数字音频信号的分析与处理.ppt

1、数字音频信号的分析与处理,数字信号处理综合设计性实验,实验目的,复习巩固数字滤波器的设计方法与性能评估方法 灵活运用数字滤波器的基本理论设计音频信号处理分频器,实验原理,人耳能听到的声音频率范围为20Hz20000Hz，但由于技术所限，扬声器难以做到在此频率范围内都有很好的特性，因此一般采用两个以上的扬声器来组成一个系统，不同的扬声器播放不同频带的声音，将声音分成不同频带的设备就是分频器,声音 输入,实验原理,对分频器的特性，考虑最多的还是两个滤波器合成的幅度特性，希望其是平坦的 以不同滤波器设计方法得到的合成幅度特性是不同的,实验原理,并联系统的系统函数,实验原理,级联系统的系统函数,实验内

2、容,任意选择两种类型的IIR数字滤波器（巴特沃斯、切比雪夫、椭圆、宁可瑞等类型 ），设计一个二分频的数字分频器，已知系统的采样率为48000Hz。 分频点为2000Hz； 要求给出类似图8.3的幅频特性图，分频器的幅频响应平坦，在分频点处最多不能超过3dB的偏差； 用频谱分析的方法验证设计好的分频器； 对选用的两种类型的滤波器效果进行对比 画出滤波器的零极点图，根据极点分布情况验证滤波器性能以及确定设计的滤波器的稳定性,宁可瑞滤波器,宁可瑞滤波器-两个巴特沃夫滤波器级联 N阶巴特沃夫滤波器等效宁可瑞滤波器的设计 B,A = butter(N/2,wc); B = conv(B,B); A =

3、conv(A,A);,设计要点1,滤波器设计基本步骤,根据分频点要求初始化参数（截止频率、滤波器阶数N）,调用MATLAB函数设计滤波器（如B,A = butter(N,wc)）,评估滤波器性能（magH,w=freqz(B,A)）,设计要点1,数字滤波器设计的matlab函数 B, A=butter(N, wc, ftype) B, A=cheby1(N, Rp, wso, ftype) B, A=ellip(N, Rp, wpo, ftype) 计算滤波器幅频特性的matlab函数 magH,w=freqz(B,A); 以db为单位画幅频特性图形的matlab函数 semilogx(f,m

4、agH,-.r); 为方便观察，注意需要把数字频率w转换为模拟频率f,设计要点2,分别设计低通、高通滤波器并分别画出其幅频响应图形 计算并联滤波器的系统函数并画出其幅频响应图形 你能得到预期的合成幅度特性图形吗？ 确定阶数N或截止频率wpo(wso)是本实验的关键步骤 在分频器设计中，由于理论确定计算N、 wpo(wso)的值比较困难，因此可通过实验确定 除了通过观察的方法确定N，你能通过编程的方法得到符合指标要求的N吗？,设计要点3,不同的滤波器设计方法得到的合成幅度特性会有所不同，对比以下两项指标，评估不同方法所设计的滤波器的性能 相同阶数N时，合成幅度特性的差异 相同合成幅度特性（分频点处的偏差相同）时，阶数N的差异 你能根据以上两项指标确定哪种滤波器的性能更好吗？,设计要点3,画出低通滤波器、高通滤波器的零极点图 根据零极点分布验证分频器为全通系统 理想全通系统的零极点应近似抵消 你设计的低通滤波器与高通滤波器的零极点分布是否符合此