Processing Voice Signal Abstract Speech signal processing is to study the use of digital signal processing technology and knowledge of the voice signal voice processing of the emerging discipline is the fastest growing areas of information scienceone of the core technology. Transmission of information through the voice of humanity's most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of information.. Matlab language is a data analysis and processing functions are very powerful computer application software, sound files which can be transformed into discrete data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis provides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features complete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes computer interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application. The design of voice-processing software for most of the content are numerous, easy to maneuver and so on, using MATLAB7.0 comprehensive use GUI interface design, various function calls to voice signals such as frequency, amplitude, Fourier transform and filtering, the program interface concise, simple, has some significance in practice. Finally, the speech signal processing further development put forward their own views.目录摘要ABSTRACT绪论1.1研究的目的和意义1.2国内外同行的研究状况1.3本课题的研究内容和方法语音信号去噪方法的研究2.1去噪的原理2.2去噪的方法去噪和仿真的研究3.1语音文件在MATLAB平台上的录入与打开3.2 原始语音信号频谱分析及仿真3.3 加噪语音信号频谱分析及仿真3.4 去噪及仿真3.5 结合去噪后的频谱图对比两种方式滤波的优缺点总结致谢参考文献1.绪论1.1研究的目的和意义语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学,它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系,语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。

基于Matlab的语音信号滤波器的设计与实现

基于Matlab的语音信号滤波器的设计与实现

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仿真结果输出及结论
• 滤波后的输出波形明显在对应时间幅度比原语音加噪声信号的要小,
而且滤波的效果也与滤波器的选择有关,可以看出滤波器的性能差 异以及参数的调节会对滤波器产生一定的影响,并且通过回放可以 发现滤波前后的声音有变化.低通滤波后,已很接近原来的声音,人耳 几乎辨别不出 。从频谱图中我们还可以看出声音的能量信号主要集 中在低频部分,说明高频语音信号被滤出,滤波器达到既定要求。
0 0.5 1 1.5 2 2.5 x 10
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FIR带 通 滤 波 器 的 频 率 响 应
FIR低 通 滤 波 器 的 频 率 响 应 100
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Magnitude (dB)
Magnitude (dB)
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计滤波器对其进行滤波处理,对话音信号加噪声前后的频谱进行比 较分析,对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。
设计仿真过程
• 设计流程框图 • 滤波器的技术指标 • 设计源程序
流 程 框 图
原始信号时域波形图 1
1 加噪前的信号
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fuzhi n
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基于MATLAB环境的数字滤波器的设计与仿真

基于MATLAB环境的数字滤波器的设计与仿真

基于MATLAB环境的数字滤波器的设计与仿真摘要:数字滤波器是数字信号处理中最重要的工具之一。

在许多科学技术领域中广泛采用数字滤波器进行信号处理。

数字滤波器分为两类,即有限脉冲响应滤波器(FIR)和无限脉冲响应滤波器(IIR)。

数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种装置。

其功能是对输入离散信号的数字代码进行运算处理,以达到改变信号频谱的目的。

由于电子计算机技术和大规模集成电路的发展,数字滤波器已可用计算机软件实现,也可用大规模集成数字硬件实时实现。

本文针对在实际设计中要大量应用数字滤波器这一现实,对数字滤波器的基本理论、性能特点、设计方法进行了全面的分析,特别是对有限冲击响应数字滤波器(FIR)的设计进行了深入的探讨。

