dsp研究性学习报告

1 / 9DSP 研究性学习报告 数字信号处理课程研究性学习报告 组长 姓名 学号 同组成员 姓名 姓名 姓名 姓名学号学号学号学号指导教师 时间 数字信号处理课程专题研讨 【目的】 掌握 IIR 和 FIR 数字滤波器的设计和应用； 掌握多速率信号处理中的基本概念和方法 ； 学会用Matlab 计算小波分解和重建。 了解小波压缩和去噪的基本原理和方法。 【研讨题目】 一、 播放音频信号 ，确定信号的抽样频率，计算信号的频谱，确定噪声信号的频率范围； 设计 IIR 数字滤波器，滤除音频信号中的噪声。通过实验研究?P,?s，AP,As的选择对滤波效果及滤波器阶数的影响，给出滤波器指标选择的基本原则，确定你认为最合适的滤波器指标。 设计 FIR 数字滤波器，滤除音频信号中的噪声。2 / 9与中的 IIR 数字滤波器，从滤波效果、幅度响应、相位响应、滤波器阶数等方面进行比较。 【温磬提示】 在设计数字滤波器前 ，要由信号的抽样频率确定数字滤波器频率指标。 【设计步骤】 1. 用 matlab 画出频域图形，确定噪声信号的频率范围。由图可知我们要设计一个带阻滤波器，参 数如下： ?p1?*105? rad , ?s1?*105? rad , ?p2? rad , ?s2? rad ,Ap?1 dB , As?30 dB 2. 设计 IIR 数字滤波器： 1) 我们选择双线性法； 2) 我们 T=2，由? 2? tan 得模拟滤波器的频率指标为 T2 ?p? rad/s , ?s? rad/s 3) 由 N,wc=buttord; num,den=butter 可得模拟滤波器的分子多项式系数和分母多项式系数为 num = 0 0 13 / 9 den = 即 H?再由 1 s2? numd,dend=bilinear 可得双线性变换后的数字滤波器的分子多项式系数和分母多项式系数为： 即 numd = dend = - H? ?2 1? 3. 设计 FIR 数字滤波器 【仿真结果】 用 matlab 画出频域图形： 时域图 像 频域图像 x 104 / 9 5 x 10 5 用 IIR 滤波器滤波效果： 【结果分析】 【自主学习内容】 【阅读文献】 【发现问题】 ： 【问题探究】 【仿真程序】 画出音频频谱 y,fs,nbits=wavread ; sound; n = length ; Y=fft; subplot; plot; title; subplot; plot); title; 二、音频信号抽样频率为 24kHz，用 y = wavread; sound; 播放该信号。试用频域的方法解释实验中遇到的现象; 设计一数字系统 ，使得 sound 可播放出正常的音频信号；讨论滤波器的频率指标、滤波器的的类型对系统的影响。 【设计步骤】5 / 9 【仿真结果】 时域图 像 频域图像 x 10 5 x 10 5 【结果分析】 【自主学习内容】 【阅读文献】 【发现问题】 ： 【问题探究】 【仿真程序】 三、 对连续信号 x=40t24cos0 在区间0，2均匀抽样1024 点得离散信号 xk，其中 n 是零均值方差为 1 的高斯噪声 画出信号 x 的波形； 计算并画出 db7 小波的 5 级小波变换系数； 通过观察小波系数，确定阈值化处理的阈值；6 / 9 对小波系数进行阈值化处理，画出去噪后的信号波形，求出最大误差和均方误差； 对近似系数和小波系数均进行阈值化处理，画出去噪后的信号波形，求出最大误差和均方误差； 用Haar 小波基，重复-； 讨论所得结果。 【题目分析】 db p 系列小波是一组重要的基本的正交小波，在实际中有着广泛的应用。本题的目的： 通过实验了解 db p 系列小波特性； 在实际应用中常希望能选择一合适的小波基，使得可用较少的小波系数就能描述信号的基本特征。 【仿真结果】 带噪声的信号 x 的波形如下图： signal with noise Wavelet coefficients T= t=% db7 小波基 Ronconstructed signal with no niose Error7 / 9 Emabs= Haar 小波基 T=; t=% Wavelet coefficients Ronconstructed signal with no niose Error db14 小波基 T=，t=% Wavelet coefficients Ronconstructed signal with no niose Error Emabs= 【结果分析】 选用更高阶的小波基对信号去噪的效果越好，最大重建误差也小。 【仿真程序】 N=4096;8 / 9 k=linspace; nt=randn); x=40*k. .*.*cos.*+40.*.*. .*cos.*+*nt; figure; plot;title; dwtmode; C,L = wavedec figure;plot;title; dwtmode; C,L = wavedec figure;plot;title; M=0;for k=1:4096;T=; if abs) if C=0;M=M+1; end end A1=C.*C;U1=0;A2=x.*x;U2=0; for k=1:1024; U1=U1+A1; U2=U2+A2; end t=U1/U2 XD,CXD,LXD=wden;9 / 9 s=waverec; figure;subplot;plot;title; subplot; plot;title; d=max; 电子文件提交说明: 文件名 学号_姓名_ 文件格式 Microsoft Word XX 或以下版本 建议用 Office 套装软件