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1、音乐信号滤波去噪-使用CHEB窗设计的线性相位型FIR滤波器,学号：201454080136姓名：胡国庆指导老师：高明,本课程设计主要使用CHEB窗设计的FIR滤波器对音乐信号进行滤波去噪。课程设计的的平台为MATLAB。采集一段音乐信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用窗函数法设计一个满足指标的FIR滤波器，对该音乐信号进行滤波去噪处理。根据滤波后的时域图和原始音乐信号时域图的比较，以及滤波后信号的频谱图和原始音乐信号频谱图的比较，最后回放滤波后音乐信号，滤波后的音乐信号与原始音乐信号一样清晰，成功地实现了滤波，达到了设计的要求。,1、设计摘要,2、设计流程图,从网上下载一段音乐信
2、号，并命名为“yinyue.wav”。其采样率fs为8000HZ,在Matlab平台下调用wavread函数可采集到下载的音乐信号。,3、录制音乐信号,在信号中加入一个单频噪声：x=x;y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t);,4、对语音信号加噪处理,可以看到语音信号加入单频噪声后的时域波形比未加之前在幅度范围内有了明显的增加，在频谱方面我们可以看到除了在加了噪声后的频谱图上的3100hz有个明显的冲激外，其余地方与未加时的频谱一模一样，这现象表现在语音播放时我们可以听到一声尖锐的噪声。,程序：fpd=2000;fsd=3000;fsu=3200;fpu=4200;Rp=1;As=100
3、;%带阻滤波器设计指标fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min(fsd-fpd),(fpu-fsu);%计算上下边带中心频率，和频率间隔wcd=fcd/fs*2*pi;wcu=fcu/fs*2*pi;dw=df/fs*2*pi;%将Hz为单位的模拟频率换算为rad为单位的数字频率ws1=fsd/fs*2*pi;ws2=fsu/fs*2*pi;M=ceil(15.2*pi/dw)+1;%计算CHEB窗设计该滤波器时需要的阶数n=0:M-1;%定义时间范围w_cheb=(CHEBWIN(M);%产生M阶的CHEB窗 hd_bs=IDEAL_LP(wcd,M)+I
4、DEAL_LP(pi,M)-IDEAL_LP(wcu,M);%调用自编函数计算理想带阻滤波器的脉冲响应h_bs=w_cheb.*hd_bs;%用窗口法计算实际滤波器脉冲响应db,mag,pha,grd,w=freqz_m(h_bs,1);%调用自编函数计算滤波器的频率特性subplot(2,2,1);plot(w/pi,db);title(滤波器幅度响应图);xlabel(w/pi);ylabel(db);grid on;axis(0,1,-150,20);line(0,1.5,-Rp,-Rp,color,r,linestyle,-,LineWidth,2);line(0,1.5,-As,-A
5、s,color,r,linestyle,-,LineWidth,2);line(ws1/pi,ws1/pi,-140,20,color,r,linestyle,-,LineWidth,2);line(ws2/pi,ws2/pi,-140,20,color,r,linestyle,-,LineWidth,2);xlabel(w/pi);ylabel(db);title(以db为单位的滤波器幅度响应图);subplot(2,2,2);plot(w,mag);title(滤波器幅度响应图);xlabel(w/pi);ylabel(幅度mag);grid on;subplot(2,2,3);plot(
6、w,pha);title(滤波器相位响应图);xlabel(w/pi);ylabel(相位pha);grid on;subplot(2,2,4);stem(n,h_bs);title(滤波器脉冲响图);xlabel(n);ylabel(h(n);axis(0,150,0,1);,5、滤波器设计,滤波器频率响应图,可以看出，阻带最大衰减为-120dB,FIR滤波器的主瓣宽度很小,这样可以使过渡带很陡，旁瓣相对于主瓣也比较小。,程序：y_fil=filter(h_bs,1,y);%用设计好的滤波器对y进行滤波Y_fil=fft(y_fil);Y_fil=Y_fil(1:N/2);%计算频谱取前一半
7、 subplot(3,2,1);plot(t,x);xlabel(时间(t);ylabel(幅度);title(原始音乐信号);axis(0,15,-2,2)subplot(3,2,2);plot(f,X);xlabel(频率(f);ylabel(幅度谱);title(原始音乐信号幅度谱);axis(0,5000,0,1000);subplot(3,2,3);plot(t,y);xlabel(时间(t);ylabel(幅度);title(加干扰后的音乐信号);subplot(3,2,4);plot(f,Y);xlabel(频率(f);ylabel(幅度谱);title(加干扰后的音乐信号幅度谱
8、);axis(0,5000,0,1000);subplot(3,2,5);plot(t,y);xlabel(时间(t);ylabel(幅度);title(滤波后音乐信号);subplot(3,2,6);plot(f,Y_fil);xlabel(频率(f);ylabel(幅度谱);title(滤波后音乐信号幅度谱);axis(0,5000,0,1000);,6、信号滤波处理,滤波前后音乐信号的时域波形图和频谱图对比图,我们可以看出，加噪声的后的语音信号经过FIR滤波器的滤噪处理，时域频域图都几乎完全一样，这说明噪声被完全滤掉，计同时也说明FIR滤波器设很理想，能满足所需要求。,在MATLAB中输
9、入滤波器参数h_bs得到了相关系数：,7、滤波器结构设计,根据得到的相关系数，将滤波器结构用visio画好，填上系数。,1、原始音乐信号：2、加噪后的音乐信号：3、去噪后的音乐信号：,8、设计过程中音乐信号变化,在MATLAB中，经过sound(x,fs,bits)函数，对经过CHEB窗设计的FIR滤波器之后的音乐信号进行回放，可以听出滤波之后的信号跟原始信号一样清晰，完全滤除掉了噪声的干扰。通过下面语句来进行语音信号回放比较：sound(y_fil,fs,bits);%播放滤波后的音乐信号sound(x,fs,bits);%所得结果证明了用CHEB窗设计的FIR滤波器和音乐信号去噪设计是成功的。,9、结果分析,14,写在最后,成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits,结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日,
