设计数字低通IIR和FIR滤波器对语音信号进行滤波处理.docx

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设计数字低通IIR和FIR滤波器对语音信号进行滤波处理

数字信号处理实验报告

题目：

设计数字低通IIR和FIR滤波器对语音信号进行滤波处理

班级：

学号：

姓名：

指导教师：

一．实验目的

1.巩固所学的数字信号处理理论知识，理解信号的采集、处理、传输、显示和存储过程；

2.综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；

3.学习资料的收集与整理，学会撰写课程设计报告。

二．实验内容

1.选择一个语音信号作为分析的对象，对其进行频谱分析；

2.设计FIR和IIR数字滤波器，并对加噪语音信号进行滤波，分析滤波后信号的时域和频域特征。

三．设计过程

1.原语音信号的时域，频域图

[y,fs,nbits]=wavread（'d:

\1\liuwei.wav'）;%IIR低通sound（y,fs,bits）;

figure

（1）;

plot（y）;%做原始语音信号的时域图形

title（'原始语音信号'）;

xlabel（'时间t'）;

ylabel（'音量n'）;

figure

（2）;

y1=fft（y）;

y1=fftshift（y1）;%平移，是频率中心为0

derta_fs=fs/length（y）;%设置频谱的间隔，分辨率

plot（[-fs/2:

derta_fs:

fs/2-derta_fs],abs（y1））;%画出原始语音信号的频谱图

title（'原始语音信号的频谱'）;

2.低通滤波器的设计

设计指标：

fp=1000Hz，fs=1200Hz，As=100db,Ap=1dB

（1）低通IIR滤波器

Ft=8000;

Fp=1000;

Fs=1200;

wp=2*pi*Fp/Ft;

ws=2*pi*Fs/Ft;

fp=2*Ft*tan（wp/2）;

fs=2*Fs*tan（wp/2）;

[n11,wn11]=buttord（wp,ws,1,50,'s'）;%求低通滤波器的阶数和截止频率

[b11,a11]=butter（n11,wn11,'s'）;%求S域的频率响应的参数

[num11,den11]=bilinear（b11,a11,0.5）;%利用双线性变换实现频率响应S域到Z域的变换

[h,w]=freqz（num11,den11）;

figure（3）;

plot（w*8000*0.5/pi,abs（h））;

legend（'IIR低通滤波器','Location','NorthWest'）;

grid;

z11=filter（num11,den11,y）;

sound（z11）;

m11=fft（z11）;%求滤波后的信号

figure（4）;

plot（z11）;

title（'滤波后的信号波形','fontweight','bold'）;

axis（[95000100000-11]）;

grid;

figure（5）;

plot（abs（m11）,'r'）;

title（'滤波后信号的频谱','fontweight','bold'）;

axis（[015000004000]）;

grid;

（2）FIR低通滤波器

Ft=8000;

Fp=1000;

Fs=1200;

wp=2*pi*Fp/Ft;

ws=2*pi*Fs/Ft;

rp=1;

rs=50;

p=1-10.^（-rp/20）;

s=10.^（-rs/20）;

fpts=[wpws];

mag=[10];

dev=[ps];

[n21,wn21,beta,ftype]=kaiserord（fpts,mag,dev）;

b21=fir1（n21,wn21,kaiser（n21+1,beta））;

[h,w]=freqz（b21,1）;

figure;

plot（w*8000*0.5/pi,abs（h））;

title（'FIR低通滤波器','fontweight','bold'）;

grid;

z11=filter（b21,1,y）;

sound（z11）;

m11=fft（z11）;%求滤波后的信号

figure（4）;

plot（z11）;

title（'滤波后的信号波形','fontweight','bold'）;

axis（[95000100000-11]）;

grid;

figure（5）;

plot（abs（m11）,'r'）;

title（'滤波后信号的频谱','fontweight','bold'）;

axis（[015000004000]）;

grid;

四．程序结果

原始语音信号的时域图形：

原始语音信号频谱：

IIR低通滤波器：

信号经过IIR低通滤波后的时域波形：

信号经过FIR低通滤波后的频域波形

FIR低通滤波器

信号经过FIR低通滤波后的时域波形

信号经过IIR低通滤波后的频域波形

五．实验心得

通过本次的课程设计使我对FIR与IIR滤波器有了更加深入地了解。

从课本到上机操作，形象的看到语音信号在滤波器的处理后的结果。

也进一步的加深理解matlab软件功能的方便和强大。

最为重要的是，本次课程设计让我重新审视了学习的过程：

只去做实验是不行的，首先还是要思考，遇到了问题查书籍，XX搜索也只是一种手段，更加重要的是想，再理解，只有这样才能真正的做好实验。