数字信号处理的课程设计---数字滤波器的设计：歌曲中的人声抑制
通信工程专业本科毕业论文语音信号去噪——数字滤波器的设计
语音信号去噪 ——数字滤波器的设计摘要：在现代各种通信系统中，由于自然界中的各种各样的复杂噪声不免会掺杂在其中，数字信号处理这门经典学科恰好能够解决这个问题，其中最通用的方法就是利用滤波器来滤除这些杂波噪声，FIR 数字滤波器就是滤波器设计的基本部分。
本论文研究的主要内容就是基于Matlab 软件仿真设计一个数字滤波器，将掺杂在语音信号中的高频噪音消除，在此将分析消除高频噪音前后语音信号的时域及频域特性，对比分析即可验证滤波前后特性差别。
在本课题中，将利用简单的窗函数法来设计FIR 数字滤波器，通过Matlab 仿真说明所设计滤波器的正确性。
仿真说明所设计滤波器的正确性。
通过这次毕业设计，通过这次毕业设计，将会进一步理解语音信号原理分析及滤波处理，为更好的设计滤波器打好基础。
波处理，为更好的设计滤波器打好基础。
关键词：Matlab ；窗函数法；FIR 数字滤波器数字滤波器 Remove noise in the speech signal ————the design of digital filter the design of digital filter Abstract ：In modern communication systems, a variety of complex noise may mix in the nature of sounds. The classic disciplines of the digital signal processing can solve this problem, one of the most common method is to use a filter to filter those clutter noise. FIR digital filter is the basic part part of of of filter filter filter design. design. The The main main main research research research content content content of of of this this this paper paper paper is is is based based based on on on Matlab Matlab Matlab software software software simulation simulation simulation to to design a digital filter, in which to cancel the high frequency noise of the speech signal, then it will eliminate the high high frequency frequency frequency noise noise noise and and and the the the speech speech speech signals signals signals from from from time time time domain domain domain and and and frequency frequency frequency domain domain domain characteristics characteristics characteristics in in in this this analysis analysis before before before and and and after, after, after, and and and analysis analysis analysis the the the differences differences differences test test test the the the filtering filtering filtering characteristics. characteristics. characteristics. In In In this this this issue, issue, issue, using using using a a simple simple window window window function function function method method method to to to design design design a a a FIR FIR FIR digital digital digital filter, filter, filter, Matlab Matlab Matlab simulation simulation simulation shows shows shows the the the correct correct correct of of of the the designed filter. Through the design of this graduation design, we will understand the principle of speech signal analysis and filtering, and lay the foundation for the filter design.Key words: Matlab; window function method; FIR digital filter 作 者指导教师目录1 引言................................................................................................................................................ 31.1 课题研究现状课题研究现状 ....................................................................................................................... 31.2 课题研究目的课题研究目的 ....................................................................................................................... 31.3 课题研究内容课题研究内容 ....................................................................................................................... 31.4 MA TLAB软件设计平台简介 .............................................................................................. 4 2 原始语音信号采集与处理原始语音信号采集与处理 .............................................................................................................. 52.1 课题设计步骤及流程图课题设计步骤及流程图 ...................................................................................................... 52.2 语音信号处理语音信号处理 ....................................................................................................................... 52.2.1 语音信号的采集语音信号的采集 .......................................................................................................... 52.2.2 语音信号的时域频谱分析语音信号的时域频谱分析 .......................................................................................... 62.2.3 语音信号加噪与频谱分析语音信号加噪与频谱分析 .......................................................................................... 8 3 FIR数字滤波器的设计数字滤波器的设计 (10)3.1 数字滤波器基本概念数字滤波器基本概念 (10)3.2 常用窗函数介绍常用窗函数介绍 (10)3.3 FIR数字滤波器概述数字滤波器概述 (10)3.4 FIR滤波器的窗函数设计滤波器的窗函数设计 (11)3.5 滤波器的编程实现滤波器的编程实现 (13)3.6 用滤波器对加噪语音信号进行滤波用滤波器对加噪语音信号进行滤波 (14)3.7 回放语音信号回放语音信号 (16)4 结论 (17)致谢 (18)参考文献 (19)参考文献20世纪60年代中期数字信号处理领域形成的诸多富有实践性的的理论和算法，如快速傅立叶变换（FFT ）以及各种数字滤波器等是语音信号数字处理的各项理论和技术基础。
