复合体数据信号课程设计Word文档格式.docx
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s平面的虚轴单值地映射于z平面的单位圆上,s平面的左半平面完全映射到z平面的单位圆内。
双线性变换不存在混叠问题。
双线性变换时一种非线性变换
,这种非线性引起的幅频特性畸变可通过预畸而得到校正。
IIR低通、高通、带通数字滤波器设计采用双线性原型变换公式:
变换类型
变换关系式
备
注
低通
高通
带通
:
带通的上下边带临界频率
2 设计数字滤波器和画出其频率响应
利用上面提到的原理分别用双线性变化法和窗函数法设计以上3种滤波器,可以利用函数fir1设计FIR滤波器,可以利用函数butte,cheby1和ellip设计IIR滤波器;
利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。
三.设计内容
(1)对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点,然后进行
频谱分析(信号的时域及幅频特性曲线要画出)。
(2)分析CEG和弦音频谱特点,对该信号频谱能量相对较为集中的频带(分低、中、高频)实现滤波(分别使用低通,带通及高通),显示滤波后信号的时域和频域曲线,并对滤波后的信号与原信号的音频进行声音回放比较。
(3)在低、中、高三个频带中,各滤出三个能量最集中的频簇,显示滤波后信号的时域和频域曲线。
(4)任意选择几个滤出的频带(或频簇)进行时域信号重建(合成),与原信号的音频进行声音回放比较。
讨论:
根据上述结果,分析什么是和弦音。
四.设计过程
1对给定的CEG和弦音音频文件取合适长度的采样记录点,然后进行频谱分析,程序如下:
Fs=8000;
%语音信号采样频率为8000
x1=wavread('
E:
\CEG和弦音.wav'
[1008000]);
%把语音截取100到8000部分
sound(x1);
%播放原语音
t=(0:
[8000-100])/Fs;
%算出100到8000部分的时间
y1=fft(x1,4000);
%4000点fft变换
f=Fs*(0:
1999)/4000;
figure
(1);
subplot(2,1,1)%按两行一列画出图形
plot(x1);
%画出时域图形
title('
原始语音信号'
);
%标题
xlabel('
timen'
%X轴标题
ylabel('
fuzhin'
%y轴标题
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(y1(1:
2000)));
%画出幅值图
原始语音信号频谱'
)
Hz'
幅值'
2、设计低通滤波器:
[1008000]'
%读出原始信号
>
soundview(x1,Fs);
%对原信号进行回放
Wp1=2*1000*1/Fs;
%归一化通带截止频率
Ws1=2*1400*1/Fs;
%归一化阻带截止频率
Rp1=1;
%通带衰减
Rs1=100;
%阻带衰减
[N1,Wn1]=cheb1ord(Wp1,Ws1,Rp1,Rs1);
%估计切贝雪夫I型滤波器阶数
[num1,den1]=cheby1(N1,Rp1,Wn1,'
low'
%切贝雪夫I型高通滤波器系统函数;
[h1,w1]=freqz(num1,den1);
%计算幅频响应
subplot(3,1,1);
%画出图象位置
plot(w1/pi,abs(h1));
grid;
%画网格
\omega/\pi'
%x轴坐标
振幅(幅值)'
%y轴坐标
契比雪夫Ⅰ型低通滤波器的幅频响应'
f1=filter(num1,den1,x1);
%滤波
y2=fft(f1,8000);
%进行fft变换
subplot(3,1,2);
plot(t,f1);
%画出原语音信号经低通后图像
低通后信号'
时间'
subplot(3,1,3);
%输出图象位置
plot(abs(y2(1:
4000)));
%画出频谱图像
低通后信号频谱'
)%标题
wavwrite(f1,'
低通.wav'
%写出低通后信号
x2=wavread('
%读取低通后信号
sound(x2);
3、设计高通滤波器
soundview(x1,Fs);
%回放原语音
Wp2=0.75;
%输入Wp的值
Ws2=0.9;
%输入Ws的值
Rp2=1;
%输入Rp的值
Rs2=100;
%输入Rs的值
[N2,Wn2]=cheb1ord(Wp2,Ws2,Rp2,Rs2);
%估计切贝雪夫Ⅰ型滤波器的阶数
