郎清凯音乐信号滤波去噪.doc

拉弦音乐滤波去噪——使用最优等波纹法设计的FIR滤波器 学生姓名：郎清凯 指导老师：胡双红 摘 要 本课程设计是设计和使用FIR滤波器以对拉弦音乐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。首先利用网络平台下载一段语音信号，加入一单频噪声，对信号进行频谱分析以确定所加噪声频率，设计滤波器进行滤波去噪处理，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FIR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 音乐信号；FIR滤波器；最优等波纹法；MATLAB 1 引言 滤波器作为通信系统的基本模块，是指执行信号处理功能的电子系统，它专门用于去除信号中不想要的或者增强所需成分。根据性质，滤波器可以分为非线性的、线性的、时不变的、时变的（自适应的），连续的、离散的（数字的）、无限脉冲响应（IIR）的、有限脉冲响应（FIR）的等。 选择和过滤信号是滤波器的重要功能。从频率域上看，就是将有用的信号频率成分选择出来，而阻止其他频率成分的信号或干扰。根据信号过滤的频域特征，又可将滤波器分为低通、带通、高通、带通、带阻、全通以及梳状滤波器等类型。能够通过滤波器的信号频率部分称为通带，而被阻止的频率部分称为阻带。 1.1课程设计的目的 数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。20世纪60年代以来，随着计算机和信息技术的飞速发展，数字信号处理技术应运而生并得到迅速的发展。在过去的二十多年时间里，数字信号处理已经在通信等领域得到极为广泛的应用。数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 在本次课程设计中，最主要的设计是设计FIR滤波器，FIR滤波器的设计方法主要分为两类：第一类是基于逼近理想滤波器器特性的方法包括窗函数法、频率采样法、和等波纹最佳逼近法；第二类是最优设计法。 本次的课程设计主要采用的是最优等波纹法设计FIR滤波器对一段拉弦音乐进行滤波去噪，通过这一过程，对滤波前后波形进行对比分析得到结论。此课程设计比较简单，主要是将书本中的知识运用到现实中，并且根据自己对设计题目的理解，运用软件编写出程序实现这一设计，也是我们对数字信号处理的原理进行验证的一个过程。对此，也可以加深我们对所学知识的理解，培养我们的动手能力。 1.2课程设计的要求 将课程设计内容用MATLAB实现。 设计过程中，要求独立思考，刻苦钻研，按时、全面的完成规定的设计任务。 设计报告必须由设计者独立编写，不得抄袭。报告内容简明扼要，条例清楚。 在老师的指导下，要求每个学生独立完成课程设计的全部内容。 1.3设计平台 课程设计的主要设计平台式MATLAB 7.0。如下图1-1所示：MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业 HYPERLINK /view/1658637.htm \t _blank 数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB和 HYPERLINK /view/30608.htm \t _blank Mathematica、 HYPERLINK /view/127864.htm \t _blank Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在 HYPERLINK /view/920695.htm \t _blank 数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行 HYPERLINK /view/10337.htm \t _blank 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、 HYPERLINK /view/14662.htm \t _blank 图像处理、 HYPERLINK /view/1345304.htm \t _blank 信号检测、金融建模设计与分析等领域。 图1-1 MATLAB 7.0的设计平台 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C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MathWork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 HYPERLINK /view/10075.htm \t _blank C， HYPERL