FIR--IIR--时域滤波滤除高频噪声.docx

数字信号处理综合实验报告题 目：FIR--IIR--时域滤波滤除高频噪声姓 名：张宝元学 号：20141060040年 级：2014级 专业：电子信息工程时 间：2016年12月25日 摘要数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域滤波的目的。根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应（IIR）滤波器和有限冲激响应（FIR）滤波器。IIR滤波器的首要优点是可在相同阶数时取得更好的滤波效果。但是IIR滤波器设计方法的一个缺点是无法控制滤波器的相位特性。与IIR滤波器相比，FIR的实现是非递归的，总是稳定的；更重要的是，FIR滤波器在满足幅频响应要求的同时，可以获得严格的线性相位特性。因此，它在高保真的信号处理，如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。本次课程设计根据信号的特性，在时域上设计滑动平均滤波器，在频域上分别设计FIR和IIR数字滤波器，对采集的音乐信号进行滤波去噪处理，并绘制出处理前后的时域波形图和频谱图。最后根据处理前后的图形和音乐回放来分析滤波去噪的效果。关键词：滤波去噪 滑动平均滤波器 FIR滤波器 IIR滤波器 MATLAB GUI目录摘要2一 、设计基本原理4（一）MATLAB软件设计平台简介4（二） FIR滤波器设计的基本原理51.2.1数字滤波器的概念51.2.2 IIR和FIR滤波器61.2.3设计IIR数字滤波器的基本思想61.2.3.1巴特沃思低通数字滤波器71.2.3.2巴特沃思高通数字滤波器71.2.3.3巴特沃思带通数字滤波器71.2.4设计FIR滤波器的基本思想81.2.4.1凯泽窗低通滤波器8（三）语音信号的采样理论依据81．采样频率82．采样位数93．采样定理9二 、语音信号去噪实现框图9三 、语音信号去噪的详细设计103.1语音信号的采集103.2加噪语音信号的频谱分析113.3语音信号的滤波去噪123.3.1 FIR数字滤波器的滤波效果123.3.2 IIR数字滤波器的滤波效果13总结14参考文献15附录16附录一16附录二17附录三18附录四19、设计基本原理（一）MATLAB软件设计平台简介MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司研发的商业软件，用于数据可视化、算法开发、数值计算数据分析以及数值计算的交互式环境和高级技术计算语言中，其中主要包含Simulink和MATLAB两大部分。MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对可视化、交互式程序设计以及科学计算的高科技计算环境。它将矩阵计算、科学数据、可视化、非线性动态系统的建模和仿真以及数值分析等一系列强大功能集成在一个简单方便使用的可视窗口中，为工程设计、科学研究以及那些必须从事有效数值计算的一系列科学领域提供了全方面的解决办法，并在极大程度上舍弃了C、Fortran等传统非交互式程序设计语言的编辑模式，从而体现了当今国际科学计算软件的先进水平。MATLAB和Mathematica、Maple并称三大数学软件。MATLAB可以进行绘制函数和数据、矩阵运算、连接其他编程语言的程序、创建用户界面、实现算法等，主要应用于控制设计、工程计算、图像处理、信号处理与通讯、金融建模设计与分析、信号检测等领域。同时利用附加的工具箱来扩展 MATLAB 环境，其中专用的MATLAB函数集可以解决一些应用领域特定类型内无法解决的问题。MATLAB的主要特点如下：(1) 程序的可移植性良好应用于其他程序。(2) 程序限制宽泛，程序设计自由。有大量已经系统定义的函数可直接应用，并且能够用户自定义函数。(3) 语言简洁，使用灵活方便，库函数相当丰富。(4) 源程序向大众开放。用户可灵活的对源文件进行修改以及加入自己的设计语音构成新的工具箱。(5) 最后MATLAB的一个重要特点是功能强大的工具箱。MATLAB包含两个重要的部分：核心部分和各种可选的工具箱。FIR滤波器设计的基本原理1.2.1数字滤波器的概念数字滤波器(Digital?Filter，简称为DF)是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。所谓数字滤波器，是指输入、输出均为数字信号，通过一定运算关系改变输入信号所含频率成分的相对比例或者滤除某些频率成分的器件。数字滤波器和模拟滤波器相比，因为信号的形式和实现滤波的方式不同，数字滤波器具有比模拟滤波器精度高、稳定、体积小、重量轻、灵活、不要求阻抗匹配等优点。一般用两种方法来实现数字滤波器:一是采用通用计算机，把滤波器所要完成的运算编成程序通过计算机来执行，也就是采用计算机软件来实现;二是采用实际专用的数字处理硬件。[1]?1.2.2 IIR和FIR滤波器数字滤波器在数字信号处理