文章运用了MA TLAB仿真手段对数字滤波器的设计理论和设计方法方法进行了研究。

论文主要包括数字滤波器以及MATLAB在信号处理方面的概述,FIR数字滤波器设计方法的介绍,MATLAB语言仿真,以及最终结论。

本论文所采用的研究方法是仿真比较,介绍了常用滤波器的设计方法,通过MATLAB软件对各种方法分别实现仿真,然后对仿真结果进行比较。

通过对数字滤波器的理论研究为今后的实践奠定理论基础。

关键词:数字滤波器;FIR滤波器;MATLAB;仿真Design and Simulation of Digital FilterBased On MATLABAbstract: Digital filter is one of the most important parts of digital signal processing. In many fields of science and technology, it is widely used for digital signal processing. Digital filter includes finite impulse response filter(FIR) and infinite impulse response filter(IIR).Digital wave filter is a kind of installation that forms by digital multiplier, adder and the unit of delay time. Its function is to carry out operational handling for inputting the digital code of dispersed signal in order to reach the purpose that changes signal frequency spectra. Because of the development of the computer technical circuit of large scale integration digital wave filter can already realize with computer software, can also realize with the digital hardware real time of large scale integration. Digital wave filter is a dispersed time system. As digital filters, in particular FIR filters, are widely used in modern designs, this dissertation comprehensively anglicized fir’s basic theory, characters and design methodologies.In this paper, MATLAB simulation is employed to study the design theory and methods of digital filter. The summary of digital filter and MATLAB language are introduced. Method of FIR filter design, results of MATLAB simulation are described in detail as well. The common design methods of digital filter are simulated with MATLAB to find the result that I need before. It is hope that it can provide a reference for future appliance.Key Words: digital filter;FIR filter;MATLAB;simulation第一章绪论1.1 数字滤波器的现状及发展数字滤波器按单位脉冲响应的性质可分为无限长单位脉冲响应滤波器IIR和有限长单位脉冲响应滤波器FIR两种。

基于MATLAB的音频信号分析和滤波器设计

基于MATLAB的音频信号分析和滤波器设计

基于MATLAB的音频信号分析和滤波器设计一.引言分析和处理音频信号,首先要对声音信号进行采集。

Matlab的数据采集工具箱提供了一整套命令和函数,通过调用这些函数和命令,可以直接控制声卡进行数据采集。

Windows自带的录音机程序也可驱动声卡采集语音信号,并保存为wav格式文件,供matlab相关函数直接读取,写入或播放。

本文以wav格式音频信号作为分析处理的输入数据,用matlab处理音频信号的流程是:先将wav格式音频信号经wavread函数转换成matlab列数组变量,再用matlab强大的运算能力进行数据分析和处理(包括时域分析,频域分析,数字滤波等)。

滤波是信号处理中一种基本但十分重要的技术,利用滤波,可以从复杂信号中提取需要的信号,抑制不需要的信号。

所谓滤波器,就是对已知激励,可以在时域或频域产生规定响应的网络。

要使滤波器能够提取有用信号,要求滤波器对信号噪声有不同的增益,对用用信号尽量无失真放大,而对噪声尽量衰减。

数字滤波器的理论和设计方法相当成熟,设计时可选用典型的窗函数,如矩形窗,三角窗,汉宁窗,海明窗,布莱克曼窗,凯塞窗等,他们有严格的设计公式和现成的曲线和图表可供参考。

二.实验步骤1.录制一段声音文件,保存为wav文件。

2.将wav文件导入matlab中,分析其频谱。

3. 将原信号加入噪声,分析其频谱。

4. 设计一个带通滤波器。

5. 将带噪声的信号通过该滤波器,再分析其频谱,并对比频谱的变化。

三. 实验经过1. 获取音频信号用Absolute Audio Recorder 软件录制一段音频,保存为wav 格式。

2. 原始信号024681012x 104-1-0.8-0.6-0.4-0.20.20.40.60.81原信号050010001500200025003. 信号加噪024681012x 104-1.5-1-0.50.511.5024681012x 10402004006008001000120014004. 带通滤波器设计00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-2000-10001000Normalized Frequency (⨯π rad/sample)P h a s e (d e g r e e s )00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-200-150-100-50Normalized Frequency (⨯π rad/sample)M a g n i t u d e (d B )滤波器频域图5. 滤波后的信号024681012x 104-1.5-1-0.50.511.5滤波后时域图02004006008001000120000.0020.0040.0060.0080.010.0120.014滤波后频谱图。

