吹管音乐滤波去噪：基于汉宁创的fir滤波器

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1、《吹管音乐滤波去噪--使用汉宁窗设计的FIR滤波器》第２０页共20页吹管音乐滤波去噪——基于汉宁窗的FIR滤波器学生姓名：指导老师：摘要从网站上下载一段吹管乐器演奏音乐，利用CE软件对音乐进行编辑。绘制波形并观察其频谱特点，加入一个带外单频噪声，用汉宁窗设计一个满足指标的FIR滤波器，对该含噪音乐信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后波形和频谱并进行分析，根据结果和学过的理论得出合理结论。与不同信源相同滤波方法的同学比较各种信源的特点，与相同信源不同滤波方法的同学比较各种滤波方法性能优劣。关键词滤波去噪；FIR滤波器；汉宁窗；M

2、ATLAB1引言本课程设计主要针对一段吹管音乐信号，在进行加噪后，利用窗函数设计法选择汉宁窗设计的FIR滤波器，对加噪后的吹管音乐信号进行滤波去噪处理，并对前后时域波形和频域波形进行对比分析的程序设计。1.1课程设计目的本次课设中的主要目的是让学生在熟悉Matlab语言环境，掌握其语言编程规则的前提下，利用汉宁窗设计一个符合要求的FIR滤波器来实现音乐信号的滤波去噪，并绘制滤波前后的时域波形和频谱图。根据图形分析判断滤波器设计的正确性。通过本次课设，我们能够学会如何综合运用课堂上学会的理论知识，增强自己的动能力与联系实际的能

3、力，为以后的工作奠定基础。1.2课程设计的要求（1）滤波器指标必须符合工程实际。（2）设计完后应检查其频率响应曲线是否满足指标。（3）处理结果和分析结论应该一致，而且应符合理论。《吹管音乐滤波去噪--使用汉宁窗设计的FIR滤波器》第２０页共20页（4）独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。1.3课程设计平台课程设计的主要设计平台是MATLAB7.0。MATLAB的名称源自MatrixLaboratory，它是美国MathWorks公司生产的一个为科学和工程计算专门设计的交互式大型软件，是一个可以完成各种精确计算和数据处

4、理的、可视化的、强大的计算工具。它集图示和精确计算于一身，在应用数学、物理、化工、机电工程、医药、金融和其他需要进行复杂数值计算的领域得到广泛应用。它不仅是一个在各类工程设计中便于使用的计算工具，而且也是一个在数学、数值分析和工程计算等课程教学中的优秀的教学工具，在世界各地的高等院校中十分流行，在各类工业应用中更有不俗的表现。MATLAB可以在几乎所有的PC机和大型计算机上运行，适用于Windows、UNIX等各种系统平台。[1]MATLAB软件包括五大通用功能：数值计算功能（Nemeric）；符号运算功能（Symbolic

5、）；数据可视化功能（Graphic）；数据图形文字统一处理功能（Notebook）和建模仿真可视化功能（Simulink）。其中，符号运算功能的实现是通过请求MAPLE内核计算并将结果返回到MATLAB命令窗口。该软件有三大特点：一是功能强大；二是界面友善、语言自然；三是开放性强。[2]MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能能基本满足信号与系统课程的需求。例如，解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反

6、变换、z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析、零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入理解信号与系统的理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础[3]。2设计原理2.1数字信号处理数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP《吹管音乐滤波去噪--使用汉宁窗设计的FIR滤波器》第２０页共20页）是一门涉及许多

7、学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科[4]。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。[5]2.2FIR滤波器有限长单位脉冲响应数字滤波器（FiniteImpulseResponseDigitalFilter,缩写FIRDF）简称FIR滤波器，是数字信号处理系统中最

8、基本的原件，其最大优点是可以实现线性相位滤波，可以在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，满足了在数字通信和图像传输与处理等应用场合对线性相位的要求。FIR滤波器是全零点滤波器，硬件和软件实现结构简单，因而是十分稳定的系统。[6]FIR滤波器的设计方法主要分为两类：第一类是基于逼近