数字信号处理课程设计-语音信号的处理与滤波-精品
工学院数字信号处理课程设计说明书设计题目语音信号的处理与滤波系别计算机工程系专业班级通信061学生姓名学号指导教师日期日摘要：本文主要利用MATLAB工具采用双线性法和窗函数法设计IIR滤波器和FIR数字滤波器，并通过所设计的滤波器进行语音信号滤波分析，初步学会信号处理的过程和分析问题的能力。
关键词：MA TLAB 滤波器设计一．引言随着信息时代和数字世界的到来，数字信号处理已成为今一门极其重要的学科和技术领域。
数字信号处理在通信语音、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。
在数字信号处理应用中，数字滤波器十分重要并已获得广泛应用。
二．MATLAB工具简介1．MA TLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）之意，现已发展成为适合多学科，多种工作平台的功能强大的大型软件，已经成为线性代数，自动控制理论，数理统计，数字信号处理，时间序列分析，动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；2．MA TLAB的语言特点（1）。
语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。
MATLAB程序书写形式自由，利用起丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。
由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。
（2）运算符丰富。
由于MA TLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MA TLAB的运算符将使程序变得极为简短。
（3）MA TLAB既具有结构化的控制语句（如for循环，while循环，break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。
（4）程序限制不严格，程序设计自由度大。
例如，在MA TLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。
（5）程序的可移植性很好，基本上不做修改就可在各种型号的计算机和操作系统上运行。
（6）MA TLAB的图形功能强大。
在FORTRAN和C语言里，绘图都很不容易，但在MATLAB里，数据的可视化非常简单。
数字滤波器的设计课程设计
数字滤波器的设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解数字滤波器的概念、分类和工作原理；2. 掌握数字滤波器的设计方法和步骤；3. 学会使用计算机辅助设计软件（如MATLAB）进行数字滤波器的设计与仿真。
技能目标：1. 能够分析给定信号的频率特性，并根据需求选择合适的数字滤波器类型；2. 能够运用所学的数字滤波器设计方法，独立完成简单数字滤波器的参数计算和结构设计；3. 能够利用计算机辅助设计软件，对所设计的数字滤波器进行性能分析和优化。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对数字信号处理技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，强调理论与实践相结合；3. 培养学生团队协作意识，提高沟通与表达能力。
课程性质：本课程为电子信息工程及相关专业高年级的专业课程，旨在帮助学生掌握数字滤波器的基本原理和设计方法，培养实际工程应用能力。
学生特点：学生已具备一定的电子技术和信号处理基础知识，具有较强的学习能力和实践操作能力。
教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论教学与实际应用相结合，强化实践环节，提高学生的实际操作能力和工程素养。
通过本课程的学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程项目中，达到学以致用的目的。
同时，注重培养学生的团队协作能力和沟通表达能力，提升其综合素质。
二、教学内容1. 数字滤波器概述- 定义、作用和分类- 基本工作原理2. 数字滤波器设计方法- 理论基础：Z变换、傅里叶变换- 设计步骤：需求分析、类型选择、参数计算、结构设计3. 常见数字滤波器设计- 低通滤波器- 高通滤波器- 带通滤波器- 带阻滤波器4. 计算机辅助设计软件应用- MATLAB滤波器设计工具箱介绍- 使用MATLAB进行数字滤波器设计与仿真5. 数字滤波器性能分析- 频率特性分析- 幅频特性与相频特性- 群延迟特性6. 实践项目与案例分析- 设计实例：基于实际需求的数字滤波器设计- 性能分析：对设计结果进行性能评估与优化教学内容安排与进度：1. 数字滤波器概述（2课时）2. 数字滤波器设计方法（4课时）3. 常见数字滤波器设计（4课时）4. 计算机辅助设计软件应用（2课时）5. 数字滤波器性能分析（2课时）6. 实践项目与案例分析（4课时）教材关联章节：1. 数字滤波器概述：《数字信号处理》第一章2. 数字滤波器设计方法：《数字信号处理》第三章3. 常见数字滤波器设计：《数字信号处理》第四章4. 计算机辅助设计软件应用：《MATLAB数字信号处理》第二章5. 数字滤波器性能分析：《数字信号处理》第五章三、教学方法1. 讲授法：- 在数字滤波器概述、设计方法及性能分析等理论部分，采用讲授法进行教学，系统地传授相关知识；- 结合多媒体课件，以图文并茂的形式，生动形象地展示滤波器的工作原理和设计步骤。
数字信号处理课设 语音信号的数字滤波
plot(W*Fs/(2*pi),abs(H))
grid
xlabel('频率／Hz')
ylabel('频率响应幅度')
title('Butterworth')
f1=filter(bz,az,x2);
figure(2)
subplot(2,1,1)
plot(t,x2) %画出滤波前的时域图
Matlab程序如下：文件名为zjh.m
s=wavread('zjh1.wav');
fs=8000;
L=2^floor(log2(length(s)));
s1=s(1:L);
wavwrite(s1,fs,'z1.wav');
s2=awgn(s1,15);
wavwrite(s2,fs,'z2.wav');
图3双线性变换法幅度和相位特性的非线性映射
对于分段常数的滤波器，双线性变换后，仍得到幅频特性为分段常数的滤波器，但是各个分段边缘的临界频率点产生了畸变，这种频率的畸变，可以通过频率的预畸来加以校正。也就是将临界模拟频率事先加以畸变，然后经变换后正好映射到所需要的数字频率上。
3.语音信号的采集：
（1）打开windows系统中的录音机软件，录入自己的声音“数字信号处理”。
语音信号的数字滤波
——利用双线性变换法实现IIR数字滤波器的设计
一．课程设计的目的
通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；熟悉用双线性变换法设计IIR数字滤波器的原理与方法，掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法，掌握数字滤波器的计算机仿真方法，并能够对设计结果加以分析。
数字信号处理课程设计--基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计
数字信号处理课程设计报告设计题目：基于DSP 的 FIR 数字滤波器的设计专业班级学号学生姓名指导教师教师评分目录一、摘要 (1)二、概述 (2)三、系统设计 (3)3.1 DSP 系统原理框图 (3)3.2 DSP 系统各部分分析 (4)四、硬件设计 (5)4.1 硬件整体电路及框图 (5)4.2 硬件各部分组成简介 (6)五、软件设计 (10)5.1 FIR 数字滤波器的基本网络结构 (10)5.2 FIR 数字滤波器的设计 (10)5.2.1 FIR 滤波器的主要特点 (10)5.2.2 FIR 滤波器设计方法 (10)5.2.3 窗函数法设计的基本思想 (11)5.2.4 用窗函数设计FIR滤波器的步骤 (12)5.3 FIR数字滤波器的MATLAB的实现 (13)5.3.1 Matlab软件介绍 (13)5.3.2 用Matlab实现FIR数字滤波器的几种方法 (13)5.4 FFT参数的计算 (17)5.5 DSP程序流程图 (17)六、实验结果 (19)七、个人总结 (21)八、参考文献 (22)附件： (23)数字信号处理课程设计一、摘要数字滤波器是数字信号处理中最重要的组成部分之一，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算法或装置，可作为应用系统对信号的前期处理。
