fir iir 时域滤波滤除高频噪声

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1、《《数字信号处理》》课程实验设计报告实验五时域与频域对语音信号进行去噪处理学院：计算机与电子信息学院专业班级：通信工程2009级1班组员及分工：谢锋0907200224GUI及FIR设计李德志0934110104IIR设计及程序调试吕翩翩0826211134时域去噪设计及报告撰写目录摘要1一实验目的2二实验步骤及分析21制作含高频噪声的音乐信号21.1录制语音信号21.2加噪处理22滤波器设计32.1设计FIR数字滤波器32.1.1FIRDF基本设计原理32.1.2用窗函数设计FIRDF的基本方法42.1.3

2、凯塞窗实现FIRDF62.2设计IIR数字滤波器82.2.1IIRDF基本设计原理82.2.2脉冲响应不变法基本原理92.2.3巴特沃斯滤波器设计基本原理102.2.4用脉冲响应不变法实设计IIRDF112.3设计时域滤波器132.3.1滑动滤波器的基本设计原理133GUI设计18三设计总结181录音中所采集的音乐信号在MATLAB环境中无法打开182GUI中的问题19四结束语19参考文献19图表目录图表1声音的录制2图表2原始信号的波形3图表3原始语音信号的频谱3图表4幅频特性7图表5相频特性7图表6FIR

3、滤波后的波形8图表7FIR滤波后的频谱8图表8脉冲响应不变法的映射关系9图表9幅频特性12图表10相频特性12图表11IIR滤波后波形13图表12IIR滤波后频谱13图表13滑动平均滤波器的频响特性14图表14幅频特性16图表15相频特性16图表16滤波后的波形16图表17滤波后的频谱图17图表18滤波后的波形17图表19滤波后的频谱图17图表20本设计的界面总览18摘要数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：

4、无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。IIR滤波器的首要优点是可在相同阶数时取得更好的滤波效果。但是IIR滤波器设计方法的一个缺点是无法控制滤波器的相位特性。与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。本次课程设计根据信号的特性，在时域上设计滑动平均滤波器，在频域上分别设计FIR和IIR数字滤波器，对采集的音乐信

5、号进行滤波去噪处理，并绘制出处理前后的时域波形图和频谱图。最后根据处理前后的图形和音乐回放来分析滤波去噪的效果。同时为了更好地表现本设计实现的功能，采用GUIDE设计GUI进行展示。关键词：滤波去噪滑动平均滤波器FIR滤波器IIR滤波器MATLABGUI19一实验目的采用MATLAB设计相应滤波器，实现对一段音乐信号进行去噪（在频域分别采用FIR和IIR滤波器，在时域采用书上介绍的方法，即采用滑动平均滤波器设计。）实验要求二实验步骤及分析1制作含高频噪声的音乐信号1.1录制语音信号本实验通过windows自带

6、的录音机采集音频信号，并设置合适的参数，将得到的信号保存为“noisy.wav”。图表1声音的录制1.2加噪处理本实验添加的噪声为余弦高频噪声，实现程序如下：Au=0.3;t=0:1/8000:(size(x)-1)/8000;d=[Au*cos(2*pi*fn*t)]';%fn为噪声频率，可在文本框中进行设置x=x+d;得到的复合的原始语音信号的波形和频谱如下所示：19图表2原始信号的波形图表3原始语音信号的频谱由频谱图可知，语音信号主要分布在2KHz以下的部分，而所加的噪声的频谱是3200Hz。因此滤波器

7、设计必须基于此而设定滤波器的指标参数。1滤波器设计1.1设计FIR数字滤波器1.1.1FIRDF基本设计原理19有限长单位脉冲响应（FIR）数字滤波器很容易获得严格的线性相位特性，这对于语音信号处理和数据传输是很重要的。另外，它总是可实现的和稳定的，既可按非递归型结构实现，也可按递归型实现。非递归FIR滤波器的运算量化噪声可做的比较小。FIR数字滤波器的单位脉冲响应仅含有有限个（N个）非零值，是因果的有限长序列。该序列的Z变换为系统的频率响应为上式中，叫幅度函数，是含正负符号的实函数，且；叫相位函数[2]。一

8、个数字滤波器的设计分三步完成：一是技术要求。在设计滤波器之前，必须要有某些技术要求。这些技术要求是由用途决定的；二是近似。一旦技术要求确定后，就要用已学过的各种概念何数学提供一种滤波器的表述，它接近于所给出的一组技术要求；三是实现。上面一步的结果是一个滤波器的表述，它可能是一个差分方程的形式，或者是某一系统函数,或者是某一脉冲响应。根据这个表述要用硬件实现这个滤波器[3]。1.1.1用窗函数设计FI