基于matlab的fir滤波器语音信号去噪_毕业设计(编辑修改稿)

基于matlab的fir滤波器语音信号去噪_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

限长单位 冲激响应系统”，简称为 IIR 系统。 无限长单位冲激响应（ IIR） 滤波器有以下几个特点 : （ 1） 系统的单位冲激响应 h(n)是无限长； （ 2） 系统函数 H(z)在有限 z 平面（ 0|z| ）； （ 3） 结构上存在着输出到输入的反馈，也就是结构上是递归型的。 IIR 滤波器 采用递归型结构，即结构上带有反馈环路。 同一种系统函数 H（ z） 可以有多种不同的结构，基本网络结构有 直接 Ⅰ 型、 直接Ⅱ 型、级联型、并联型四种，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，巴特沃斯 (Butterworth)滤波器、切比雪夫 (Chebyshev)滤波器、椭圆 (Cauer)滤波器、贝塞尔 (Bessel)滤波器等，这些典型的滤波器各有特点。 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。 窗口设计法 本设计采用凯塞（ Kaiser）窗函数法设计 FIR数字低通滤波器。 FIR 滤波器的设计方法有许多种，如窗函数设计法、频率采样设计法和最优化设计法等。 窗口设计法的 基本思想是用 FIRDF 逼近希望的滤波特性。 设希望逼近的滤波器的频率响应为 jd eH ，其单位脉冲响应用 nhd 表示。 为了设计简单方便，通常选择  jdeH 为具有片段常数特性的理想滤波器。 因此 nhd 是无限长非因果序列，不能直接作为 FIRDF 的单位脉冲响应。 窗口设计法就是截取 nhd 为有限长的一段因果序列，并用合适的窗口函数进行加 权作为FIRDF 的单位脉冲响应 nh。 4 窗口设计法基本步骤如下 [3]： （ 1）构造希望逼近的频率响应函数  jd eH。 以低通线性相位 FIRDF 设计为例，一般选择 jdeH 为线性理想低通滤波器，即   ,0 ,  jjd eeH    ||||cc （ 17） （ 2）加窗得到 FIRDF 的单位脉冲响应 nh ，      nnhnh d  （ 18） 式中， n 称为窗口函数，其长度为 N。 如果要求第一类线性相位 FIRDF，则要求 nh 关于 21N 点偶对称。 而 nhd 关于 n 点偶对称，所   21 N ，同时要求 n 关于  21N点偶对称。 常见的窗函数，可以分为以下主要类型： （ 1） 幂窗 采用时间变量某种幂次的函数，如矩形、三角形、梯形或其它时间 t 的高次幂； （ 2） 三角函数窗 应用三角函数，即正弦或余弦函数等组合成复合函数，例如汉宁窗、海明窗 、 Kaiser 窗 等； （ 3） 指数窗 采用指数时间函数，例如高斯窗等。 其性能如表 11所示： 表 11 常见窗函数性能表 名称 滤波器过 渡带宽 最小阻带衰减 名称 滤波器 过渡带宽 最小阻带衰减 矩形 巴特利特 M 108dB 汉宁 汉明 布莱克曼 11π/M 74dB BLACKMANHARRIS M 109dB 5 本设计采用的是凯塞窗 （ Kaiser） 设计的滤波器，凯塞 窗（ Kaiser） 通过改变参数可以达到不同的性能，正由于其优良的窗函 数特性，广泛应用于高通、低通、带通、带阻等各种滤波器的设计。 凯塞 窗（ Kaiser）是利用贝塞尔函数来逼近需要的理想窗，其时域函数形式如 式 (19)：      020 1211INnIn   , 1......2,1,0  Nn (19) 式中，  0I 为零阶第一类修正的贝赛尔函数，可用式 (110)的级数表示。     120 !21 nnnxxI (110) 凯塞 窗（ Kaiser）的幅度 如式（ 111）所示 ：       212 c o s20NN nnW  (111) 由公式可知，凯塞 窗的 β 值与贝赛尔函数级 数项数 n是 两个独立的参数，但都会对凯塞窗造成影响。 6 第二 章 语音信号 去噪的总体设计 语音信号去噪的设计流程图 本课程设计主要是 用麦克风采集一段语音信号，通过进行自编函数加入噪声，然后采用凯塞 (Kaiser)窗函数法设计 FIR 滤波器，并且对 这 段加入噪声的语音信号函数进行滤波去噪，用绘图的程序画出 滤波 前后时域和频 域的波形 图进行对比分析。 语音信号去噪的设计流程图如下图 31 所示： 图 31语音信号去噪的设计流程图 语音信号去噪的设计流程的 介绍 首先是 用麦克风采集一段语音信号 ，将该 语音信号作为分析的对象， 用 程序绘制原始语音信号的时域和频域波形，观察波形得出语音信号的通带频率和阻带频率，为后面滤波器的设计提供参数。 然后调用系统函数 rand 产生一个随机信号，对原始语音信号进行加噪处理，加噪过程中必须计算信号长度，并产生和原始信号长度相同的随机信号，否则软件将提示错误。 加噪之后对时域波形进行傅里叶变换得到频域波形，绘图并将加噪前后信号的时域波形和频域波形语音信号的采集 ，画时域和频域 图 加入随机噪声。