DSP芯片实现的数字滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强及不受外界影响等特性。
因此基于DSP实现的数字滤波器广泛应用于语音图像处理、数字通信、频谱分析、模式识别、自动控制等领域，具有广阔的发展空间。
本文首先介绍了数字滤波器的概念及分类，以及数字滤波器的实现方法。
在理解FIR 滤波器的工作原理及其设计方法的基础上，在MATLAB环境下利用矩形窗设计实现FIR滤波器。
然后通过DSP结合CCS2.0软件进行编程，最终实现了基于DSP的FIR数字低通滤波器的设计。
仿真结果表明，基于DSP实现的滤波器具有稳定性好、精确度高、灵活性强等优点，并能实现对信号的实时滤波。
数字信号处理实验FIR数字滤波器的设计
数字信号处理实验：FIR数字滤波器的设计1. 引言数字滤波器是数字信号处理的关键技术之一，用于对数字信号进行滤波、降噪、调频等操作。
FIR (Finite Impulse Response) 数字滤波器是一种常见的数字滤波器，具有线性相应和有限的脉冲响应特性。
本实验旨在通过设计一个FIR数字滤波器来了解其基本原理和设计过程。
2. FIR数字滤波器的基本原理FIR数字滤波器通过对输入信号的每一个样本值与滤波器的冲激响应（滤波器的系数）进行线性加权累加，来实现对信号的滤波。
其数学表达式可以表示为：y(n) = b0 * x(n) + b1 * x(n-1) + b2 * x(n-2) + ... + bN * x(n-N)其中，y(n)表示滤波器的输出，x(n)表示滤波器的输入信号，b0~bN表示滤波器的系数。
FIR数字滤波器的脉冲响应为有限长度的序列，故称为有限冲激响应滤波器。
3. FIR数字滤波器的设计步骤FIR数字滤波器的设计主要包括以下几个步骤：步骤1: 确定滤波器的阶数和截止频率滤波器的阶数决定了滤波器的复杂度和性能，而截止频率决定了滤波器的通带和阻带特性。
根据实际需求，确定滤波器的阶数和截止频率。
步骤2: 选择滤波器的窗函数窗函数是FIR滤波器设计中常用的一种方法，可以通过选择不同的窗函数来实现不同的滤波器特性。
常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。
根据实际需求，选择合适的窗函数。
步骤3: 计算滤波器的系数根据选择的窗函数和滤波器的阶数，使用相应的公式或算法计算滤波器的系数。
常见的计算方法有频率采样法、窗函数法、最小二乘法等。
步骤4: 实现滤波器根据计算得到的滤波器系数，可以使用编程语言或专用软件来实现滤波器。
步骤5: 评估滤波器性能通过输入测试信号，观察滤波器的输出结果，评估滤波器的性能和滤波效果。
常见评估指标有滤波器的幅频响应、相频响应、群延迟等。
4. 实验步骤本实验将以Matlab软件为例，演示FIR数字滤波器的设计步骤。
数字信号处理课程设计 语音信号的数字滤波处理
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 数字信号处理课程设计题目：数字信号处理——语音信号的数字滤波处理(九)学生姓名：翦杰学号： 200757170119班级: 07-01专业：电子信息工程指导教师：席燕辉文卉王创新实习起止时间: 2010年6月28日至2010年7月9日题目数字信号处理—语音信号的数字滤波处理(九)学生姓名：翦杰学号： ************班级：电子信息工程07-01所在院(系): 电气与信息工程指导教师：席燕辉文卉王创新完成日期: 2010年7月9日语音信号的数字滤波处理(九)摘要本次设计的内容为切比雪夫及hamming低通、高通、带通滤波器，并利用MATLAB 平台进行设计。
首先通过声音处理语句得到声音信号的时域数据，利用FFT变换可得到频域数据，以此进行频率分析。
然后对原语音信号进行加噪处理，得到被污染信号。
最后将被污染信号通过设计的滤波器，实现滤波功能，得到滤波后的语音信号。
滤波器分别用切比雪夫II型和hamming窗设计，间接法设计IIR滤波器采用双线性变换法，滤波器设计指标由频谱分析得到。
通过声音播放语句进行语音播放，可观察声音的变化；通过图形处理语句和FFT得到时域图和频谱图，可分析得到滤波器对频率的滤波功能。
关键词：切比雪夫；声音处理；hamming；MATLAB；FFT目录1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目的 (2)2 课程设计预习与原理 (3)2.1 课程设计预习 (3)2.1.1 卷积运算的演示 (3)2.2.2 采样定理的演示 (9)2.2 课程设计原理 (11)2.2.1 频谱分析原理 (11)2.2.2 IIR设计原理 (12)2.2.3 FIR设计原理 (12)3 课程设计步骤和过程 (15)3.1 IIR设计步骤和过程 (15)3.2 FIR设计步骤和过程 (15)4 设计程序的调试和运行结果 (17)4.1 切比雪夫低通滤波器程序的调试和运行结果 (17)4.2 切比雪夫高通滤波器程序的调试和运行结果 (19)4.3 切比雪夫带通滤波器程序的调试和运行结果 (21)4.4 hamming低通滤波器程序的调试和运行结果 (23)4.5 hamming高通滤波器程序的调试和运行结果 (25)4.6 hamming带通滤波器程序的调试和运行结果 (27)5 总结 (29)参考文献 (32)附录 (33)附录 A (33)附录 B (45)1 绪论1.1 课题背景随着软硬件技术的发展，仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向。
数字信号处理 DSP课程设计--滤波器
DSP课程设计学院：电气与电子工程学院专业：电子信息科学与技术班级：电信产业1301班学号：姓名：一、DSP设计题目语音信号处理滤波器类型有：1.IIR巴特沃斯数字滤波器：冲击响应不变法,带通.2.IIR切比雪夫数字滤波器:双线性变换法,低通.3.FIR数字滤波器:带通.二、DSP设计目的1. 增进对MATLAB的认识，加深对数字信号处理理论方面的理解。
2. 掌握数字信号处理中IIR和FIR滤波器的设计。
3. 了解和掌握用MATLAB实现IIR和FIR滤波器的设计方法、过程，为以后的设计打下良好基础。
三、DSP设计内容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1 s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，理解采样频率、采样位数等概念。
[y,fs]=wavread(‘d:\111.wav’,[1000 40000]);其中y为wav文件的音调数据，读取范围：1000-40000，长度为40000-1000+1，fs为该文件的播放频率。
通过sound函数播放该文件的声音：Sound(y,fs);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，其程序如下：Y=fft(y,39001);Subplot(231);plot(y);title(‘滤波前的信号波形’);Subplot(232);plot(abs(Y));title(‘滤波前的信号频谱’);3. 设计数字滤波器和画出其频率响应给出各滤波器的性能指标：(1)低通滤波器性能指标fc=3000 Hz, fst=6000 Hz, Rst=30 dB, Rp＝5 dB。
(2)高通滤波器性能指标fst=4000 Hz, fc=6000 Hz, Rst=30 dB, Rp＝5 dB。
数字滤波器的设计(DSP课程设计)
摘要在数字信号处理中,数字滤波器是一种被广泛使用的信号处理部件。
数字滤波器的设计是数字信号处理技术的基础，也是DSP芯片的重要组成部分。
滤波器性能的好坏直接影响着DSP的运行速度和精度，对现代电子技术的发展起决定性作用。
本文针对有限长冲激响应(FIR)数字滤波器的原理,讨论了窗函数法设计线性相位FIR数字滤波器的基本思路,介绍了用MATLA中数字滤波器设计与分析工具（FDATool）来设计FIR带阻滤波器的方法及在DSP上的实现。
并应用DSP 集成开发环境——CCS实现了达到目标要求的滤波器的设计和仿真。
关键词：FIR，数字滤波器，DSP1.设计内容1.1设计背景数字滤波是数字信号处理的基本方法。
数字滤波与模拟滤波相比有很多优点，它除了可避免模拟滤波器固有的电压漂移、温度漂移和噪声等问题外，还能满足滤波器对幅度和相位的严格要求。
DSP（数字信号处理器）与一般的微处理器相比有很大的区别，它所特有的系统结构、指令集合、数据流程方式为解决复杂的数字信号处理问题提供了便利，本文选用TMS320C54X作为DSP处理芯片，通过对其编程来实现数字滤波器。
对数字滤波器而言,从实现方法上,有有限长冲激响应（FIR）滤波器和无限冲激响应(IIR)滤波器之分。
由于FIR滤波器只有零点,因此这一类系统不像IIR系统那样易取得比较好的通带与阻带衰减特性。
但是FIR系统有自己突出的优点:①系统总是稳定的;②易实现线性相位;③允许设计多通带(阻带)滤波器。
其中后两项是IIR系统不易实现的。
