语音信号的FIR滤波器处理课程设计

课程设计任务书设计题目语音信号的数字滤波——FIR数字带通滤波器的（三角）窗函数法设计一、课程设计的目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。

并能够对设计结果加以分析。

二、课程设计的步骤利用Windows系统采集：按“开始－＞程序－＞附件－＞娱乐－＞录音机”的顺序操作打开Windows系统中的录音机软件图1录音机采集语音信号信息：（将所录wma格式转换为wav格式）图上画出来图2原始信号频谱图图3 截短信号频谱图代码如下所示：[x,fs]=wavread('250.wav');x1=x(:,1);plot (x1, 'DisplayName', 'x1', 'YDataSource', 'x1'); figure(gcf)x2=x(9500:67201);plot (x2, 'DisplayName', 'x2', 'YDataSource', 'x2');figure(gcf)处理(1)产生一个长度与你所截取的语音信号等长的噪声信号，为“250.wav”，所用指令为wavewrite(),所加噪声如图6所示。

(2)叠加噪声可以用awgn()语句，在叠加噪声时，应选取适当的值，尽量能体现出能量主要集中的频段。

(3)将语音与噪声合成的信号“250.wav”送入所设计的基于凯泽窗的FIR数字滤波器中进行滤波。

(4)将滤波结果导出保存成文件“250.wav”.得出加噪后信号如下：图4 加噪后的语音信号代码如下所示：Y = AWGN(x2,8,'measured');一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带，在通带内没有放大或者衰减，有源带通滤波器电路并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉，另外，通带外的转换在极小的频率范围完成。

基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计概述：在许多语音处理应用中，如通信系统、语音识别和语音合成等，语音信号往往受到各种噪声的污染影响。

为了减少或去除这些噪声的影响，需要设计有效的滤波器。

本文将介绍基于语音信号去噪处理的FIR滤波器的设计方法。

1.FIR滤波器的原理FIR滤波器是一种线性时不变系统，由一组滤波器系数和延迟单元组成。

其输出信号为输入信号与滤波器系数之间的卷积运算。

根据语音信号的频谱特性，可以设计一组合适的滤波器系数，用于去除特定频段的噪声。

2.FIR滤波器的设计方法2.1频率采样法频率采样法是一种直接设计FIR滤波器的方法，它通过在频域中指定所需的频率响应来设计滤波器。

首先，根据信号的采样率和带宽要求，确定滤波器的阶数和过渡带宽。

然后，在频域中绘制所需的频率响应曲线，并进行插值得到滤波器的频率响应。

最后，通过傅立叶逆变换得到滤波器的时域响应，即滤波器系数。

2.2窗函数法窗函数法是一种常用的FIR滤波器设计方法，它通过在时域中选择适当的窗函数来设计滤波器的频率响应。

常用的窗函数有矩形窗、汉宁窗、汉明窗等。

首先，根据信号的采样率和带宽要求，确定滤波器的阶数和过渡带宽。

然后，选择合适的窗函数，并在时域中将滤波器的频率响应与窗函数相乘。

最后，通过傅立叶逆变换得到滤波器的时域响应，即滤波器系数。

3.基于语音信号的去噪处理基于语音信号的去噪处理可以通过FIR滤波器来实现。

首先，通过对语音信号进行时频分析，分析出语音信号的频谱特性和噪声的频谱特性。

然后，根据噪声的频谱特性设计一个合适的FIR滤波器，使其在噪声频段上具有较高的增益，而在语音频段上具有较低的增益。

最后，将噪声信号输入到设计好的FIR滤波器中，并将滤波器的输出与原始语音信号相减，得到去噪后的语音信号。

4.总结本文介绍了基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计方法。

通过选择合适的设计方法和滤波器系数，可以有效地去除语音信号中的噪声。

在实际应用中，可以根据具体的需求和信号特性，选择合适的设计方法和优化算法，以获得更好的去噪效果。

数字信号处理课程设计10电子信息科学与技术赵祎10380051一、实验目的1．学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；2．掌握在Windows环境下语音信号采集的方法；3．掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法；4．掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法；5．学会用MATLAB对信号进行分析和处理。