推荐 基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现

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Design and Implementation of Speech Sounds Filter Based on MATLAB Abstract
Language is the unique function of our mankind , it inherits and records humanity history for thousands of years. Our human civilization wouldn’ t exist today if no language. Speech is the most basic form of the language and the most important message for each other to communicate, which is the most important, effective, commonly used and the most convenient form for exchanging information. Speech signal processing is an important branch of information science. The rapid development of large scale integrated technologyly and computer technology promote the development of this technology. It is an emerging discipline which is based on the study of speech signal processing. At the same time, it’ s a comprehensive multi-disciplinary field and involve a wide range of disciplines, so the speech signal processing we are studying is significant. Matlab is a kind of computer application software which is powerful for data analysis and data processing, it can sound files transformation for discrete data files, then use its strong matrix capable of handling data, such as digital filter, Fourier transform, time domain and frequency domain analysis, sound playback and various figure present etc, signal processing is an important application field of Matlab. This design was based on Matlab and finish the speech signal acquisition of digital filter, and then design for the collected voice signal to filter processing, analysis the characteristics of speech signal shows. And the acquisition of the speech signal to join different disturbed noises to join, the signal noise spectrum analysis of speech signal, aiming at the characteristics of the interference of the filter, designed different added a noise signal filtered, restore the original signal. The original speech signal, plus chirp voice signal and filter the signal after time transformation and frequency domain transform, draw their time domain waveform and frequency domain waveform graph, from visual Angle of comparative analysis filtering effect. Keywords : Speech signal ; MATLAB ; digital filters; noise

基于matlab的数字滤波器的设计及仿真

基于matlab的数字滤波器的设计及仿真
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程序编写
clearclose allwls=0.2*pi;wlp=0.35*pi;whp=0.65*pi;B=wlp-wls;N=ceil(12/0.15);wc=[wlp/pi-6/N,whp/pi+6/N];hn=fir1(N-1,wc,blackman(N));n=0:79;subplot(2,1,1);stem(n,hn,".")[h,w]=freqz(hn,1,256);subplot(2,1,2);plot(w/pi,20*log10(abs(h)));grid;
滤波器的仿真
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三个信号叠加:
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滤波后的结果:
可见FDAtool设计的滤波器滤波的效果很好!
二、MATLAB环境下FIR数字滤波器的设计
窗函数法等波纹逼近法频率采样法
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窗函数法
用窗函数法设计FIR滤波器时,先根据wc和N求出相应的理想滤波器单位脉冲响应hd(n);选择合适的窗函数w(n)来截取hd(n)的适当长度(即阶数),以保证实现要求的阻带衰减;最后得到FIR滤波器单位脉冲响应:h(n)= hd(n)*w(n).
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四、两个有趣的实验
1、利用MATLAB进行声音滤波:利用MATLAB读取wav格式的声音文件,对信号进行离散傅里叶变换,得到其频谱图,给信号加杂音,然后设计一个数字滤波器将杂音滤除,得到原音,最后比较滤波器的滤波效果。
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基于MATLAB语音信号滤波器的设计与实现