1.2设计要求及技术指标1.2．1 设计要求：已知x1(n)=sin(2*pi*f11*n*T);x2(n)=0.7*sin(2*pi*f12*n*T) x3(n)=0.5*sin(2*pi*f13*n*T);x(n) = x1(n)+ x2(n)+ x3(n)其中：f11=500Hz; f12=2000Hz; f13=4000Hz; fs=10000Hz要求设计一个基于DSP的FIR高通滤波器，把f11和f12滤掉，保留f13。
数字信号处理课程设计-语音信号的数字滤波——fir数字滤波器的(汉宁)窗函数设计[管理资料]
![数字信号处理课程设计-语音信号的数字滤波——fir数字滤波器的(汉宁)窗函数设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/5ad56004551810a6f42486cc.png)
语音信号的数字滤波——FIR数字滤波器的（汉宁）窗函数设计设计题目：语音信号的数字滤波——FIR数字滤波器的（汉宁）窗函数设计一、课程设计的目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。
并能够对设计结果加以分析。
二、设计步骤⑴按“开始－＞程序－＞附件－＞娱乐－＞录音机”的顺序操作打开Windows系统中的录音机软件⑵用麦克风录入自己的声音信号并保存成文件（语音信号的长度不得少于1秒）⑶记录以下内容：语音信号文件保存的文件名为“”、格式PCM，8位，单声道，如图1和图2所示。
语音信号的采样速率为8000Hz/s。
图1语音信号的采集图2 原始语音信号⑴将上一步骤中保存下来的语音信号文件“*.wav”复制到计算机装有Matlab 软件的磁盘中相应Matlab目录中的“work”文件夹中⑵双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件⑶在菜单栏中选择“File－＞new－＞M-File”或是点击快捷按钮，打开m 文件编辑器⑷在m文件编辑器中输入相应的指令将自己的语音信号导入Matlab工作台。
程序部分首先用语音文件将自己的录音导入，指令为wavread（），本设计中为waveread（’’）,然后将处理后的语音信号导出，指令为:wavwrite(‘’)；本设计中录入的是单声道语音。
一般情况下录入的双声道语音信号中（）右导入交保存为变量后，其变量应当是一个二列的二维数组，其中每一列对应一个声道，数组的行数等于采样速率与时间的乘积（即单声道的采样点数）；本课程设计过程中的语音原始信号存为“”；截短后的输出语音为：“”；叠加噪声后的语音为“”。
具体程序段见小标题⑹，频谱分析如下图3。
图3截短后语音信号的时域和频域波形如上图3所示，上面的图是原始声音截去大部分空白后的截短语音，这样有利于频谱分析；中间的图是截短后的声音在频域的分析，首先对语音进行采样，采样频率大于信号最高频率的2倍即可。
数字信号处理课程设计--基于 MATLAB 的语音去噪处理
数字信号处理课程设计课程名称数字信号处理基于MATLAB 的语音去噪处理题目名称专业班级13级通信工程本一学生姓名学号指导教师二○一五年十二月二十七日引言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。
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。
关键词数字滤波器 MATLAB 窗函数法巴特沃斯切比雪夫双线性变换目录1 绪论 (4)2 课程设计内容 (5)3 课程设计的具体实现 (5)3.1 语音信号的采集 (4)3.2 语音信号的时频分析 (4)3.3 语音信号加噪与频谱分析 (6)3.4 利用双线性变换法设计低通滤波器 (8)3.5 用滤波器对加噪语音信号进行滤波 (9)3.6 分析滤波前后语音信号波形及频谱的变化 (10)3.7回放语音信号 (10)3.8小结 (11)结论 ···········································································错误！未定义书签。
数字信号处理课程设计报告--基于MATLAB的语音去噪处理
数字信号处理课程设计报告--基于MATLAB的语音去噪处理《数字信号处理》课程设计报告基于MATLAB的语音去噪处理专业: 通信工程班级: 通信1101班组次: 第7组姓名及学号: 胡政权(2011013825) 姓名及学号: 潘爽(2011013836)第1页组员承担任务负责程序的编写，并检验程序是否错误，利用课余时间去图书馆或上网查阅课题相关资料，深入理解课题含义及设计要求，注意材料收集胡政权与整理，对课程设计要求进行最后审核。
负责课程设计实验MATLAB仿真对实验结果进行分析，上网查阅材料对实验发表自己看法同时对实验要求进行扩展。
对论文进行抒写，排版潘爽使实验课程设计更加完善。
指导教师评价意见第2页基于MATLAB的语音去噪处理1、设计目的(1)巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、加噪、去噪过程; (2)综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力; (3)学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。
2、设计任务(1)语音信号的录制。
(2)在MATLAB平台上读入语音信号。
(3)绘制频谱图并回放原始语音信号。
(4)利用MATLAB编程加入一段正弦波噪音，设计滤波器去噪。
(5)利用MATLAB 编程加入一段随机噪音信号，设计FIR和IIR滤波器去噪，并分别绘制频谱图、回放语音信号。
(6)通过仿真后的图像以及对语音信号的回放，对比两种去噪方式的优缺点。
其大概流程框图可如下表示:(图2-1)图2-1 课程设计的流程第3页3、设计原理3.1 去噪原理3.1.1 采样定理在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中，最高频率fmax的2倍时，即:fs.max>=2fmax,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5,10倍;采样定理又称奈奎斯特定理。
1924年奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信道的最高大码元传输速率的公式: 理想低通信道的最高大码元传输速率=2W*log2 N (其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度)为什么把采样频率设为8kHz?在数字通信中，根据采样定理, 最小采样频率为语音信号最高频率的2倍频带为F的连续信号 f(t)可用一系列离散的采样值f(t1),f(t1?Δt)，f(t1?2Δt)，...来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt?1/2F，便可根据各采样值完全恢复原来的信号f(t)。
数字信号课设——语音去噪和fir滤波器
******************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期≪信号处理≫课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪专业班级：通信工程一班姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本课程设计通过分析FIR滤波器的基本原理，在MATLAB环境下利用窗函数法设计出FIR滤波器,实现FIR滤波器的仿真。
首先是采集一段语音信号，对其进行时域和频域的分析，然后对所采集的语音信号加入噪声，并对加噪后的信号进行频谱分析，再用窗函数法设计出FIR滤波器，对加入噪声后的语音信号进行滤波处理，以去除噪声，并绘出滤波前后时域和频域的波形图，对其进行对比分析，通过仿真结果表明所设计的FIR滤波器可以有效的滤除干扰信号,设计结果满足性能指标要求。
关键词：语音信号；FIR滤波器；凯塞窗；滤波去噪目录第一章绪论 (1)第二章FIR滤波器设计的基本原理 (2)2.1语音信号的特点 (2)2.2 语音信号的采集 (2)2.2.1 采样定理 (2)2.2.2语音信号的A/D转换与量化 (3)2.2.3基于PC机的语音信号采集过程 (3)2.3语音信号分析处理 (3)2.3.1 语音信号的时域分析 (3)2.3.2语音信号频域分析 (4)2.4数字滤波器 (4)2.5 FIR滤波器 (5)2.5.1 FIR滤波器的基本概念 (5)2.5.2 FIR滤波器的特点 (5)2.5.3 FIR滤波器的设计方法 (5)2.6 窗函数法设计FIR滤波器 (6)2.7 凯塞窗函数法设计FIR滤波器 (7)第三章FIR数字滤波器设计步骤 (9)3.1 总体设计框图 (9)3.2总体设计流程图 (9)3.3语音信号采集与分析模块 (10)3.4语音信号加噪处理模块 (11)3.5FIR滤波器对加噪语音信号滤波去噪处理模块 (11)第四章FIR滤波器的设计实现与仿真结果 (12)4.1语音信号录入和读取 (12)4.2 原始语音信号的分析 (12)4.3语音信号加噪处理 (13)4.4 FIR数字滤波器设计 (15)4.4.1 FIR低通滤波器设计 (15)4.4.2 FIR高通滤波器设计 (16)4.5 FIR数字滤波器对加噪语音信号滤波 (17)总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)致谢 (24)第一章绪论在现代各种通信系统中，由于自然界中的各种各样的复杂噪声不免会掺杂在其中，数字信号处理这门经典学科恰好能够解决这个问题，其中最通用的方法就是利用滤波器来滤除这些杂波噪声。
