语音信号滤波去噪--使用双线性变换法设计的级联型椭圆滤波器精选.docVIP

语音信号滤波去噪--使用双线性变换法设计的级联型椭圆滤波器 语音信号滤波去噪 ——使用双线性变换法设计的级联型椭圆滤波器 学生姓名：Su 指导老师： 摘 要 本课程设计主要内容是利用双线性变换法设计一个级联型的椭圆IIR滤波器，对一段含噪语音信号进行滤波去噪处理并根据滤波前后的波形和频谱分析滤波性能。本课程设计仿真平台为MATLAB7.0，开发工具是M语言编程。首先在windows下用录音机工具录制一段语音信号，并人为加入一单频噪声，然后对信号进行频谱分析以确定所加噪声频率，并设计滤波器进行滤波去噪处理，最后比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。由分析结果可知，滤波器后的语音信号与原始信号基本一致，即设计的IIR滤波器能够去除信号中所加单频噪声，达到了设计目的。 关键词 滤波去噪；IIR椭圆滤波器；双线性变换法；级联型； MATLAB 1 引 言 信号处理是科学研究和工程技术许多领域都需要进行的一个重要环节，传统上对信号的处理大都采用模拟系统实现。随着人们对信号处理要求的日益提高，以及模拟信号处理中一些不可克服的缺点，对信号的许多处理而采用数字的方法进行。数字信号处理系统无论在性能、可靠性、体积、耗电量、成本等诸多方面都比模拟信号处理系统优越的多，使得许多以往采用模拟信号处理的系统越来越多地被数字处理系统所代替,数字信号处理技术在通信、语音、图像、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗和家用电器等众多领域得到了广泛的应用。 滤波器是一种用来消除干扰杂讯的器件，凡是可以使信号中特定的频率成分通过，而极大地衰减或抑制其他频率成分的装置或系统称之为滤波器。在数字信号处理中，数字滤波器设计在电子工程、应用数学和计算机科学领域都是非常重要的内容。设计滤波器的方法有多种，在各种滤波器中，椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在阶数相同的条件下有着最小的通带和阻带波动，它在通带和阻带的波动相同。本课程设计主要解决在含噪情况下对语音信号的滤波去噪处理，处理时采用的是利用双线性变换法设计的级 联型的椭圆IIR滤波器。 1.1 课程设计???的 本课程设计主要是用录音机采集一段语音信号，利用MATLAB，加入一个带外单频噪声，使用双线性变换法设计的级联型椭圆滤波器，对该含噪语音信号进行滤波去噪处理，画出级联型滤波器结构图。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，从而加深对所学知识的理解，加强我们的动手操作能力。另一方面也是对课堂所学的理论知识应用于实践中，熟悉和巩固滤波器的设计原理与方法，掌握双线性变换法级联型椭圆滤波器的设计方法和有关滤波器设计的相关经典算法，熟练地利用MATLAB语言进行设计滤波器。通过本次课程设计，可以运用所学的东西解决一些实际的问题，提高自身对所学知识的综合运用能力以及分析和解决问题的能力。 1.2 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。 1.3 设计平台 本次课程设计中所用到的软件平台是是由美国mathworks公司发布的MATLAB软件。MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，它和Mathematical、Maple并称为三大数学软件。除具备卓越的数值计算能力外，它还提供了专业水平的符号计算，文字处理，可视化建模仿真和实时控制等功能。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 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，可以解决这些应用领域内特定类型的问题。 现在MATLAB已经成为国际上最流行的科学与工程计算软件工具，它已不仅仅是 一个“矩阵实验室”了，它已经成为一种最具有广泛应用前景的全新的计算机高级语言，在世界上很多国家，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB也被广泛用于科学研究和解决各种具体问题当中[1]。 2 设计原理