课程设计论文-基于matlab的语音信号采集和窗函数法滤波

课程设计论文-基于matlab的语音信号采集和窗函数法滤波内容摘要：

还是 FIR 滤波器的设计都包括三 步 ： (1) 按照实际任务的要求，确定滤波器的性能指标。 (2) 用一个因果、稳定的离散线性时不变系统的系统函数去逼近这一性能指标。 根据不同的要求可以用 IIR 系统函数，也可以用 FIR 系统函数去逼近。 (3) 利用有限精度算法实现系统函数，包括结构选择、字长选择等。 利用窗函数法设计线性相位 FIR 数字滤波器 常用窗函数 (l) 矩形窗 9 矩形窗使用最多，习惯上不加窗就是使信号通过了矩形窗。 这种窗的优点是主瓣比较集中，缺点是旁瓣较高，并有负旁瓣，导致变换中带进了高频干扰和泄漏，甚至出现负谱现象。 (2) 三角窗 三角窗亦称费杰（ Fejer）窗，是幂窗的一次方形式，三角窗与矩形窗比较，主瓣宽约等于矩形窗的两倍，但旁瓣小，而且无负旁瓣 (3) 汉宁窗 汉宁（ Hanning）窗又称升余弦窗，汉宁窗可以看作是 3个矩形时间窗的频谱之和，它可以使用旁瓣互相抵 消，消去高频干扰和漏能。 汉宁窗与矩形窗的谱图对比，可以看出，汉宁窗主瓣加宽（第一个零点在 2π/T 处）并降低，旁瓣则显著减小。 第一个旁瓣衰减一 32dB，而矩形窗第一个旁瓣衰减 13dB。 此外，汉宁窗的旁瓣衰减速度也较快，约为 60dB/（ 10oct），而矩形窗为 20dB/（ 10oct）。 由以上比较可知，从减小泄漏观点出发，汉宁窗优于矩形窗。 但汉宁窗主瓣加宽，相当于分析带宽加宽，频率分辨力下降。 (4) 海明窗 海明（ Hamming）窗也是余弦窗的一种，又称改进的升余弦窗，海明窗与汉宁窗都是余弦窗，只是加权 系数不同。 海明窗加权的系数能使旁瓣达到更小。 分析表明，海明窗的第一旁瓣衰减为 42dB。 海明窗的频谱也是由 3个矩形时窗的频谱合成，但其旁瓣衰减速度为 20dB/（ 10oct），这比汉宁窗衰减速度慢。 海明窗与汉宁窗都是很有用的窗函数。 除了以上几种常用窗函数以外，尚有多种窗函数，如平顶窗、帕仁（ Parzen）窗、布拉克曼（ Blackman）窗、凯塞（ kaiser）窗等。 对于窗函数的选择，应考虑被分析信号的性质与处理要求。 如果仅要求精确读出主瓣频率，而不考虑幅值精度，则可选用主瓣宽度比较窄 10 而便于分辨的矩形窗， 例如测量物体的自振频率等；如果分析窄带信号，且有较强的干扰噪声，则应选用旁瓣幅度小的窗函数，如汉宁窗、三角窗等；对于随时间按指数衰减的函数，可采用指数窗来提高信噪比。 MATLAB 窗函数的 实现 利用 MATLAB 实现窗函数法设计 FIR 滤波器，主要是选择合适的窗函数进行截断运算。 先从理论上得到待逼近理想滤波器的单位脉冲响应，再由通带、阻带衰减指标确定窗函数类型，由过渡带确定 FIR 滤波器阶数 M，最后利用 MATLAB 计算出窗函数的值，以及 hd[k]Wn[k]的值，由此即得所设计的 FIR 滤波器的 h[k]。 MATLAB 提供了许多常用的窗函数，其中部分窗函数的调用形式为 W=hanning(N) W=hamming(N) W=Blackman(N) W=Kaiser(N,beta) 其中 N 是窗函数的长度， beta 是控制 kaiser 窗形状的参数。 返回的变量 w是一个长度为 N的列向量，给出窗函数 N 点的取值。 对于 kaiser窗， MATLAB 还提供了一个根据带设计滤波器的指标直接计算窗函数的函数，其基本调用形式为 [M,Wc,beta,ftype]=kaiserord(f,a,dev) 其中： 参数 f表示需要设计的 FIR 滤波器的 B个频带；参数 a 为 B个频带的幅度值，一个通带取 1，阻带取 0；参数 dev为 B个频带中的波动值。 11 利用 hanning 窗设计低通滤波器 由题意 可 知 ： 要设计滤波器滤除信号的高频成分，即设计低通滤波器。 故确定设计的低通滤波器的设计指标为： Wp=*pi,Ws=*pi 程序如下： fs=8000。 x1=wavread(39。 C:\WINDOWS\Media\Windows XP 关机 .wav39。 )。 t=。