FIR数字滤波器课程设计报告
FIR数字滤波器课程设计报告数字滤波器是一种通过数字信号处理来实现滤波的设备，主要用于去除信号中的噪声或不需要的频率成分。
在本次课程设计中，我们将设计一个FIR（有限冲激响应）数字滤波器，用于对输入信号进行滤波处理。
一、设计目标设计一个离散时间FIR数字滤波器，具有以下特点：1.滤波器类型：低通滤波器2.滤波器阶数：10阶3.截止频率：2kHz4.采样频率：4kHz二、设计步骤1.确定滤波器系数：根据滤波器类型、阶数和截止频率，利用滤波器设计工具进行计算，得到滤波器的系数。
2.实现滤波器：将滤波器系数作为滤波器的输入，通过算法实现滤波器的功能。
3.验证滤波器性能：使用信号发生器生成一组测试信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
三、滤波器系数计算1.选择滤波器类型为低通滤波器，即希望通过滤波器的信号为低频信号，而将高频信号滤除。
2.选择滤波器阶数为10阶，即滤波器具有10个延迟单元。
3.选择截止频率为2kHz，即希望2kHz以下的信号通过滤波器，2kHz以上的信号被滤除。
四、滤波器实现采用直接型FIR滤波器结构来实现该低通滤波器。
具体算法如下：1.输入信号x(n)和滤波器系数h(n)，其中n表示时刻。
2.延时单元：将输入信号每次延迟一个单位，即x(n)→x(n-1)。
3.权重系数：将延时后的信号与对应的滤波器系数相乘得到权重系数，即a(n)=x(n-1)×h(n)。
4.累加求和：将所有的权重系数相加求和得到输出信号，即y(n)=∑a(n)。
五、滤波器性能验证使用信号发生器产生频率为1kHz，幅度为1V的正弦波信号作为输入信号，将其输入到滤波器中，并通过示波器观察滤波后的信号波形。
同时，使用频谱分析仪观察滤波前后信号的频谱图，并比较滤波效果。
六、总结与改进通过本次课程设计，我们成功设计并实现了一个FIR数字滤波器。
滤波器具有低通特性，能够有效滤除高频信号，保留低频信号。
数字信号处理课程设计--数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用
课程设计报告课程名称数字信号处理课题名称数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业通信工程班级通信工程1101学号201103020127姓名皮锋指导教师胡瑛张细政2013年9月8日湖南工程学院课程设计任务书课程名称数字信号处理课题数字滤波器设计及在语音信号分析中的应用专业班级通信工程1101学生姓名皮锋学号201103020127指导老师胡瑛张细政审批任务书下达日期2013 年9月 1 日任务完成日期2013 年9月8日《数字信号处理》课程设计任务书一、设计目的综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，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，从而加深对所学知识的理解，建立概念。
二、设计要求1、MATLAB 的使用，掌握MATLAB 的程序设计方法。
2、Windows 环境下语音信号采集的方法。
3、数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法。
4、TLAB 设计FIR 和nR 数字滤波器的方法。
5、用 MATLAB 对信号进行分析和处理6、计报告4000以上，含程序设计说明，用户使用说明，源程序清单及程序框图。
7、机演示。
8、有详细的文档。
文档中包括设计思路、设计仿真程序、仿真结果及相应的分析与结论。
三、进度安排第一周星期一：课题讲解，查阅资料星期二: 总体设计，详细设计星期三：编程，上机调试、修改程序星期四：上机调试、完善程序星期五：答辩星期六-星期天：撰写课程设计报告附：课程设计报告装订顺序：封面、任务书、目录、正文、评分、附件（A4大小的图纸及程序清单）。
正文的格式:一级标题用3号黑体,二级标题用四号宋体加粗,正文用小四号宋体;行距为22。
正文的内容:一、课题的主要功能；二、课题的功能模块的划分；三、主要功能的实现；四、程序调试；五、总结；六、附件（所有程序的原代码，要求对程序写出必要的注释）；七、评分表。
目录1. 课题的主要功能 01.1问题描述 01.2功能要求 02. 课题的功能模块的划分 (1)2.1语音信号采集 (1)2.3 含噪语音信号合成 (3)2.4 数字滤波器设计及滤波 (3)2.5 回放语音信号 (3)3. 滤波器实现的原理 (4)3.1 带阻滤波器 (5)3.2 低通滤波器 (7)3.3 高通滤波 (9)4. 程序调试 (11)5. 总结 (12)6. 附件 (13)6.1 带阻滤波 (13)6.2 低通滤波 (14)6.3 高通滤波 (15)7. 评分表 (17)1.课题的主要功能1.1问题描述录制一段课程设计学生的语音信号并保存为文件，要求长度不小于10秒，并对录制的信号进行采样，使用MATLAB绘出采样后的语音信号的时域波形和频谱图。
语音信号处理与滤波(数字信号处理课程设计)
《数字信号处理》课程设计报告题目：语音信号处理与滤波专业：通信工程学号：姓名：指导教师：***成绩：二〇一二年一月三日一、课程设计目的综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计，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，从而加深对所学知识的理解。
二、课程设计基本要求及分组1、对知识点的掌握要求：（1）熟悉离散信号和系统的时域特性。
（2）掌握序列快速傅里叶变换FFT方法。
（3）学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法。
（4）利用MATLAB对语音信号进行频谱分析。
（5）掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法。
三、详细设计过程1、问题描述：录制一段自己的语音信号，取不同的数据点对语音信号进行频谱分析；对所有数据进行插值和抽取处理，改变抽样率再对信号进行频谱分析；设计FIR和IIR数字滤波器，并对被抽样后的语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征，回放语音信号。
2、详细操作步骤和部分运行结果（1）采集语音信号：利用Windows下的录音机，录制一段自己的话音，时间控制在4s左右；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。
通过使用wavread函数，理解采样频率、采样位数等概念。
wavread函数调用格式如下：y=wavread(file)，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。
[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。
y=wavread(file,N)，读取前N点的采样值放在向量y中。
y=wavread(file,[N1，N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。
录制并存储语音的程序代码：(函数名'luyin'被主函数‘main’调用)fs=8000;t=4;a=msgbox('请说话...');x=wavrecord(t*fs,fs,1,'Double');%录制语音信号close(a);wavwrite(x,fs,'D:\MATLAB\R2010b\work\数字信号课程设计杜\课程设计.wav');% 存储录音信号原始语音时域信号波形图：程序代码：[x1,fs,bits]=wavread('D:\MATLAB\R2010b\work\数字信号课程设计 \课程设计.wav');sound(x1,fs,bits);%播放语音figure(1);subplot(1,1,1);plot(x1); %做原始语音信号的时域图形title('原始语音信号作品');xlabel('时间 n');ylabel('音量 n');运行结果：（2）对语音信号进行频谱分析：在MATLAB中，利用函数fft对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。
数字信号处理实验5数字滤波器的设计