[num2,den2]=cheby1(N2,Rp2,Wn2,'
high'
[h2,w2]=freqz(num2,den2);
subplot(311);
%数出图象位置
plot(w2/pi,abs(h2));
契比雪夫Ⅰ型高通滤波器的幅频响应'
f2=filter(num2,den2,x1);
y3=fft(f2,8000);
%进行fft变换
%输出图像位置
plot(t,f2);
%做原始语音信号的时域图形
高通后的信号'
plot(abs(y3(1:
%画出频谱图像
高通后的信号频谱'
wavwrite(f2,'
高通.wav'
%写出高通后信号
x3=wavread('
%读出高通后信号
sound(x3);
%播放高通后信号
3、设计带通滤波器
x1=wavread('
[15006000]'
%对原信号进行回放
Fs=8000;
t=(0:
Wp3=1500,Wp4=2500,Ws3=1000,Ws4=3000;
%给出指标
Wp5=[2*Wp3/Fs2*Wp4/Fs];
%在1的的dB衰减处的边带频率
Ws5=[2*Ws3/Fs2*Ws4/Fs];
%在衰减为100dB处的边带频率
Rp5=1;
%通带损耗不大于1dB
Rs5=100;
%阻带衰减不小于100dB
[N3,Wn3]=cheb1ord(Wp5,Ws5,Rp5,Rs5);
%估计切贝雪夫滤波器阶数
[num3,den3]=cheby1(N3,Rp5,Wn3);
%切贝雪夫滤波器系统函数
[h3,w3]=freqz(num3,den3);
%计算频谱响应
figure(4);
%第四个图形
plot(abs(h3));
%x轴坐标名称
%y轴坐标名称
契比雪夫Ⅰ型带通滤波器的幅频响应'
%图形名称
f3=filter(num3,den3,x1);
y4=fft(f3,8000);
%作fft变换
subplot(312);
plot(t,f3);
带通后信号'
%图像名称
%x轴名称
%y轴名称
plot(abs(y4(1:
带通后的语音信号频谱'
)%图像名称
wavwrite(f3,'
带通.wav'
%写出过滤后带通信号
x4=wavread('
%读出过滤后带通信号
sound(x4);
4、滤出低通后能量集中的信号
(1)
%播放低通后信号
Wp3=600,Wp4=700,Ws3=400,Ws4=900;
plot(w3/pi,abs(h3));
f4=filter(num3,den3,x2);
y5=fft(f4,8000);
低通能量集中后信号'
plot(abs(y5(1:
低通的集中能量语音信号频谱'
wavwrite(f4,'
低通能量集中.wav'
x5=wavread('
sound(x5);
(2)
Wp3=700,Wp4=800,Ws3=500,Ws4=1000;
x52=wavread('
sound(x52);
(3)
Wp3=800,Wp4=900,Ws3=600,Ws4=1100;
x53=wavread('
sound(x53);
5、滤出高通后能量集中信号
x3=wavread('
Wp3=3200,Wp4=3400,Ws3=3000,Ws4=3600;
f5=filter(num3,den3,x3);
y6=fft(f5,8000);
plot(t,f5);
高通能量集中信号'
plot(abs(y6(1:
高通能量集中的语音信号频谱'
wavwrite(f5,'
高通后高通能量集中.wav'
x6=wavread('
sound(x6);
Wp3=3000,Wp4=3200,Ws3=2800,Ws4=3400;
x61=wavread('
sound(x61);
Wp3=3300,Wp4=3500,Ws3=3100,Ws4=3700;
x62=wavread('
sound(x62);
6、滤出带通后能量集中信号
pause
(2);
%停顿2秒
Wp3=1600,Wp4=1700,Ws3=1500,Ws4=1800;
f6=filter(num3,den3,x4);
y7=fft(f6,8000);
plot(t,f6);
带通后带通能量集中信号'
plot(abs(y7(1:
带通能量集中的语音信号频谱'
wavwrite(f6,'
带通带通能量集中.wav'
x7=wavread('
sound(x7);
Wp3=1800,Wp4=1900,Ws3=1700,Ws4=2000;
x71=wavread('
sound(x71);
Wp3=2000,Wp4=2100,Ws3=190
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