1、精選優質文檔-傾情為你奉上報告里面可能還有一些細節錯誤，寫的時候注意修改，還有需要補充的東西我在括號里標注了，自己補充。課程設計的名稱是：現場錄音中噪聲去除 專心-專注-專業1. 不要刪除行尾的分節符，此行不會被打印目 錄3.2.3 四種濾波器的設計程序 一. 課程設計任務1.1 設計目的本課程設計的目的為： 1、鞏固和加深學生對數字信號處理的基本概念、基本原理、基本分析方法的理解；要求學生綜合運用數字信號處理的理論知識進行頻譜分析和濾波器設計，通過理論推導得出相應結論；2、培養學生根據設計題目的要求，綜合利用數字信號處理技術的能力，提高學生綜合運用所學知識，解決實際工程技術問題的能力；要求利

2、用 MATLAB 或LabView作為編程工具進行計算機實現，加深對所學知識的理解，建立概念； 3、通過課程設計，培養學生查閱文獻、資料，獨立解決實際問題的能力。4、使學生基本掌握以下內容： a、學會 MATLAB 的使用，掌握其程序設計方法。b、掌握在 Windows 環境下語音信號采集的方法。c、掌握數字信號處理的基本概念、基本理論和基本方法.d、學會用 MATLAB對信號進行分析和處理。1.2 設計要求1） 自己錄制一段正常的聲音文件，或者通過菜單選擇的方式選擇一段正常 聲音文件3）4） 顯示原始信號的頻譜圖； 5） 選擇適當的方法對干擾進行去除，比較不同處理方法的效果； 6） （提高部

3、分）選擇實際受干擾信號，對信號進行頻譜分析，確定干擾的頻率；根據干擾的特點采用不同的濾波器對信號進行處理； 二. 課程設計原理及設計方案在現場直播節目的錄制過程中，經常會由于現場錄制工作人員的操作不當，會使MIC中串入交流干擾，從而造成語音信號的采集過程中的噪聲干擾。語音降噪是針對噪聲問題的一種有效的處理技術，它的目的就是為了消除噪聲的影響，提高語音清晰度、改善語音的質量。上世紀六十年代起人們就對語音降噪處理進行了一系列的研究，數字濾波器、快速傅立葉變換等成為語音信號處理的理論基石。根據傅立葉變換的性質可知，交流（固頻）噪聲在頻域上表現為窄譜且是離散的，因此我們考慮用數字陷波器來濾除噪聲。2.

4、1 語音信號的獲取2.1.1打開本地文件在matlab平臺下，利用wavread進行語音采集, 得到語音的分辨率、采樣率以頻率特性。2.1.2錄制音頻利用wavrecord錄制一段語音，時間為5s左右，通過wavread函數讀取波形文件，得到語音的分辨率、采樣率以及包含語音數據的一維數組。2.2 語音信號的頻譜分析畫出語音信號的時域波形，利用函數fft對信號進行快速傅里葉變換，得到信號的頻譜特性。2.3 根據分析結果選擇相應的濾波器 一共設計了4種濾波器分別是高通，低通，帶通，帶阻。根據語音信號的頻譜選擇合適的濾波器濾波。2.4設計數字濾波器數字陷波陷波器是指當帶阻濾波器的阻帶變得很窄時候的一

5、種特殊濾波器，它能夠濾除信號中特定的一個或幾個干擾頻率成分，而使得有用的頻率成分不受影響或衰減損傷最小化。因此在設計陷波濾波器時，陷波頻率點應該與干擾頻率點接近并保證陷波頻率點處的衰減值足夠大以實現對干擾頻率的干凈陷波和對有用頻率成分的最大保護。數字濾波器從功能上分類, 可分為低通、高通、帶通、帶阻濾波器。根據數字濾波器單脈沖響應的時域特性可將數字濾波器分為兩種, 即IIR無限長脈沖響應數字濾波器和FIR有限長脈沖響應數字濾波器，其中FIR具有突出的優點是系統總是穩定的、非遞歸的、易于實現嚴格的線性相位、允許設計多通帶(或多阻帶)濾波器。因此，它在高保真的信號處理，如數字音頻、圖像處理、數據傳

6、輸、生物醫學等領域得到廣泛應用。但與IIR DF相比,在滿足同樣的阻帶衰減的情況下需要較高的階數。濾波器階數越高將占用更多的計算機運行時間。2.5.1 FIR濾波器FIR DF的沖激響應h ( k)是有限長的M 階F IR DF系統函數可表示為 設計方法主要有窗函數法、頻率采樣法和等波紋最佳逼近法等。FIR窗函數法的思想是一般是先給定所要求的濾波器的頻率響應Hd ( ejw) , 要求設計一個FIR 濾波器的頻率響應H( ejw) 來逼近Hd( ejw) .設計是在時域進行的, 首先由傅立葉變換導出hd( n) , 因此hd( n) 一定是無限長的序列, 而h( n) 是有限長的, 即要用有限

7、長的h( n) 來逼近無限長的hd( n) , 最有效的方法是截斷hd ( n) , 或者說用一個有限長的窗口函數w( n) 來截取hd( n) , 即: h( n) = hd( n) w( n) , 因而窗函數的形狀及長度的選擇就很關鍵了. 在MATLAB 中常用的窗函數有矩形窗, Hanning 窗, Hamming 窗, Blackman 窗,Kaiser 窗等,。2.5.2 IIR濾波器IIR濾波器一般采用遞歸型的結構，傳輸函數為：根據設計理論，在MATLAB環境下設計IIR數字濾波器主要有四種方法：一是典型設計法；二是完全設計法；三是最優設計法；四是工具設計法。IIR濾波器設計思想是