基于MATLAB语音信号滤波器的设计与实现

1、设计原理设计数字滤波器的任务就是寻求一个因果稳定的线性时不变系统,并使系统函数H(z)具有指定的频率特性。

2、设计内容:以Matlab实现语音信号的低通滤波器设计为例:(1)语音信号的采集利用Windows下的录音机,录制一段自己的话音,时间在1s内。

然后在Matlab 软件平台下,利用函数wavread对语音信号进行采样,记住采样频率和采样点数。

通过wavread函数的使用,我们很快理解了采样频率、采样位数等概念。

这里我直接采用了一段现成的.wav格式的语音信号。

(2)语音信号的频谱分析首先画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性。

程序如下:clc;clear;close all;fs=32768; %语音信号采样频率为32768,即2^15x1=wavread('qq.wav'); %读取语音信号的数据,赋给变量x1sound(x1,32768); %播放语音信号y1=fft(x1,1024); %对信号做1024点FFT变换f=fs*(0:511)/1024;figure(1);plot(x1) %做原始语音信号的时域图形title('原始语音信号');xlabel('time n');ylabel('fuzhi n'); figure(2);freqz(x1) %绘制原始语音信号的频率响应图title('频率响应图')figure(3);subplot(2,1,1);plot(abs(y1(1:512))) %做原始语音信号的FFT频谱图title('原始语音信号FFT频谱');subplot(2,1,2);plot(f,abs(y1(1:512)));title('原始语音信号频谱')xlabel('Hz');ylabel('fuzhi');波形如下:注意:原始语言信号FFT频谱和原始语言信号频谱的区别是:前者是频率为1递增的频谱,而后者是以f=fs*(0:511)/1024递增;另外,后者是在“不小于原始信号的频率(采样定理)”上完全展开的频谱。

基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现

基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现

基于MATLAB的语音信号滤波设计与实现
张文;蒋猛;陈智
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2008(000)002
【摘要】滤波器设计是数字信号处理的重要组成部分.在计算机中录入一段语音信号,通过Matlab对语音信号进行时频变换与分析,同时构造一固定频率的干扰信号,对两个信号进行合成,设计一个数字滤波器,对含噪的的语音信号进行滤波处理,在时域和频域中对信号进行分析比较.
【总页数】3页(P29-31)
【作者】张文;蒋猛;陈智
【作者单位】内江师范学院物理学与电子信息工程系,四川,内江,641112;内江师范学院物理学与电子信息工程系,四川,内江,641112;内江师范学院物理学与电子信息工程系,四川,内江,641112
【正文语种】中文
【中图分类】TP312;TN713
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1.基于Matlab的语音信号数字滤波 [J], 尹相翔;蔡雪梅
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基于MATLAB的语音信号数字滤波器的设计和实现引言随着信息时代和数字世界的到来,信号处理正向着数字化、软件化方向发展,数字信号处理已经成为当今一门极其重要的学科和技术,并且在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。

数字滤波器是数字信号处理的重要基础,在对信号的滤波、检测及参数的估计等信号应用中,数字滤波器是使用最为广泛的一种线性系统。

在数字信号处理中,数字滤波器占有极其重要的地位,它具有精度高、可靠性好、灵活性大等特点。

现代数字滤波器可以用软件或硬件两种方式来实现。

软件方式实现的优点是可以通过滤波器参数的改变去调整滤波器的性能。

人耳可闻的音频带宽为20Hz—20KHz,而语音信号的带宽是不较窄的。

试验证明,语音信号只要有500Hz—3KHz的带宽就能够保持语音的清晰度。

我们只需要设计带宽为500Hz—3KHz的语音信号滤波器用于语音信号通路中,抑制了不需要的可闻音频信号,如低频噪声(交流感应噪声,电唱机唱盘噪声等),高频噪声(磁带噪声,无线电接收机中的啸叫声等)。

或者只抑制低频和高频噪声其中的一种。

从而改善语音信号的信噪比,提高语音清晰度。

第1章绪论1.1 研究现状在近代电信设备和各类控制系统中,滤波器应用极为广泛;在所有的电子部件中,使用最多,技术最为复杂的要算滤波器了。

滤波器的优劣直接决定产品的优劣,所以,对滤波器的研究和生产历来为各国所重视。

1917年美国和德国科学家分别发明了LC滤波器,次年导致了美国第一个多路复用系统的出现。

20世纪50年代无源滤波器日趋成熟。

自60年代起由于计算机技术、集成工艺和材料工业的发展,滤波器发展上了一个新台阶,并且朝着低功耗、高精度、小体积、多功能、稳定可靠和价廉方向努力,其中小体积、多功能、高精度、稳定可靠成为70年代以后的主攻方向。

