语言信号滤波去噪--使用三角窗设计fir滤波器

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1、语音信号滤波去噪——使用三角窗设计FIR滤波器学生姓名：金人佼指导老师：胡双红摘要本课程设计主要是通过使用三角窗设计一个FIR滤波器以对语音信号进行滤波去噪处理。本设计首先用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用三角窗设计一个满足指标的FIR滤波器，对该语言信号进行滤波去早处理，比较滤波前后的波形和频谱分析，根据结果和学过的理论的出合理的结论。通过对比滤波前后的波形图，深入了解滤波器的相关技术指标和性能，掌握设计滤波器的基本方法，通过程序调试及完善，该设计慕本满足设计要求。关键词MATLAB；三角窗

2、；FIR滤波器；滤波去噪1引言数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理Z前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的⑴。数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统,它是通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。随着现代通信的数字化，数字滤波器变得更加重要。数字滤波器的种类很多，但总的来说可以分成两大

3、类，一类是经典滤波器，另一类可称为现代滤波器。从滤波特性方面考虑，数字滤波器可分成数字高通、数字低通、数字带通和数字带阻等滤波器。从实现方法上考虑，将滤波器分成两种，一种称为无限脉冲响应滤波器，简称IIR(InfiniteImpulseResponse)滤波器，另一种称为FIR(FiniteImpulseResponse)滤波器⑵。设计FIR数字滤波器的方法有窗函数法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。1.1课程设计目的用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标,用三角窗设计一个满足指标的FIR滤波器，对该

4、语咅信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析，根据结果和学过的理论得出合理的结论。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的优劣。1.2课程设计的要求(1)滤波器指标必须符合工程设计。(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。(4)在老师的指导下，独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告。1・3设计平台MATLAB是矩阵实验室(MatrixLaboratory)的简称，是美国MathWorks公司岀品

5、的商业数学软件，用于算法开发，数学可视化，数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。是一个可以完成各种精确计算和数据处理的、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屮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

6、PC机和大型计算机上运行，适用于Windows>UNIX等各种系统平台。2设计原理2.1数字信号处理数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器(DSP)和专用集成电路(ASIC)等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT),是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT),FFT的出现

7、大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。数字信号处理的特征和分类。信号(signal)是一种物理体现，或是传递信息的函数。而信息是信号的具体内容。模拟信号(analogsignal):扌旨时间连续、幅度连续的信号。数字信号(digitalsignal)：时间和幅度上都是离散(量化)的信号。数字信号可用一序列的数表示，而每个数又可表示为二制码的形式，适合计算机处理。一维仃-D)信号：一个自变量的函数。二维(2-D)信号：两个自变量的函数。多维(M-D)信号：多个自变量的函数。信号处理的内容

8、：滤波、变换、检测、谱分析、估计、压缩、识别等一系列的加工处理。随着信息时代、数字世界的到来，数字信号处理已成为一门极其重要的学科和技术领域。2・2窗口设计法窗口设计法的基木思想是用FIR逼近希望的滤波特性。设希望逼近的滤波器的频率响应为，其单位脉冲响应用表示。为了设计简单方