语音信的号的数字滤波处理 .doc

题目:语音信号的FIR滤波器处理 组 员： 班 级: 指导教师： 成 绩： 摘要： DSP( Digital Signal Processing) 也就是我们常说的数字信号处理, 它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。数字滤波是语音信号处理、图像处理、模式识别、频谱分析等应用的基本处理算法。在数字信号处理中，滤波具有极其重要的作用。数字滤波是谱分析、通信信号处理等的基本算法，它能够满足滤波器对幅度和相位的严格要求，解决了模拟滤波器所无法克服的电压漂移、温度漂移和噪声等问题，同时又有很高的可编程性和灵活性。 1、设计目的 1.1 掌握 FIR 数字滤波器的设计思路及方法步骤，学会设计各种低通、高通、带通滤波器。 1.2 学会利用DSP 技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产实际知识去分 析和解决具体问题。 1.3 熟悉汇编语言，学会用 DSK/DEC5402 CCS2.0 软件编写C 语言程序和汇编 语言程序。 1.4 培养自己对工程设计的独立工作能力。 2、设计要求 2.1设计一FIR低通滤波器，实现对语音信号的滤波。 2.2用语音信号去检验该滤波器，查看滤波效果。 根据老师的要求，我们自己拟定了滤波器的指标：Fs=8000hz，Wp=1500 Hz，Ws=2000 Hz，通带波纹为0.01，阻带波纹为0.1，N=37。 3、课程设计内容 通过 DSP 处理器控制 TLC320AD50 采集音频信号，在 CCS 软件中分析音频信号的频谱图，使用 Matlab 设计相应的 FIR 低通数字滤波器得到滤波器H(z)的系数，然后根据这些系数，编写 DSP 程序（C 语言或汇编）对已采集信号进行处理，最后在 CCS 软件中得到处理后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图。 4.FIR滤波器的设计 4.1滤波器的设计的原理介绍 FIR数字滤波器的单位取样响应是时宽有限的，即：? ? 一个N 阶的非递归型数字滤波器(FIR 滤波器)的差分方程如公式1-1 所示 1-1 差分方程式中的系数等于单位取样响应的序列值h(n)，其系统函数H(z) 可以表示为公式1-2 所示的形式： 1-2 H(z)是的多项式，因此它的极点只能在Z 平面的原点上。 FIR 滤波器通常采用窗函数方法来设计。窗设计的基本思想是，首先选择一个适当的理想选频滤波器（它总是具有一个非因果，无限持续时间脉冲响应）， 然后街区（加窗）它的脉冲响应得到线性相位和因果FIR 滤波器。我们用表示理想的选频滤波器，它在通带上具有单位增益和线性相位，在阻带上具有零 响应。一个带宽wcpi 的低通滤波器由下式给定： 为了从得到一个FIR 滤波器，必须同时在两边截取。而要得到 一个因果的线性相位滤波器，它的长度为N，必须满足公式1-3： 1-3 h(n)可以看做是hd (n)与窗函数w(n)的乘积，如公式1-4 所示： 1-4 这种操作叫做加窗，其中根据w(n)的不同定义，可以得到不同的窗结构。 在频域中，因果FIR 滤波器响应由 和窗响应 的周期卷积得到，如公式1-5所示: 1-5 4.2 FIR滤波器的基本结构 在式2.1.1中，若所有的ai均为0，则得FIR滤波器的差分方程： （2.2.1） 对式（2.2.1）进行z变换，可得FIR滤波器的传递函数： （2.2.2） 由此可得到FIR滤波器的结构如下图所示： 4.3 FIR滤波器的特点 （1）即具有严格的线性相位，又具有任意的幅度；（2）FIR 滤波器的单位抽样响应是有限长的，因此滤波器性能稳定；（3）只要经过一定的延迟时，任何非因果有限长序列，因而能用因果系统来实现；（4）FIR 滤波器由于单位冲击响应是有限长的，因而可用快速傅立叶变换（FFT）算法来实现过滤信号，可大大提高运算效率 5、FIR滤波器的Matlab设计 5.1 FIR滤波器设计 FIR滤波器的设计方法很多，文中选取通常使用的用窗函数法。FIR滤波器的设计问题在于寻求一系统函数 ，使其响应 逼近滤波器要求的理想频率响应 。 5.2 滤波器的Matlab设计 MATLAB被称为第四代计算机语言，又称为“草稿纸式”的语言，它具有不同于其他语言如Fortran、C语