实验5数字滤波器的设计一、实验目的(1)加深对脉冲响应不变法、双线性变换法、窗函数法和频率采样法的了解；(2)掌握MATLAB进行滤波器设计的子函数.二、实验涉及的MATLAB子函数1、buttord功能：确定巴特沃斯滤波器的阶数和3dB截止频率.调用格式：[n,wn]=buttord(wp,ws,Rp,As).其中,0?wp (或ws)?1,其值为1 时表示0.5fs.Rp为通带最大衰减指标,As为阻带最小衰减指标.[n,wn]=buttord(wp,ws,Rp,As,'s').wp、ws 可以是实际的频率值或角频率值,wn将取相同的量纲.Rp为通带最大衰减指标,As为阻带最小衰减指标.当wp>ws时为高通滤波器,当wp、ws为二元向量时,为带通或带阻滤波器,此时wn也为二元向量.2、buttap功能：巴特沃斯模拟滤波器原型调用格式：[z,p,k]=buttap(n)3、lp2lp、lp2hp、lp2bp、lp2bs模拟域频率变换的子函数功能：低通原型到模拟低通滤波器的变换、低通原型到模拟高通滤波器的变换、低通原型到模拟带通滤波器的变换、低通原型到模拟带阻滤波器的变换.调用格式：[bt,at]=lp21P(b,a,w0).将传递函数表示的截止频率为 1 rad/s 的模拟低通滤波器原型变换成截止频率为w0的低通滤波器.4、impinvar功能：用脉冲响应不变法实现模拟到数字滤波器的变换.调用格式：[bd,ad]=impinvar(b,a,Fs).将模拟滤波器系数b,a变换成数字滤波器系数bd,ad,两者冲激响应不变.Fs缺省值为1Hz.5、bilinear功能：双线性变换,将s域映射到z域的标准方法.调用格式：[numd,dend]=bilinear(num,den,fs)o将模拟域传递函数变换为数字域传递函数,fs为取样频率.[numd,dend]=bilinear(num,den,fs,fp)o将模拟域传递函数变换为数字域传递函数,fs为取样频率,fp为通带截止频率.6、butter功能：调用格式：[b,a]=butter(n,wn,'ftype').n为滤波器阶数,wn为滤波器截止频率(0〜1).(在MATLAB滤波器设计工具函数中,数字频率采用标准化频率,取值范围为0〜1之间,标准化频率1对应数字频率冗,对应的模拟频率为采样频率的一半.)‘ftype'为滤波器类型：'high'为高通,截止频率wn; 'stop' 为带阻,截止频率wn=[w1,w2];缺省时为低通和带通滤波器,低通滤波器时wn为截止频率,带通滤波器时wn=[w1,w2].7、窗函数功能：boxcar矩形窗；triang 三角窗；hamming 汉明窗；hanning 海宁窗；blackman 布莱克曼窗；kaiser 凯瑟窗.调用格式：w=hamming(n).产生n点的汉明窗.三、实验原理1、在MATLAB中,经典设计IIR数字滤波器采用下面步骤：(1)根据给定的性能指标和方法,首先对设计性能指标中的频率指标进行转换,转换后的频率指标作为模拟滤波器原型设计指标；(2)估计模拟滤波器最小阶数和边界频率,可利用MATLAB工具函数buttord, cheblord 等.(3)设计模拟低通滤波器原型,可利用MATLAB工具函数buttap, cheblap 等；(4)有模拟低通原型经频率变换得到模拟滤波器(低通、高通、带通、带阻),可利用MATLAB 工具函数lp2lp, lp2hp, lp2bp, lp2bs等；(5)将模拟滤波器离散化得到IIR数字滤波器,可利用MATLAB工具函数bilinear, impinvar 等.四、实验内容1.利用脉冲响应不变法,用巴特沃斯滤波器原型设计一个低通滤波器,满足：环=0.2n,Rp=1dB, Q =0.3JI,入=15dB,采样频率为10000Hz.wp=0.2*pi;ws=0.3*pi;rp=1;rs=15;fs=10000;omgp=wp*fs;omgs=ws*fs;[n,omgc]=buttord(omgp,omgs,rp,rs,'s');[z,p,k]=buttap(n);[bap,aap]=zp2tf(z,p,k);[ba,aa]=lp2lp(bap,aap,omgc);[bz,az]=impinvar(ba,aa,fs);[H,w]=freqz(bz,az,fs);subplot(2,1,1),plot(w/pi,abs(H));subplot(2,1,2),plot(w/pi,angle(H));2,设计巴特沃斯高通数字滤波器,满足：通带边界频率为400Hz, 阻带边界频率为200Hz,通带衰减小于3dB,阻带衰减大于15dB, 采样频率为1000Hz.rp=3;rs=15;fs=1000;wp=2*pi*400/fs;ws=2*pi*200/fs;wp2=2*tan(wp/2)*fs;ws2=2*tan(ws/2)*fs;[n,omgc]=buttord(wp2,ws2,rp,rs,'s');[b,a]=butter(n,omgc,'high','s');[bz,az]=bilinear(b,a,fs);[H,w]=freqz(bz,az,fs);subplot(2,1,1),plot(w/pi,abs(H));subplot(2,1,2),plot(w/pi,angle(H));3.用窗函数法设计一个线性相位FIR低通滤波器,满足：通带边界频率3=0.6冗,阻带边界频率8s =0.7n,阻带衰减不小于50dB,通带ps 波纹不大于1dB.实验代码：wp =0.6*pi;ws=0.7*pi;N= ceil(8*pi/(ws-wp))if rem(N,2)==0N=N+1;endNw =N;wc =(wp+ws)/2;n=0:N-1;a=(N-1)/2;m =n-a+0.00001;hd =sin(wc*m)./(pi*m); win =(hanning(Nw))'; h=hd.*win;b=h;freqz(b,1)0 -2000-4000-600000.10.20.30.40.50.60.7 Normalized Frequency (< ：■ rad/sample) 4.用频率采样法设计一高通数字滤波器,满足：阻带边界频率8s =0.6兀,通带边界频率0P=0.8兀,设过渡带中的频率样本值为 pT 1 =0.1094 T 2=0.598. 实验代码：N=37;wp=0.8*pi;ws=0.6*pi;wc =(wp+ws)/2;N1=fix(wc/(2*pi/N));N2=N-2*N1-1; ■ i r5005000 - 1 o 501 Normalized Frequency (< ；■ rad/sampl e)A=[zeros(1,N1+1),ones(1,N2),zeros(1,N1)]; A(N1+2)=0.1095;A(N-N1)=0.598;thta=-pi*[0:N-1]*(N-1)/N;H=A.*exp(j*thta);h=real(ifft(H));v=1:N;subplot(2,2,1),plot(v,A,'k*');title('频率样本');ylabel('H(k)');axis([0,fix(N*1.1),-0.1,1.1]);subplot(2,2,2),stem(v ,h,'k');title('脉冲响应');ylabel('h(n)');axis([0,fix(N*1.1),min(h)*1.1,max(h)*1.1]); M=500;n1=[1:N];w=linspace(0,pi,M);X=h*exp(-j*n1'*w);subplot(2,2,3);plot(w./pi,abs(X),'k');xlabel('\omega/\pi');三、思考题4.1 为什么脉冲响应不变法不能用于设计数字高通滤波器和带阻滤 波器数字滤波器的频率响应与模拟滤波器的频率响应有何区别答：脉冲响应不变法有频谱周期延拓效应,因此只能用于带限的频响 特性,如衰减特性很好的低通或带通.而高频衰减越大,频响的混淆 效应越ylabel('Hd(w)');title('幅度响应');axis([0,1,-0.1,1.3]);subplot(2,2,4);plot(w./pi,20*log10(abs(X)),'k');title ('幅度响应'), xlabel('\omega 八pi'); ylabel('dB');axis([0,1,-80,10]);频率样本0.8 0.6 0.4 0.2 J g J | J, 1 j_j g,-ii-nm+tA- 1 Ml J I B J J-l H i 0.30.20.1-0.1-0.2脉冲响应010203040幅度响应 010203040 幅度响应小,至于高通和带限滤波器,由于它们在高频局部不衰减,因此将完全混淆在低频响应中.数字滤波器的频率响应是模拟滤波器频率响应的周期延拓.正如采样定理所讨论的,只有当模拟滤波器的频率响应是限带的, 且带限于折叠频率以内时,即频带宽度为|Q|<=〃T=Qs/2,才能使数字滤波器的频率响应在折叠频率以内重现模拟滤波器的频率响应,而不产生混叠失真,但是,任何一个实际的模拟滤波器频率响应都不是严格限带的,变换后就会产生周期延拓分量的频谱交叠,即产生频率响应的混叠失真.这时数字滤波器的频响就不同于原模拟滤波器的频响,而带有一定的失真.当模拟滤波器的频率响应在折叠频率以上处衰减越大、越快时,变换后频率响应混叠失真就越小.这时,采用脉冲响应不变法设计的数字滤波器才能得到良好的效果.4.2 使用双线性变换法时模拟频率和数字频率有何关系会带来什么影响如何解决关系：数字域频率3和模拟域频率Q是非线性关系影响：双线性变换法虽然防止了频率混叠效应〞,但出现了模拟频率与数字频率为一种非线性的关系情形.