8、：利用已有的模擬濾波器設計理論，首先根據設計指標設計一個合適的模擬濾波器，然后再通過脈沖響應不變法或雙線性變換法，完成從模擬到數字的變換。常用的模擬濾波器有巴特沃斯(Butterworth)濾波器、切比雪夫(Chebyshev) 濾波器、橢圓(Ellipse)濾波器、貝塞爾(Bessel)濾波器等，這些濾波器各有特點，供不同設計要求選用IIR 數字陷波器具有如下幾個特點：（1）IIR 數字陷波器沖激響應是無限長的。（2）IIR 數字陷波器的系統函數在有限 Z 平面上存在極點。（3）IIR 數字陷波器在結構上是遞歸的，這表示在結構上存在輸出到輸入反饋。IIR 數字陷波器相對與 FIR 數字陷波器

9、來說更容易實現，在相同條件下，設計IIR 數字陷波器所需要的參數比設計 FIR 數字陷波器所需要的參數更少。而又由于完全設計法程序簡單，我們在這里利用完全設計法設計IIR 數字陷波器。利用 IIR 數字陷波器將帶噪信號中的固頻噪聲成分進行濾波處理，從而達到語音降噪的目的。2.6對污染信號進行濾波比較濾波器的性能，然后對語音信號濾波，FIR濾波器利用函數filter對信號進行濾波，IIR濾波器利用函數filter對信號進行濾波。三. 課程設計的步驟和結果3.1 音頻信號的采集 3.1.1 打開本地文件3.1.2 錄制音頻信號3.2 濾波器設計 （設計步驟見課本，自己補充）3.2.2 設計iir濾

10、波器(設計步驟見課本,自己補充）3.2.3 四種濾波器的設計程序3.3 濾波器濾波根據原始聲音的頻譜圖，僅通過低通濾波器來達到濾波效果。3.4處理結果四. 課程設計總結本次課程設計要求我們根據設計題目的要求，綜合運用數字信號處理的理論知識進行頻譜分析和濾波器設計，并通過理論推導得出相應結論；最終達到鞏固和加深我們對數字信號處理的基本概念、基本原理、基本分析方法的理解，提高運用所學知識，解決實際工程技術問題的能力的目的。在本次的課程設計中，我的課題名稱是現場錄音中語音信號的干擾去除。主要任務可分為二部分：語音采集，噪聲濾除。語音采集部分采用了兩種方法：錄制音頻（wavrecord）和使用本地文件

11、(wavread)：這部分的難點是采樣頻率的選擇和讀取，因為這同樣關乎到以后程序中的播放問題。噪聲干擾部分本來是考慮出了固頻交流噪聲，要多加幾種噪聲，豐富程序內容，噪聲程序很簡單，但是這直接導致了后來濾波器設計的難度，因為固頻交流噪聲的濾除需要陷波濾波器，而高斯白噪聲則需要帶通濾波器，隨機噪聲又需要具體問題具體分析。所以最后只考慮了最基本的交流信號。噪聲濾除部分是本次課題的重點及難點。濾波器的實現由于matlab的強大的函數功能，并不是很難。其中最令人頭疼的是如何恰當的選取濾波器參數，從而實現濾波器的最佳設計。這其中，碰到諸多問題：陷波濾波器的中心頻率不等于噪聲中心頻率，查找后發現采樣頻率應該

12、大于等于二倍的信號最高頻率，而之前程序確實令它們兩個相等。還有w和f之間的換算也勢必需要注意的。最好是歸一化一下，免得在加pi和減pi之間徘徊不定。五. 設計體會通過本次課程設計，本人不僅對matlab的使用有了更進一步的了解和掌握，而且對其強大的信號處理功能有了更深的認識。當然，對數字信號處理的設計原理和方法也有了更深刻的體會和認識，鞏固了所學知識，加強了對知識的理解。由于課程設計是一個需要理論聯系實際，把所學的理論基礎借助相關軟件實現具體功能的過程，要求我們先構思再動手，且要查閱參考大量的文獻資料，這整個過程都要求我們學習的積極性和主動性。在本次的課程設計中，我的課題名稱是現場錄音中語音信

13、號的干擾去除。根據設計任務要求，查閱文獻、資料，對噪聲的去除有了初步的認識，并且了解了各個工作原理，確定設計方向及對設計流程有了整體的認識；編程實現任務，是設計的重點，編程幾乎是邊設計邊發現問題邊修改。整個設計過程就是：思路查資料編程問題查資料新思路編程新問題的不斷重復上映。總是會有“山重水復疑無路，柳暗花明又一村”的感覺。同時也加強了同學們的團隊協作意識，雖然是獨立設計任務，但是相關的問題討論和資源共享也讓我們對團隊有了新的感觸。總之，通過本次設計，不僅強調了理論學習的重要性，那是一切實踐的基礎，更強調了理論聯系實際的重要性。作為祖國未來的工程師，我們必須確保自己學以致用的能力。六. 參考文獻1 萬永革. 數字信號處理的MATLAB實現.科學出版社,2007 667-7182 鄧利娜 語音降噪技術的研究與實現 電子科技大學 2011-04-01 碩士論文3 趙淑清.李紹斌. 信號與系統.哈爾濱工業大學出版社. 20079:71-954 付麗琴,桂志國.數字信號處理原理及實現.國防工業出版社. 2004:228-265課程設計成績評定表設計上機驗收成績表姓名張玉營學號課