文档介绍：语音信号滤波去噪
——使用BOHMAN窗设计的频率采样型FIR滤波器
学生姓名: 指导老师:
摘要本课程设计主要内容是,利用窗口设计法设计频率采样型FIR滤波器并对加噪语音信号进行滤波去噪处理。,开发工具是M语言编程。在课程设计中,,然后在MATLAB中对语音信号进行加噪,并绘制原始语音信号和加噪语音信号的时域和频域波形,进行频谱分析以确定所加噪声频率,再利用Bohman窗设计FIR滤波器,并检测是否达到指标,最后使用滤波器对信号进行滤波去噪处理,并通过对比原始信号,加噪信号,滤波去噪信号的时域和频域波形,或回放语音信号,检测是否设计成功。通过程序调试及完善,本课程设计滤波后的语音信号与原始语音信号基本一致,即设计的滤波器能够从含噪信号中滤除单频噪声,还原原始信号,达到了设计目的。
关键词课程设计;滤波去噪;FIR滤波器;BOHMAN窗;MATLAB
1 引言
本课程设计主要解决在含噪情况下如何对语音信号进行滤波去噪处理。设计采用BOHMAN窗设计的频率采样型FIR滤波器对一段含噪语音信号进行滤波去噪处理。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字处理来达到频域滤波的目的。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。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,数字滤波器可分为数字高通、数字低通、数字带通和数字帯阻等滤波器。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滤波器,另一种为FIR滤波器。设计FIR数字滤波器的方法有窗口设计法、频率采样法和等波纹最佳逼近法等。
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课程设计目的
数字信号处理课程设计是数字信号处理课程的重要实践性环节,是通信工程一次较全面的工程师能力训练。
(1)通过课程设计,加深对数字信号处理理论方面的认识;
(2)熟悉MALTAB工具软件的运用,学会用计算机采集语音信号,以及对语音信号进行时域和频域的分析;
(3)掌握数字信号处理中FIR滤波器的设计方法和步骤;
(4)掌握使用MATLAB对信号分析和处理的方法;
(5)提高实际运用、综合运用能力以及分析问题、解决问题能力;培养严肃认真、实事求是的科学态度,理论联系实际的工作作风和辩证思维能力。
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。
(4)独立完成课程设计并按要求编写课程设计报告书。
设计平台
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MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言的编辑模式,代表了当今。MATLAB在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等,主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB的基本数据单位是矩阵,它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用其他语言完成相同的事情简捷得多,并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C,FORTRAN,C++,JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用。
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2 设计原理
FIR滤波器
FIR(Finite Impulse Response)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它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,同时其单位抽样响应是有限长的,因而滤波器是稳定的系统。因此,FIR滤波器在通信、图像处理、模式识别等领域都有着广泛的应用。
FIR滤波器相对于IIR滤波器具有易实现线性相位,系统总是稳定的,允许设计多通带(或多阻带)滤波器的优点,FIR滤波器主要有4种结构