数字信号处理综合报告--数字音频信号的分析与处理

（4）给出相位特性图；
（5）用频谱分析的方法验证设计好的分频器；
（6）对选用的两种类型的滤波器效果进行对比。
滤波器设计的基本步骤：
五、数据记录
我选择要设计的合成滤波器为ButterWorthIIR滤波器和Linkwitz-RileyIIR滤波器。
1.设计程序
设计程序如下：（以4阶巴特沃斯滤波器、宁可瑞滤波器设计的分频器程序为例（分频器阶数为8阶））
2.软件：MATLABR2010b
四、实验步骤
任意选择两种类型的IIR数字滤波器，设计一个二分频的数字分频器，已知系统的采样率为48000Hz。
（1）分频点为2000Hz；
（2）要求给出类似图8.3的幅频特性图，分频器的幅频响应平坦，在分频点处最多不能超过3dB的偏差；
（3）滤波器必须是二阶节形式；
对分频器的特性，考虑最多的还是两个滤波器合成的幅度特性，希望其是平坦的，如图8.2所示：
图8.2分频器幅度特性
为了使设计的IIR滤波器方便在DSP上实现，常将滤波器转换为二阶节级联的形式。
设计好分频器后，为验证分频后的信号是否正确，可用白噪声信号作为输入信号，然后对分频后的信号进行频谱分析。
三
1.硬件：计算机一台，耳机。
f1=w1*fs/(2*pi);
semilogx(f,magH,'-.r',f1,magH1,'b');
legend('巴特沃斯滤波器','宁可瑞滤波器');
title('IIR分频器的幅度特性');
axis([100 20000 -40 10]);
hold on
grid on
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f1=w1*fs/(2*pi);
semilogx(f,magHL,'-.r',f1,magHL1,'b');
hold on;
B=conv(BL,AH)+conv(BH,AL); %计算巴特沃思滤波器并联系统的系统函数
A=conv(AL,AH);
[magH,w]=freqz(B,A); %计算巴特沃思滤波器并联系统幅频特性
f=w*fs/(2*pi);%把数字频率w转换为模拟频率f
[B来自百度文库1,AL1] = butter(N/2,wc);
[BH1,AH1] = butter(N/2,wc,'high');
BL1=conv(BL1,BL1); %计算宁可瑞低通滤波器系统函数B,A系数
AL1 = conv(AL1,AL1);
BH1=conv(BH1,BH1);%计算宁可瑞高通滤波器系统函数B,A系数
magH=20*log10(abs(magH));
f=w*fs/(2*pi);
B1=conv(BL1,AH1)+conv(BH1,AL1); %计算宁可瑞滤波器并联系统的系统函数
A1=conv(AL1,AH1);
[magH1,w1]=freqz(B1,A1); %计算宁可瑞滤波器并联系统幅频特性
magH1=20*log10(abs(magH1));
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%设计分频器
clear;clc;
fs = 48000;%采样频率为48000Hz
fc = 2000;%分频点为2000Hz
wc = 2 * fc / fs;
N = 4; %滤波器阶数，分频器阶数为2*N
数字信号处理实验
题 目数字音频信号的分析与处理
班 级
姓 名
学 号
日 期2013.06.10-2013.06.24
一、实验目的
1．复习巩固数字信号处理的基本理论；
2．利用所学知识研究并设计工程应用方案。
二
数字信号处理技术在音频信号处理中的应用日益增多，其灵活方便的优点得到体现。分频器即为其中一种音频工程中常用的设备。
xlabel('\omega/\pi');ylabel('|H(e^j^\omega)|');
subplot(2,2,4);plot(wL/pi,angle(HL));
xlabel('\omega/\pi');ylabel('\phi(\omega)');
人耳能听到的声音频率范围为20Hz~20000Hz，但由于技术所限，扬声器难以做到在此频率范围内都有很好的特性，因此一般采用两个以上的扬声器来组成一个系统，不同的扬声器播放不同频带的声音，将声音分成不同频带的设备就是分频器。下图是一个二分频的示例。
图8.1二分频示意图
高通滤波器和低通滤波器可以是FIR或IIR类型，其中FIR易做到线性相位，但阶数太高,不仅需要耗费较多资源，且会带来较长的延时；IIR阶数低，但易出现相位失真及稳定性问题。
[magHL,w]=freqz(BL,AL);%计算巴特沃思低通滤波器幅频特性
magHL=20*log10(abs(magHL));
f=w*fs/(2*pi);
[magHL1,w1]=freqz(BL1,AL1);%计算宁可瑞低通滤波器幅频特性
magHL1=20*log10(abs(magHL1));
%分析巴特沃斯滤波器及其设计的分频器的幅频特性、零极点分布
%巴特沃斯低通
subplot(2,2,1);zplane(BL,AL);
title('巴特沃斯低通滤波器的零极点分布')
[HL,wL]=freqz(BL,AL);
subplot(2,2,2);plot(wL/pi,abs(HL));
title('巴特沃斯低通滤波器的幅度特性')
[BL,AL] = butter(N,wc);%计算巴特沃思低通滤波器系统函数B,A系数
[BH,AH] = butter(N,wc,'high');%计算巴特沃思高通滤波器系统函数B,A系数
[magHH,w]=freqz(BH,AH);%计算巴特沃思高通滤波器幅频特性
magHH=20*log10(abs(magHH));
AH1 = conv(AH1,AH1);
[magHH1,w1]=freqz(BH1,AH1);%计算宁可瑞高通滤波器幅频特性
magHH1=20*log10(abs(magHH1));
f1=w1*fs/(2*pi);
semilogx(f,magHH,'-.r',f1,magHH1,'b');
hold on;