导致RC有源滤波器、数字滤波器、开关电容滤波器和电荷转移器等各种滤波器的飞速发展,到70年代后期,上述几种滤波器的单片集成已被研制出来并得到应用。

80年代,致力于各类新型滤波器的研究,努力提高性能并逐渐扩大应用围。

90年代至现在主要致力于把各类滤波器应用于各类产品的开发和研制。

当然,对滤波器本身的研究仍在不断进行。

1965年单片集成运算放大器问世后,为有源滤波器开辟了广阔的前景。

70年代初期,有源滤波器发展引人注目,1978年单片RC有源滤波器问世,为滤波器集成迈进了可喜的一步。

由于运放的增益和相移均为频率的函数,这就限制了RC有源滤波器的频率围,一般工作频率为20kHz左右,经过补偿后,工作频率也限制在100kHz以。

1974年产生了更高频的RC有源滤波器,使工作频率可达GB/4(GB为运放增益与带宽之积)。

由于R的存在,给集成工艺造成困难,于是又出现了有源C滤波器:就是滤波器由C和运放组成。

这样容易集成,更重要的是提高了滤波器的精度,因为有源C滤波器的性能只取决于电容之比,与电容绝对值无关。

但它有一个主要问题:由于各支路元件均为电容,所以运放没有直流反馈通道,使稳定性成为难题。

1982年由Geiger、Allen和Ngo提出用连续的开关电阻(SR)去替代有源RC滤波器中的电阻R,就构成了SRC滤波器,它仍属于模拟滤波器。

但由于采用预置电路和复杂的相位时钟,使这种滤波器发展前途不大。

20世纪80年代技术改造一个重大课题是实现各种电子系统全面大规模集成(LSI)。

使用最多的滤波器成为“拦路虎”,RC有源滤波器不能实现LSI,无源滤波器和机械滤波器更不用说了,于是,人们只能另辟新径。

50年代曾有人提出SCF的概念,由于当时集成工艺不过关,并没有引起人们的重视。

1972年,美国一个叫Fried的科学家发表了用开关和电容模拟电阻R,说SCF的性能只取决于电容之比,与电容绝对值无关,这样才引起人们的重视。

1979年一些发达国家单片SCF已成为商品(属于高度技术)。

现在SC技术已趋成熟。

SCF采用MOS工艺加以实现,被公认为80年代网络理论与集成工艺的一个重大突破。

当前MOS电容值一般为几皮法至100pF之,它具有(10~100)×10-6/V的电压系数与(10~100)×10-6/℃的温度系数,这两个系数几乎接近理想的境界。

SCF 具有下列一些优点:SCF可以大规模集成;SCF精度高,因为其性能取决于电容之比,而MOS电容之比的误差小于千分之一;功能多,几乎所有电子部件和功能均可以由SC技术来实现;比数字滤波器简单,因为不需要A/D、D/A转换;功能小,可以做到小于10mW。

我国广泛使用滤波器是50年代后期的事,当时主要用于话路滤波和报路滤波。

经过半个世纪的发展,我国滤波器在研制、生产和应用等方面已纳入国际发展步伐,但由于缺少专门研制机构,集成工艺和材料工业跟不上来,使得我国许多新型滤波器的研制应用与国际发展有一段距离。

在我国,1978年有的导师和在校研究生开始进行这项研究工作,真正引起人们重视是1980年以后。

1983年清华大学已制成单片SCF,工程学院与工厂联合,也研制成单片SCF。

现在关键是用MOS工艺实现SCF及推广应用问题,由于用户还不了解它,在我国SCF的应用还没有普及。

我国现有滤波器的种类和所覆盖的频率已基本上满足现有各种电信设备。

从整体而言,我国有源滤波器发展比无源滤波器缓慢,尚未大量生产和应用。

从下面的生产应用比例可以看出我国各类滤波器的应用情况:LC滤波器占50%;晶体滤波器占20%;机械滤波器占15%;瓷和声表面滤波器各占1%;其余各类滤波器共占13%。

