信号与系统课设演讲稿

1、课题四的具体任务LABVIEW仿真及其结果分析利用MATLAB设计IIR的数字滤波器实验结论及心得体会参考文献Contents目录课题具体任务一、利用Matlab设计基于IIR滤波的数字语音信号处理系统。 （1）对语音信号进行采集，加入干扰噪声，画出原始信号及带噪信号的时域波形，进行频域分析，画出波形并播放。 （2）分析语音信号频谱及噪声频率，设计IIR数字滤波器实现噪声的滤除。 （3）分析、对比噪声滤除前后的语音时域、频域特性，并对噪声滤除前后语音进行播放。 （4）利用GUI设计图形用户界面。二、利用LabVIEW进行仿真设计。 实现简单数字语音信号处理系统的功能，要求给出系统的前面板和框图

2、，并记录仿真结果。一、利用Matlab设计基于IIR滤波的数字语音信号处理系统。1.1原始信号的采集及时域分析 本实验选择已有的语音信号ai2.wav作为分析对象对其进行原始语音信号的采集与分析以及加噪后频谱分析，利用MATLAB中的“wavread”命令来读入语音信号，利用Wavread 函数的调用格式为y=wavread（file）读取file所规定的wav文件，然后画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析 源程序：H=*.wav; filename,pathname=uigetfile(H,请选择打开信号); file=strcat(pathname,filename); y=w

3、avread(file); plot(y);title(原信号时域波形); 2.1加噪声后的信号时域分析N=length(y);t=0:N-1; d=0.05*cos(0.03*t); s=y+d; plot(s,r);title(加噪后信号时域图);波形如下：1.2原始语音信号频谱分析及图形如下：X=fft(y);N=length(y);k=0:N-1;plot(k,abs(X);title(原始语音信号频谱图)2.2加噪声后的信号频谱分析及波形：N=length(y);t=0:N-1; d=0.05*cos(3*t); s=y+d; S=fft(s);plot(abs(S);title(加

4、噪后信号频域图);3.1设计IIR数字滤波器 IIR滤波器设计方法有间接法和直接法，间接法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计步骤是：先设计过渡模拟滤波器得到系统函数H（s），然后将H（s）按某种方法转换成数字滤波器的系统函数H(z)。 对于数字高通、带通滤波器的设计，通用方法为双线性变换法。可以借助于模拟滤波器的频率转换设计一个所需类型的过渡模拟滤波器，再经过双线性变换将其转换策划那个所需的数字滤波器。 在Matlab中，可以利用函数butter,cheby1设计IIR滤波器。本课程设计中用到的是cheeby1是切比雪夫I型滤波器。其调用格式如下：B,A=cheby1(N,Rp,wpo

5、,ftypr)B,A=cheby1(N,Rp,wpo,ftypr,s)IIR数字滤波器的主要程序%IIR低通滤波器wp=2*pi*Fp/Ft;ws=2*pi*Fs/Ft;fp=2*Ft*tan(wp/2);fs=2*Fs*tan(wp/2);n11,wn11=buttord(wp,ws,1,50,s); %求低通滤波器的阶数和截止频率b11,a11=butter(n11,wn11,s); %求S域的频率响应的参数 num11,den11=bilinear(b11,a11,0.5); %双线性变换实现S域到Z域的变换 h,w=freqz(num11,den11); %根据参数求出频率响应plot

6、(w*8000*0.5/pi,abs(h);legend(用butter设计);IIR带通wp1=tan(pi*Fp1/Ft); %带通到低通滤波器的转换wp2=tan(pi*Fp2/Ft);ws1=tan(pi*Fs1/Ft);ws2=tan(pi*Fs2/Ft);w=wp1*wp2/ws2;bw=wp2-wp1;wp=1;ws=(wp1*wp2-w.2)/(bw*w);n12,wn12=buttord(wp,ws,1,50,s); %求低通滤波器阶数和截止频率b12,a12=butter(n12,wn12,s); %求S域的频率响应参数num2,den2=lp2bp(b12,a12,sqr

7、t(wp1*wp2),bw);%将S域低通参数转为带通的num12,den12=bilinear(num2,den2,0.5);%双线性变换实现S域到Z域的转换h,w=freqz(num12,den12); %根据参数求出频率响应plot(w*8000*0.5/pi,abs(h);axis(0 4000 0 1.5);legend(用butter设计);IIR高通Ft=8000;Fp=4000;Fs=3500;wp1=tan(pi*Fp/Ft); %高通到低通滤波器参数转换ws1=tan(pi*Fs/Ft);wp=1;ws=wp1*wp/ws1;n13,wn13=cheb1ord(wp,ws,