二、实验原理参考《数字信号处理》教材，MATLAB的signal processing toolbox.三、主要实验仪器及材料微型计算机、Matlab软件。

四、实验内容（一）．语音信号的采集及频谱分析使用windows的录音功能或其他软件录制一段话音，时间控制在5秒左右。

然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。

通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

在录制的语音信号中加入高斯白噪声。

对于无高斯白噪声影响和有高斯白噪声影响的语音信号：画出语音信号的时域波形；然后对语音信号进行频谱分析，在MATLAB中，可以利用函数FFT对信号进行快速傅里叶变换，得到信号的频谱特性。

（二）设计FIR和IIR数字滤波器并滤波基于FIR（滤波器窗函数法，包括Hamming窗、Kaiser窗）和IIR（双线性变换法设计巴特沃兹滤波器、切比雪夫滤波器I型滤波器）的设计方法，分别设计以下三种数字滤波器，根据语音信号的特点给出有关滤波器的性能指标：1）低通滤波器性能指标，fp=1000Hz，fc=1200 Hz，As=100dB，Ap=1dB；2）高通滤波器性能指标，fc=2800 Hz，fp=3000 Hz As=100dB，Ap=1dB；3）带通滤波器性能指标，fp1=1200 Hz，fp2=3000 Hz，fc1=1000 Hz，fc2=3200 Hz，As=100dB，Ap=1dB。

利用MATLAB软件工具，设计上面要求的三种滤波器：第一步、设计出各数字滤波器并画出滤波器的频率特性曲线；第二步、比较FIR和IIR两种滤波器的性能，在FIR滤波器和IIR滤波器中分别选择性能好的一项，然后用各滤波器分别对采集的语音信号进行滤波。

语音信号的数字滤波——FIR数字滤波器的（汉宁）窗函数设计设计题目：语音信号的数字滤波——FIR数字滤波器的（汉宁）窗函数设计一、课程设计的目的通过对常用数字滤波器的设计和实现，掌握数字信号处理的工作原理及设计方法；掌握利用数字滤波器对信号进行滤波的方法。

并能够对设计结果加以分析。

二、设计步骤⑴按“开始－＞程序－＞附件－＞娱乐－＞录音机”的顺序操作打开Windows系统中的录音机软件⑵用麦克风录入自己的声音信号并保存成文件（语音信号的长度不得少于1秒）⑶记录以下内容：语音信号文件保存的文件名为“”、格式PCM，8位，单声道，如图1和图2所示。

语音信号的采样速率为8000Hz/s。

图1语音信号的采集图2 原始语音信号⑴将上一步骤中保存下来的语音信号文件“*.wav”复制到计算机装有Matlab 软件的磁盘中相应Matlab目录中的“work”文件夹中⑵双击桌面上Matlab软件的快捷图标，打开Matlab软件⑶在菜单栏中选择“File－＞new－＞M-File”或是点击快捷按钮，打开m 文件编辑器⑷在m文件编辑器中输入相应的指令将自己的语音信号导入Matlab工作台。

程序部分首先用语音文件将自己的录音导入，指令为wavread（），本设计中为waveread（’’）,然后将处理后的语音信号导出，指令为:wavwrite(‘’)；本设计中录入的是单声道语音。

一般情况下录入的双声道语音信号中（）右导入交保存为变量后，其变量应当是一个二列的二维数组，其中每一列对应一个声道，数组的行数等于采样速率与时间的乘积（即单声道的采样点数）；本课程设计过程中的语音原始信号存为“”；截短后的输出语音为：“”；叠加噪声后的语音为“”。

具体程序段见小标题⑹，频谱分析如下图3。

图3截短后语音信号的时域和频域波形如上图3所示，上面的图是原始声音截去大部分空白后的截短语音，这样有利于频谱分析；中间的图是截短后的声音在频域的分析，首先对语音进行采样，采样频率大于信号最高频率的2倍即可。

