基于Matlab的数字滤波器设计及其对语音信号的应用 电子信息科学与技术专业VIP专享VIP免费

基于Matlab的数字滤波器设计及其对语音信号的应用电子信息科学与技术专业中文摘要数字滤波在通信、图像编码、语音编码、雷达等许多领域中有着十分广泛的应用。目前，数字信号滤波器的设计图像处理、数据压缩等方面的应用取得了令人瞩目的进展和成就。MATLAB为数字滤波的研究和应用提供了一个直观、高效、便捷的利器。它以矩阵运算为基础，把计算、可视化、程序设计融合到了一个交互式的工作环境中。MATLAB推出的工具箱使各个领域的研究人员可以直观方便地进行科学研究、工程应用，其中的信号处理(signalproeessing)、图像处理(imageproeessing)、小波(wavelet)等工具箱为数字滤波研究的蓬勃发展提供了有力的工具。本文着重研究了基于MATLAB下的HR和FIR滤波器的设计实现、数字图像处理中的滤波器的设计。关键词：数字滤波器MATLAB语音信号AbstractDigitalfilteringincommunication，imagecoding，speechcoding，radar，andmanyotherareashasaverywiderangeofapplications.Atpresent，thedigitalsignalfilterdesignimageprocessing，datacompressionandtheapplicationofmaderemarkableprogressandachievement.MATLABfortheresearchandapplicationofdigitalfilterprovidesadirect，efficientandconvenienttool.Itisbasedonmatrixoperation，thecalculationandvisualization，programdesignwereintegratedintoaninteractiveworkenvironment.IntroducedMATLABtoolboxmakeallareasoftheresearcherscanintuitiveeasytoengageinscientificresearch，engineeringapplication，oneofthesignalprocessing(signalproeessing)，imageprocessing(imageproeessing)，smallwave(wavelet)kitfortherapiddevelopmentofdigitalfilteringresearchprovidesapowerfultool.ThispaperstudiedtheHRbasedonMATLABandFIRfilterdesignimplementation，digitalimageprocessingofthefilterdesign.Keywords：digitalfilterMATLABvoicesignal滤波器设计原理所谓数字滤波器，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。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;二是设计专用的数字处理硬件。数字滤波器从功能上分类：可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。从滤波器的网络结构或者从单位脉冲响应分类：可分为IIR滤波器(即无限长单位冲激响应滤波器)和FIR滤波器(即有限长单位冲激响应滤波器)。一、IIR滤波器和FIR滤波器设计IIR滤波器和FIR滤波器的设计方法很不相同，IIR滤波器设计方法有两类，经常用到的一类设计方法是借助于模拟滤波器的设计方法进行的。其设计思路是先设计模拟滤波器得到传输函数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)。这一类方法是基于模拟滤波器的设计方法相对比较成熟，它不仅有完整的设计公式，也有完整的图表供查阅。更可以直接调用MATLAB中的对应的函数进行设计。另一类是直接在频域或者时域中进行设计的，设计时必须用计算机作辅助设计，直接调用MATLAB中的一些程序或者函数可以很方便地设计出所需要的滤波器。FIR滤波器不能采用由模拟滤波器的设计进行转换的方法经常用的是窗函数法和频率采样法。也可以借助计算机辅助设计软件采用切比雪夫等波纹逼近法进行设计。典型的IIR数字滤波器的设计模拟滤波器的理论和设计方法已发展得相当成熟，且有一些典型的模拟滤波器供我们选择，如巴特沃斯(Butterworth)滤波器、切比雪夫(Chebyshev)滤波器、椭圆(Cauer)滤波器、贝塞尔(Bessel)滤波器等，这些典型的滤波器各有特点。用MATLAB进行典型的数字滤波器的设计，一般步骤如下：(1)按一定规则将给出的数字滤波器的技术指标转换成模拟低通滤波器的技术指标;(2)根据转换后的技术指标使用滤波器阶数选择函数，确定最小阶数N和固有频率Wn，根据选用的模拟低通滤波器的类型可分别用函数：buttord、eheb1ord、chebZord、ellipord等;(3)运用最小阶数N产生模拟滤波器原型，模拟低通滤波器的创建函数有...