从这些应用比例来看,我国电子产品要想实现大规模集成,滤波器集成化仍然是个重要课题。

1.2 发展趋势随着科技的发展,近些年又出现了很多新型数字滤波器(DF),在这里,对一些新型DF做一些简单介绍。

(1)自适应DF :最优控制、自适应控制和自学习控制都涉及到多参数、多变量的复杂控制系统,都属于现代控制理论研究的课题。

自适应DF具有很强的自学习、自跟踪功能。

它在雷达和声纳的波束形成、缓变噪声干扰的抑制、噪声信号的处理、通信信道的自适应均衡、远距离的回声抵消等领域获得了广泛的应用,促进了现代控制理论的发展。

自适应DF有如下一些简单算法:W—LMS算法、M—LMS算法、TDO算法、差值LMS算法和C—LMS算法。

(2)复数DF :在输入信号为窄带信号处理系统中,常采用复数DF技术。

为了降低采样率而又保存信号所包含的全部信息,可利用正交双路检波法,取出窄带信号的复包络,然后通过A/D变换,将复包络转化为复数序列进行处理,这个信号处理系统即为复数DF。

它具有许多功能:MTI雷达中抑制具有卜勒频移的杂波干扰;数字通信网与模拟通信网之间多路TDM/FDM信号变换复接……(3)多维DF :在图像处理、地震、石油勘探的数据处理中都用到多维DF (常用是二维DF),多维DF的设计,往往将一维DF优化设计直接推广到多维DF中去。

对于模糊和随机噪声干扰的二维图像的处理,多维DF也能发挥很好的作用。

此外,还有波DF,它便于实现大规模集成,便于无源和有源滤波网络的数字模拟。

因此,正受到人们的重视和加以研究。

对于DF有待研究的课题有:系数灵敏度、舍入噪声和极限环、多维逆归滤波器的稳定性、各种硬件和软件实现DF的研究等等。

总之,DF在数字信号处理技术中占有极为重要的地位,对于它的研究、生产和应用等工作均是很有意义的。

为适应各种需要,出现了一批新型滤波器,这里介绍几种已得到广泛应用的新型滤波器。

(1)电控编程CCD横向滤波器(FPCCDTF):电荷耦合器(CCD)固定加权的横向滤波器(TF)在信号处理中,其性能和造价均可与数字滤波器和各种信号处理部件媲美。

这种滤波器主要用于自适应滤波;P-N序列和Chirp波形的匹配滤波;通用化的频域滤波器及相关积运算;语音信号和相位均衡;相阵系统的波束合成和电视信号的重影消除等均有应用。

当然,更多的应用有待进一步开拓。

总之,FPCCDTF是最有希望的发展方向。

(2)晶体滤波器:它是适应单边带技术而发展起来的。

在20世纪70年代,集成晶体滤波器的产生,使它的发展产生一个飞跃。

近十年来,晶体滤波器致力于下面一些研究:实现最佳设计,除具有优良的选择外,还具有良好的时域响应;寻求新型材料;扩展工作频率;改造工艺,使其向集成化发展。

它广泛应用于多路复用系统中作为载波滤波器,在收发信中,单边带通信机中作为选频滤波器,在频谱分析仪和声纳装置中作为中频滤波器。

(3)声表面滤波器:它是理想的超高频器件。

它的幅频特性和相位特性可以分别控制,以达到要求,而且它还有体积小,长时间稳定性好和工艺简单等特点。

通常应用于:电视广播发射机中作为残留边带滤波器;在彩色电视接收机中调谐系统的表面梳形滤波器。

此外,在国防卫星通信系统中已广泛采用。

声表面滤波器是电子学和声学相结合的产物,而且可以集成,所以,它在所有无源滤波器中最有发展前途的。

随着电子工业的发展,对滤波器的性能要求越来越高,功能也越来越多,并且要求它们向集成方向发展。

我国滤波器研制和生产与上述要求相差甚远,为缩短这个差距,电子工程和科技人员负有重大的历史责任。

第2章MATLAB概述2.1 MATLAB的诞生与发展MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

20世纪70年代,美国新墨西哥大学计算机科学系主任Cleve Moler为了减轻学生编程的负担,用FORTRAN编写了最早的MATLAB。

1984年由Little、Moler、Steve Bangert合作成立了的MathWorks公司正式把MATLAB推向市场。

到20世纪90年代,MATLAB已成为国际控制界的标准计算软件。

其版本更新如表2-1所示。

表2-1 MATLAB版本更新表2.2 MATLAB的基本功能及其应用MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。

MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多,并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。

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