8、1,50,s); %求模拟的低通滤波器阶数和截止频率b13,a13=cheby1(n13,1,wn13,s); %求S域的频率响应的参数num,den=lp2hp(b13,a13,wn13); %将S域低通参数转为高通的num13,den13=bilinear(num,den,0.5); %利用双线性变换实现S域到Z域转换h,w=freqz(num13,den13);plot(w*21000*0.5/pi,abs(h);title(IIR高通滤波器);legend(用cheby1设计);切比雪夫切比雪夫型滤波器设计步骤型滤波器设计步骤（1）确定技术要求）确定技术要求p、p、s、s , 求滤波器

9、阶数求滤波器阶数N和参数和参数（2）求归一化传输函数）求归一化传输函数Ha(p)（3）去归一化，求系统函数）去归一化，求系统函数Ha(s)（1）确定技术指标，求滤波器阶数）确定技术指标，求滤波器阶数N和参数和参数2222| )(|1lg10| )(|1lg10| )(|1lg10| )(|1lg10ssasppapAjHAjH)(1)(110| )(|11)(110| )(|122221 . 022221 . 02pspsNsppNpArchchCACAsp)(110110221 . 021 . 0psArchchsp)(1101101 . 01 . 0psNArchchps)/() 110/

10、() 110(1 . 01 . 0psArchArchNps1101 . 02p(2)求归一化系统函数求归一化系统函数)1(12) 12(cos2) 12(sin)(21)(11ArshNNkjchNkchppppHkNkkNa即极点为一组分布在椭圆上的点。即极点为一组分布在椭圆上的点。(3)去归一化求系统函数去归一化求系统函数pspaapHsH| )()( IIR数字滤波器的主要程序Ft=8000;Fp=4000;Fs=3500;wp1=tan(pi*Fp/Ft); %高通到低通滤波器参数转换ws1=tan(pi*Fs/Ft);wp=1;ws=wp1*wp/ws1;n13,wn13=cheb

11、1ord(wp,ws,1,50,s); %求模拟的低通滤波器阶数和截止频率b13,a13=cheby1(n13,1,wn13,s); %求S域的频率响应的参数num,den=lp2hp(b13,a13,wn13); %将S域低通参数转为高通的num13,den13=bilinear(num,den,0.5); %利用双线性变换实现S域到Z域转换h,w=freqz(num13,den13);plot(w*21000*0.5/pi,abs(h);title(IIR高通滤波器);legend(用cheby1设计);3.2用滤波器对加噪语音信号进行滤波： Ft=8000;Fp=4000;Fs=3500

12、;wp1=tan(pi*Fp/Ft); %高通到低通滤波器参数转换ws1=tan(pi*Fs/Ft);wp=1;ws=wp1*wp/ws1;n13,wn13=cheb1ord(wp,ws,1,50,s); %求模拟的低通滤波器阶数和截止频率b13,a13=cheby1(n13,1,wn13,s); %求S域的频率响应的参数num,den=lp2hp(b13,a13,wn13); %将S域低通参数转为高通的num13,den13=bilinear(num,den,0.5); %利用双线性变换实现S域到Z域转换h,w=freqz(num13,den13);plot(w*21000*0.5/pi,a

13、bs(h);title(IIR高通滤波器);legend(用cheby1设计);3.3 比较滤波前后语音信号的频谱图 二、LABVIEW仿真及其结果分析仿真及其结果分析 程序框图前面板结论本次课设利用MATLAB软件，通过MATLAB里几个命令函数的调用，实现了实际语音信号与数字信号相结合。我们可以像给一般信号做频谱分析一样，来对语音信号做频谱分析，也可以较容易的用数字滤波器来对语音进行滤波处理。通过比较加噪前后，语音的频谱和语音回放，能明显的感觉到加入噪声后回放的声音与原始的语音信号有很大的不同,前者有较尖锐的干扰啸叫声。从含噪语音信号的频谱图中可以看出含噪声的语音信号频谱,在整个频域范围内分是布均匀。其实，这正是干扰所造成的。通过滤波前后的对比，低通滤波后效果最好，高通滤波后的效果较差。由此可见，语音信号主要分布在低频段