毕业设计选题：基于FIR滤波器的语音信号处理设计设计思路：1.介绍数字滤波器的概念及分类主要分数字滤波器的概念、发展现状、按照不同性能的分类，突出IIR和FIR滤波器。

2.重点介绍FIR滤波器的设计原理主要从FIR的设计原理（理论）、性能指标、分类、设计方法（重点，一共三种，分别介绍其理论和实现方法）以及优缺点入手分析3.介绍语音信号的处理过程及原理简单介绍一下采样原理，再介绍语音信号的采集流程（录音、转码、采样、打开、回放）4.简单介绍MATLAB的功能及使用方法简单介绍MATLAB在信号处理方面的功能（信号的采集、频谱分析、滤波器的设计）以及它的使用方法5.设计一个能处理声音信号的FIR滤波器全文的核心，先录制一段语音，通过MATLAB采集显示，分析时域波形及频谱显示；再设置滤波后的性能指标，用MATLAB分别用三种方法设计出FIR滤波器；将设计好的滤波器加入原语音信号中，观察处理后的时域波形及频谱；最后分析比较三种方法以及与无滤波器的显示比较，得出结论。

（如果可以，首先可以在原音中加入噪音，观察加入滤波器前后波形的差异，说明滤波器在语音信号处理方面的作用；只通过编程来完成滤波器的设计，还不够形象，最好可以通过Simulink将整个系统仿真出来，说明结果的可靠性。

）6.简单分析一下所设计滤波器的优缺点由于FIR滤波器设计原理本身存在一些误差，导致仿真出来的结果必然存在一些误差，分析这些误差的来源，再说明FIR 滤波器在语音信号处理方面的优点，得出结论。

7. 总结全文的思路和研究方法总结在毕业设计过程中遇到的问题，以及解决的方法；最后感谢老师的指导，通过毕业设计学到了哪些东西。

8. 参考文献主要是图书馆借阅的书籍、翻看的论文和报刊，还有网上资料的文献来源。

（每引用一些知识点，就注明其出处，但不能完全照抄，按照自己的话来重新组织。

）9. 附录将MATLAB 的编程代码全部附上，如果有其他的图表也附上研究对象：FIR 滤波器辅助对象：语音信号工具软件：MATLAB FilterMATLAB频谱显示+语音信号噪 声语音信号的滤波流程图摘要本文设计介绍了基于Matlab的对语音信号采集、处理及FIR滤波器的设计，并使之实现的过程。

DSP原理与应用课程设计报告书课题名称基于TMS320VC5509 DSP的语音信号的FIR滤波器姓名学号院、系、部专业指导教师毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日指导教师评阅书评阅教师评阅书教研室（或答辩小组）及教学系意见基于TMS320VC5509 DSP的语音信号的FIR滤波器设计一、实践的目的和要求1.熟悉ICETEK-VC5509-A板上语音codec芯片TLV320AIC23的设计和程序控制原理。

1.课程设计目的、内容和要求一、课程设计目的：通过本次课程设计，要求学生对DSP这门课程所学的基础知识、理论加以明白得，学以致用。

初步培育学生对工程设计的独立工作能力，把握电子系统设计的一样方式。

培育学生的动手能力，和团队合作能力。

二、课程设计内容：通过DSP处置器通过A/D搜集音频信号，在CCS软件中分析音频信号的频谱图，利用Matlab设计相应的FIR数字滤波器（低通）并取得滤波器H(z)的系数，然后依照这些系数，编写DSP程序（C语言或汇编）对已搜集信号进行处置，最后在CCS软件中得处处置后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图。

三、课程设计要求：一、利用Matlab对FIR滤波器的设计；二、编写FIR滤波处置的DSP程序，查看并记录处置后的信号频谱；3、通过D/A实现数字量到模拟量的转换，回放处置后的声音；4、正确、完整的论述设计和实验结果；五、绘制程序的流程图，并文字说明。

