基于matlab的fir滤波器语音信号去噪_毕业设计

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1、******************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院《信号处理》课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪1摘要随着信息技术的不断发展，现代信号处理正向着数字化发展，研究语音信号的滤波设计也成了现代信息处理的基本内容。本次课程设计主要内容是基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪。主要运用麦克风采集一段语音信号，对其进行了时域分析和频谱分析，分析语音信号的特性，并对语音信号加入了随机噪声，采用凯塞（Kaiser）窗函数法设计了一个FIR低

2、通滤波器，然后对加噪的语音信号进行滤波处理。最后对滤波前后的语音信号的时域和频域特性进行对比。关键词:MATLAB；语音信号；FIR滤波器；凯塞(Kaiser)窗1目录第一章语音信号采样和滤波器设计的基本原理11.1语音信号采样的基本原理11.1.1采样定理11.1.2采样频率11.2数字滤波器的基本理论和设计的基本原理21.2.1数字滤波器的类型21.2.2窗口设计法3第二章语音信号去噪的总体设计62.1语音信号去噪的设计流程图62.2语音信号去噪的设计流程的介绍6第三章语音信号去噪的仿真实现及结果分析83

3、.1语音信号的采集83.2加噪语音信号的频谱分析93.3语音信号的滤波去噪103.4语音信号去噪的结果分析12总结13参考文献14附录15致谢2019第一章语音信号采样和滤波器设计的基本原理1.1语音信号采样的基本原理现代所应用的计算机所处理和传送的都是数字信号，所以经常要求对模拟信号采样，将其转换为数字信号，然后对其进行计算处理，最后再重建为模拟信号。采样在连续时间信号与离散时间信号之间起着至关重要的作用，模拟信号转换为数字信号的关键是确定合适的采样频率，使得既要能够从采样信号中无失真地恢复出原模拟信号，同

4、时又尽量降低采样频率，减少编码数据速率，有利于数据的存储、处理和传输。1.1.1采样定理在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs大于信号中，最高频率fm的2倍时，即：fs>=2fm,则采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍；采样定理又称奈奎斯特定理。1924年奈奎斯特(Nyquist)就推导出在理想低通信道的最高大码元传输速率的公式:理想低通信道的最高大码元传输速率=2W*log2N(其中W是理想低通信道的带宽,N是电平强度)为什么把采样频

5、率设为8kHz?在数字通信中，根据采样定理,最小采样频率为语音信号最高频率的2倍频带为F的连续信号f(t)可用一系列离散的采样值f(t1),f(t1±Δt)，f(t1±2Δt)，...来表示,只要这些采样点的时间间隔Δt≤1/2F，便可根据各采样值完全恢复原来的信号f(t)。这是时域采样定理的一种表述方式[1]。时域采样定理的另一种表述方式是：当时间信号函数f(t)的最高频率分量为fm时,f(t)的值可由一系列采样间隔小于或等于1/2fm的采样值来确定,即采样点的重复频率f≥2fm。时域采样定理是采样误差理论

6、、随机变量采样理论和多变量采样理论的基础。对于时间上受限制的连续信号f(t)（即当│t│>T时,f(t)=0,这里T=T2-T1是信号的持续时间），若其频谱为F（ω）,则可在频域上用一系列离散的采样值，如式（1-1）：  （1-1）采样值来表示,只要这些采样点的频率间隔，如式（1-2）：  （1-2）1.1.2采样频率19采样频率，也称为采样速度或者采样率，定义了每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数，它用赫兹（Hz）来表示。采样频率的倒数是采样周期或者叫作采样时间，它是采样之间的时间间隔。通俗的讲采样

7、频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率只能用于周期性采样的采样器，对于非周期性采样的采样器没有规则限制。采样频率的常用的表示符号是fs。通俗的讲采样频率是指计算机每秒钟采集多少个声音样本，是描述声音文件的音质、音调，衡量声卡、声音文件的质量标准。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。采样频率与声音频率之间有一定的关系，根据采样定理，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，

8、才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。这就是说采样频率是衡量声卡采集、记录和还原声音文件的质量标准。1.2数字滤波器的基本理论和设计的基本原理1.2.1数字滤波器的类型数字信号处理技术经过几十年的发展，在国内外已经取得了很大的成绩。到目前为止，已经比较成熟的去噪方法比较典型的有切比雪夫去噪法、双线性变换去噪法、窗函数去噪法等有名的去噪方法。下面分别对滤波器中比较有代表性的FIR和IIR滤波器做