即：模拟滤波器与数字滤波器的响应在对应的频率关系上发生了畸变工也造成了相位的非线性变化,这是双线性变换法的主要缺点.具体而言,在W上刻度为均匀的频率点映射到w上时变成了非均匀的点,而且随频率增加越来越密. 解决：根据公式Q=(2tan(峪)/T进行修正4.3 使用MATLAB窗函数法设计FIR DF的根本方法有哪几种请歹U 出各种方法设计低通、高通、带通、带阻的主要程序语句.矩形窗：b=firl(n, wc , boxcar (n))高通b=firl(n, wc r'high', boxcar (n))带阻Afirl(n,wc»4stop\ boxcar (n))三年形窗:b=firl(n, wc , bartlett(n))b=firl(n, wc, ' high', bartlettfn))b=firl(n, wc, "stop' bartlett(n))汉宁窗b=firl(n, wc , hanning(n))b=firl (n, wc, (high', hanning(n))b=firl(n t wc, * stop' f hanning(n))哈明窗b=firl(n, wc ,hamming (n))b=firl(iK wc,hamming (n))b=firl(n, wc, 'stop', hamming (n))布莱克曼窗：b=firl(n, wc t=blackman (n))b=firl(n, wc, * high", =blackmann))bMlrl(n.wc, ‘stop', =blackman (n))4.4 利用MATLAB提供的fir2子函数如何确定理想滤波器的幅频特性如何在过渡带增加采样点答：函数fir2的各种形式如下：b = fir2(n,f,m)b = fir2(n,f,m,window)b = fir2(n,f,m,npt)b = fir2(n,f,m,npt,window)b = fir2(n,f,m,npt,lap)b = fir2(n,f,m,npt,lap,window)其中,向量f是指定频率点的幅度响应样本,与m定义的幅度响应样本对应；f和m具有相同的长度,并且f的第一个和最后一个分量分别是0和1;可以对f中的频点进行复制,从而跳变地逼近幅度响应指标.npt指定了函数fir2 ()进行内插得频率响应的栅格点数目, 默认值为p指定了在f中重复频率点间插入的区域大小.为了提升阻带的衰减,减小通带的波动,可以采用频率采样的优化设计法,即在间断点区间内插一个或几个过渡带采样点.可以根据给定的阻带最小衰减来选择过渡带采样点个数m.增加过渡带采样点可以使通带和阻带内波纹幅度减小.。
(完整word版)数字信号处理滤波器的设计
《数字信号处理》课程设计报告设计课题滤波器设计与实现专业班级电信1101班姓名学号 201105 报告日期2013年12月《数字信号处理》课程设计任务书题目滤波器设计与实现学生姓名甘源滢学号201105020103 专业班级电信1101班设计内容与要求一、设计内容：设计一个模拟低通巴特沃斯滤波器，技术指标：通带截止频率1000rad，通带最大衰减1dB；阻带起始频率5000rad，阻带最小衰减30dB，画出其幅度谱和相位谱。
二、设计要求1 设计报告一律按照规定的格式，使用A4纸，格式、封面统一给出模版。
2 报告内容（1）设计题目及要求（2）设计原理(包括工作原理、涉及到的matlab函数的说明)（3）设计内容（设计思路，设计流程、仿真结果）（4）设计总结（收获和体会）（5）参考文献（6）程序清单起止时间2013年12 月16日至2013年12月23 日指导教师签名2013年12月10日系（教研室）主任签名2013年12 月12 日学生签名2013年12月13日目录1课题描述 (1)1.1报告介绍 (1)2设计原理 (2)2.1巴特沃斯低通模拟滤波器的设计原理 (2)2.2低通巴特沃斯滤波器的设计步骤如下 (3)2.3函数说明 (3)2.3.1buttord函数 (3)2.3.2butter函数 (4)2.4模拟低通滤波器的性能指标 (4)3设计内容 (5)3.1MATLAB简介 (5)3.2巴特沃斯滤波器的设计步骤 (6)3.3对巴特沃斯低通模拟滤波器的仿真 (6)4实验结果分析 (7)5实验心得体会 (7)6程序清单 (8)7参考文献 (9)1.课题描述1.1报告介绍模拟滤波器的理论和设计方法已经发展的相当成熟，且有多种典型的滤波器供我们选择，如巴特沃斯(butterworth)滤波器,切比雪夫(chebyshev)滤波器，椭圆(ellipse)滤波器，贝塞尔(bessel)滤波器等。
这些滤波器都有着严格的设计公式，现成的曲线和图表供设计人员使用，而且所设计的系统函数都满足电路实现条件。
数字信号处理课程设计语音信号的数字滤波fir数字滤波器的(三角)窗函数法设计
a.一般FIR滤波器的横截型结构：给定差分方程为：。
b.线性相位FIR滤波器的横截型结构①N为奇数时线性相位FIR滤波器实现结构如2图所示：②N为偶数时线性相位FIR滤波器实现结构如3图所示：图2 N为基数时图3 N为偶数时（2）级联型将H(z)分解为若干个实系数一阶或二阶因子相乘：级联结构如下图4所示：图4 级联结构（3）频率取样型若FIR滤波器的冲激响应为有限长(N点)序列h(n)，则有如5图所示的关系：图5 关系图因此，对h(n)可以利用DFT得到H(k)，然后利用内插公式：（1）来表示系统函数，这就为FIR滤波器提供了另外一种结构：频率抽样结构，∏=--++=LkkkzzhzH12,21,1)1(]0[)(ββ11β21βL1βL2β12β22βx[k]y[k]1-z1-zh[0]1-z1-z1-z1-z这种结构由两部分级联而成：分析系统函数（4）快速卷积结构若FIR 滤波器的单位冲激响应h(n)是一个N1点有限长序列，输入x(n)是一个N2点有限 长序列，那么输出y(n)是x(n)与h(n)的线性卷积，它是一个L ＝N1+N2-1点的有限长序 列。
而圆周卷积可以用DFT 和IDFT 的方法来计算，得到FIR 滤波器的快速卷积结构如图 6所示：图6 快速卷积结构2.2.4 线性相位FIR 数字滤波器的条件和特点 （1）线性相位条件对于长度为N 的h(n)，传输函数为n j N n j e n h e H ωω--=∑=)()(1（2）)()()(ωθωωj g j e H eH = （3）式中，)(ωg H 称为幅度特性， )(ωθ称为相位特性。
其中，这里)(ωg H 不同于ωj e H (，)(ωg H 为ω的实函数，可能取负值，而ωj e H (总是正值。
ωj e H (线性相位是指)(ωθ是ω的线性函数，即)(ωθ=τω-，•τ-为常数 （4） 如果)(ωθ满足下式)(ωθ=00,θτωθ-是起始相位 （5）此时)(ωθ不具有线性相位，但以上两种情况都满足群时延是一个常数，即τωωθ-=d d /)( （6） 满足第一类线性相位的条件是： )1()(--=n N h n h （7）②w = triang(n,sflag)：参数sflag用来控制窗函数首尾的两个元素值；其取值为symmetric或periodic；默认值为symmetric。
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实验报告数字滤波器的设计课程名称数字信号处理题目名称_ 歌曲中的人声抑制学生学院专业班级学号学生姓名指导教师2012年7 月1 日广东工业大学课程设计任务书题目名称歌曲中的人声抑制学生学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计。
先通过理论分析和推导设计出符合技术指标要求的数字滤波器，并推断出相应的结论；再利用MATLAB或C/C++作为编程工具进行数字滤波的计算机实现。
二、课程设计的要求与数据1. 选择一段带有演唱人声的高保真歌曲文件，利用某种格式转换软件将其转换为单声道的.wav文件，并记录下采样频率等参数。
用MATLAB或C/C++编程显示出该.wav文件的时域波形图和频谱图。
2. 针对FIR和IIR数字滤波器，各选择一种，根据以下给定的技术指标设计数字滤波器得出滤波器系数（给出理论计算过程）。
并显示出各滤波器的频率响应。
滤波器技术指标类型：带阻滤波器3dB截止频率：fc1=500Hz，fc2=2700Hz通带内幅频响应波纹起伏：< 2dB阻带截止频率：fs1=650Hz，fs2=1900Hz阻带内幅频响应衰减：< -20dB3. 用自己设计的滤波器对以上.wav文件进行滤波，显示出滤波后信号的时域波形图和频谱图，并从主观听觉和客观数据上对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。
三、课程设计应完成的工作运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计。
先通过理论分析和推导设计出符合技术指标要求的数字滤波器，并推断出相应的结论；再利用MATLAB或C/C++作为编程工具进行数字滤波的计算机实现。
