IIR滤波器语音去噪处理

课程设计(论文)

题目基于IIR数字滤波器的有噪语音信

号的处理

课程设计（论文）任务书学院：电气工程学院

题目：基于IIR数字滤波器的有噪语音

信号的处理

起止时间：2016年10月25日至16年11月20日

学生姓名：

专业班级：

指导教师：

教研室主任：

院长：

2016年11 月20 日

摘要：滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。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，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信号处理工具处理工具箱可以有效快捷地设计IIR数字滤波器，结果的各项性能指标均达到指定要求。

关键词：MATLAB；IIR滤波器；有噪音语音信号

Abstract: filter design plays an important role in digital signal processing, IIR filter is an important part of the filter design. Research based on MATLAB design and implementation of the noise processing of speech signal, the theory of knowledge of

the integrated use of digital signal processing in time domain of speech signal plus noise, frequency domain analysis and filtering. Through theoretical derivation corresponding conclusion using MATLAB as a programming tool for computer implementation. In the design process, with Butterworth, Chebyshev and bilinear method of IIR digital filter design, and use MATLAB as a tool Complete the drawing calculation and graphic design. Through the simulation and frequency characteristic analysis on the design of filter, MATLAB signal processing tools processing toolbox can effectively and quickly design IIR digital filter based on the results of the performance indicators to meet the specified requirements.

Keywords: MATLAB; IIR filter; noisy speech signal

目录

1. 绪论 (1)

2. 基于滤波器的语音信号的处理 (1)

2.1语音信号的采样理论依据 (2)

2.1.1采样频率 (2)

2.1.2采样位数 (2)

2.1.3采样定理 (2)

2.2语音信号的采集 (3)

3. 滤波器的设计 (3)

3.1数字滤波器概述 (3)

3.2模拟滤波器概述 (3)

3.3IIR滤波器概述 (4)

3.4IIR滤波器设计 (4)

3.5用滤波器对加噪语音信号进行滤波 (7)

4. 仿真及结果分析 (8)

4.1语音信号的时频分析 (8)

4.2加噪后的语音信号及其频谱分析 (10)

4.3验证所设计的滤波器 (11)

4.4比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (14)

4.5IIR滤波器处理结果的分析 (17)

5. 课题结论 (14)

6. 参考文献 (16)

7. 辞 (17)

8. 附录 (18)

附录1：IIR数字滤波器的主要程序 (18)

附录2：比较滤波前后语音信号的波形及频谱 (19)

1. 绪论

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。IIR滤波器采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。IIR滤波器运算结构通常由延时、乘以系数和相加等基本运算组成，可以组合成直接型、正准型、级联型、并联型四种结构形式，都具有反馈回路。同时，IIR数字滤波器在设计上可以借助成熟的模拟滤波器的成果，如巴特沃斯、契比雪夫和椭圆滤波器等，有现成的设计数据或图表可查，在设计一个IIR数字滤波器时，我们根据指标先写出模拟滤波器的公式，然后通过一定的变换，将模拟滤波器的公式转换成数字滤波器的公式。

本设计研究的主要容中是先进行语音信号的采集，然后对语音信号进行频谱分析，再利用IIR两种滤波器对语音信号进行过滤和频谱分析，画出滤波之后的频谱图与时域波形，并对信号滤波前后进行分析比较，分析信号的变化，得出滤波性能。

2. 基于滤波器的语音信号的处理

选择一个语音信号作为分析的对象，或录制一段语音信号，对其进行频谱分析；利用MATLAB中的随机函数产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其进行频谱分析；设计IIR数字滤波器，并对被噪声污染的语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征，最后回放语音信号。