四、应收集的资料及主要参考文献1、赵健，李勇，数字信号处理，清华大学出版社，北京，2010发出任务书日期：2012年 6 月 12 日指导教师签名：计划完成日期： 2012年 7 月 1日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：目录1.实验目的与要求——————————————————————————————52.实验方案———————————————————————————————53.实验结果及数据处理————————————————————————————204.结论—————————————————————————————————235.问题与讨论——————————————————————————————23参考文献—————————————————————————————————24 附录———————————————————————————————————24一、实验目的与要求1．实验目的高保真歌曲可涵盖20-20000Hz频率范围，而其中的演唱人声的人耳敏感内容则只占一部分中间频段。
我们可以利用带阻滤波器来对歌曲中的演唱人声加以抑制，从而获得一个伴唱版的歌曲。
本实验综合运用数字信号处理的理论知识进行频谱分析和滤波器设计。
先通过理论分析和推导设计出符合技术指标要求的数字滤波器，并推断出相应的结论；再利用MATLAB或C/C++作为编程工具进行数字滤波的计算机实现。
1)掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；2)掌握用MATLAB或C/C++设计FIR和IIR数字滤波器的方法；3)实现对一个音频信号进行数字滤波的完整过程。
2. 实验要求1. 选择一段带有演唱人声的高保真歌曲文件，利用某种格式转换软件将其转换为单声道的.wav文件，并记录下采样频率等参数。
用MATLAB或C/C++编程显示出该.wav文件的时域波形图和频谱图。
2. 针对FIR和IIR数字滤波器，各选择一种，根据以下给定的技术指标设计数字滤波器得出滤波器系数（给出理论计算过程）。
并显示出各滤波器的频率响应。
滤波器技术指标类型：带阻滤波器3dB截止频率：fc1=500Hz，fc2=2700Hz通带内幅频响应波纹起伏：< 2dB阻带截止频率：fs1=650Hz，fs2=1900Hz阻带内幅频响应衰减：< -20dB3. 用自己设计的滤波器对以上.wav文件进行滤波，显示出滤波后信号的时域波形图和频谱图，并从主观听觉和客观数据上对滤波前后的信号进行对比，分析信号的变化。
二、实验方案1.转换格式。
2.Matlab的功能十分强大，已经为我们提供了很多设计滤波器的函数。
下面列举一些下面需要用到的函数。
（一）。
语音的录入与打开：①[y,fs,bits]=wavread('Blip',[N1 N2]);用于读取语音，采样值放在向量y中，fs表示采样频率(Hz)，bits表示采样位数。
[N1 N2]表示读取从N1点到N2点的值（若只有一个N的点则表示读取前N点的采样值）。
②sound(x,fs,bits); 用于对声音的回放。
向量y则就代表了一个信号（也即一个复杂的“函数表达式”）也就是说可以像处理一个信号表达式一样处理这个声音信号。
③函数FFT用于序列快速傅立叶变换。
函数的一种调用格式为y=fft(x)其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以为一向量或矩阵，若x 为一向量，y是x的FFT。
且和x相同长度。
若x为一矩阵，则y是对矩阵的每一列向量进行FFT。
④函数abs(x)用于计算复向量x的幅值，函数angle(x)用于计算复向量的相角，介于和之间，以弧度表示。
（二）、滤波器设计：1、相关原理：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。
数字滤波器从实现的网络结构或者从单位冲激响应分类，可以分成无限长单位冲激响应（IIR）数字滤波器和有限长单位冲激响应（FIR）数字滤波器。
数字滤波器频率响应的三个参数：（1）幅度平方响应：（2）相位响应（3）群时延响应IIR数字滤波器：IIR数字滤波器的系统函数为的有理分数，即IIR数字滤波器的逼近问题就是求解滤波器的系数和，使得在规定的物理意义上逼近所要求的特性的问题。
如果是在s平面上逼近，就得到模拟滤波器，如果是在z平面上逼近，则得到数字滤波器。
FIR数字滤波器：设FIR的单位脉冲响应h(n)为实数，长度为N，则其z变换和频率响应分别为按频域采样定理FIR数字滤波器的传输函数H(z)和单位脉冲响应h(n)可由它的N个频域采样值H(k)唯一确定。
MATLAB中提供了几个函数，分别用于实现IIR滤波器和FIR滤波器。
（1）卷积函数conv卷积函数conv的调用格式为c=conv(a,b)该格式可以计算两向量a和b的卷积，可以直接用于对有限长信号采用FIR滤波器的滤波。
（2）函数filter函数filter的调用格式为y=filter(b,a,x)该格式采用数字滤波器对数据进行滤波，既可以用于IIR滤波器，也可以用于FIR滤波器。
其中向量b和a分别表示系统函数的分子、分母多项式的系数，若a＝1，此时表示FIR滤波器，否则就是IIR滤波器。
该函数是利用给出的向量b和a，对x中的数据进行滤波，结果放入向量y。
（3）函数fftfilt函数fftfilt的调用格式为y=fftfilt(b,x)该格式是利用基于FFT的重叠相加法对数据进行滤波，这种频域滤波技术只对FIR滤波器有效。
该函数是通过向量b描述的滤波器对x 数据进行滤波。
（4）关于用butter函数求系统函数分子与分母系数的几种形式。
[b,a]=butter(N,wc,'high'):设计N阶高通滤波器，wc为它的3dB边缘频率，以为单位，故。
[b,a]=butter(N,wc):当wc为具有两个元素的矢量wc=[w1,w2]时，它设计2N阶带通滤波器，3dB通带为，w的单位为。
[b,a]=butter(N,wc,'stop'):若wc=[w1,w2]，则它设计2N阶带阻滤波器，3dB通带为，w的单位为。
如果在这个函数输入变元的最后，加一个变元“s”，表示设计的是模拟滤波器。
这里不作讨论。
为了设计任意的选项巴特沃斯滤波器，必须知道阶数N和3dB边缘频率矢量wc。
这可以直接利用信号处理工具箱中的buttord函数来计算。
如果已知滤波器指标，，和，则调用格式为[N,wc]=buttord(wp,ws,Rp,As)对于不同类型的滤波器，参数wp和ws有一些限制：对于低通滤波器，wp<ws；对于高通滤波器，wp>ws；对于带通滤波器，wp和ws 分别为具有两个元素的矢量，wp=[wp1,wp2]和ws=[ws1,ws2]，并且ws1<wp1<wp2<ws2；对于带阻滤波器wp1<ws1<ws2<wp2。
（5）窗函数滤波器，即FIR有限冲激相应滤波器，这样取得：b=fir1（n，Wn,'stop'）,n 是一个合适的阶数，适当选取，要求不高，Wn 上面取得了，stop表示带阻。
y=filter2（b，x）x为滤波器输入，y即输出。
(6)B artlett函数：生成巴特利特窗n=51;window=bartlett(n);[h,w]=freqz(window,1);subplot(1,2,1)stem(window);subplot(1,2,2);plot(w/pi,20*log(abs(h)/abs(h(1))));3.记录下采样频率等参数。
用MATLAB或C/C++编程显示出该.wav文件的时域波形图和频谱图。
[x,fs,bits]=wavread('slowsoul.wav',[1024 5120]);sound(x,fs,bits);X=fft(x,44100);magX=abs(X);angX=angle(X);subplot(221);plot(x);title('原始信号波形');subplot(222);plot(X); title('原始信号频谱');subplot(223);plot(magX);title('原始信号幅值');subplot(224);plot(angX);title('原始信号相位');原始信号波形记录：采样频率为：44100HZ4.进行IIR滤波器的设计。
MATLAB强大的功能已经具备IIR设计的函数，所以我们可以直接调用得出滤波器的各种参数及结果。
首先确定IIR滤波器的频率响应：[x,fs,nbits] = wavread('slowsoul.wav');fp1=500;%通带频率fp2=2700;%通带频率fc1=650;%阻带频率fc2=1900;%阻带频率wp1=2*fp1/fs;%采样频率归一化的通带角频率ws1=2*fc1/fs;%采样频率归一化的阻带角频率wp2=2*fp2/fs;%采样频率归一化的通带角频率ws2=2*fc2/fs;%采样频率归一化的阻带角频率wp=[wp1,wp2];ws=[ws1,ws2];rp=2;%通带波动系数rs=20;%阻带波动系数[n,wc]=buttord(wp,ws,rp,rs);%求巴特沃兹滤波器的系数及3db截止频率[b,a]=butter(n,wc,'stop');%计算滤波器系数[h,f]=freqz(b,a,2*fs,fs);mag=abs(h);ph=angle(h);ph=ph*180/pi;subplot(2,1,1);plot(f,mag);grid on;xlabel('频率(Hz)');ylabel('幅频特性');subplot(2,1,2);plot(f,ph);grid on;xlabel('频率(Hz)');ylabel('相频特性');结果：接着进行滤波，观察滤波后波形。