2 设计大体原理及软件简介设计整体方案此题目通过DSP处置器通过A/D搜集音频信号，在CCS软件中分析音频信号的频谱图，利用Matlab设计相应的FIR数字滤波器（低通）并取得滤波器H(z)的系数，然后依照这些系数，编写DSP程序（C语言或汇编）对已搜集信号进行处置，最后在CCS 软件中得处处置后音频信号的频谱图，比较滤波前后信号的频谱图。

其中语音信号的搜集与回放是采纳TLV320AIC23芯片，对语音信号进行A/D，D/A转换，从而实现对语音信号的数字处置与回放。

DSP芯片主若是将转化成数字信号的语音信号用DSP算法对其进行处置，并将处置后的信号传送到输出端。

如以下图1所示为此题目的系统整体设计框图。

图1 系统整体设计框图FIR滤波器的原理及特点数字滤波器有两类：IIR数字滤波器和FIR数字滤波器。

FIR滤波器是有限长单位冲激响应滤波器,在结构上是非递归型的。

它能够在幅度特性随意设计的同时,保证精准严格的线性相位。

课程设计--语音信号滤波去噪使用BOHMAN窗设计的频率采样型FIR滤波器第２页共23页语音信号滤波去噪——使用BOHMAN窗设计的频率采样型FIR滤波器学生姓名：指导老师：摘要本课程设计主要内容是，利用窗口设计法设计频率采样型FIR滤波器并对加噪语音信号进行滤波去噪处理。

仿真平台为MATLAB7.0，开发工具是M语言编程。

在课程设计中，首先利用Windows下的录音机工具录制一段格式为.wav的语音信号，然后在MATLAB中对语音信号进行加噪，并绘制原始语音信号和加噪语音信号的时域和频域波形，进行频谱分析以确定所加噪声频率，再利用Bohman窗设计FIR滤波器，并检测是否达到指标，最后使用滤波器对信号进行滤波去噪处理，并通过对比原始信号，加噪信号，滤波去噪信号的时域和频域波形，或回放语音信号，检测是否设计成功。

通过程序调试及完善，本课程设计滤波后的语音信号与原始语音信号基本一致，即设计的滤波器能够从含噪信号中滤除单频噪声，还原原始信号，达到了设计目的。

关键词课程设计；滤波去噪；FIR滤波器；BOHMAN窗；MATLAB1 引言本课程设计主要解决在含噪情况下如何对语音信号进行滤波去噪处理。

设计采用BOHMAN窗设计的频率采样型FIR滤波器对一段含噪语音信号进行滤波去噪处理。

数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，它是通过对抽样数据进行数字处理来达到频域滤波的目的。

数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。

数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。

随着现代通信的数字化，数字滤波器变得更加重要。

数字滤波器的种类很多，但总的来说可以分成两大类，一类是经典滤波器，另一类可称为现代滤波器。

从滤波特性方面考虑，数字滤波器可分为数字高通、数字低通、第３页共23页数字带通和数字帯阻等滤波器。

从实现方法上考虑，将滤波器分成两种，一种称为无限脉冲响应滤波器，简称IIR滤波器，另一种为FIR滤波器。

*****************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院《信号处理》课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪摘要本次课程设计是基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪，在设计过程中，首先录制一段不少于10秒的语音信号，并对录制的信号进行采样；其次使用MATLAB会出采样后的语音信号的时域波形和频谱图；然后在给原始的语音信号叠加上噪声，并绘出叠加噪前后的时域图及频谱图；再次设计FIR滤波器，针对语音信号的性质选取一种适合的窗函数设计滤波器进行滤波；最后对仿真结果进行分析。

设计出的滤波器可以满足要求。

关键词: FIR滤波器；语音信号；MATLAB仿真目录一 FIR滤波器设计的基本原理 (1)1.1滤波器的相关介绍 (1)1.1.1数字滤波器的概念 (1)1.1.2 IIR和FIR滤波器 (1)1.2利用窗函数法设计FIR滤波器 (1)1.2.1窗函数法设计FIR滤波器的基本思想 (1)1.2.2窗函数法设计FIR滤波器的步骤 (2)1.2.2窗函数法设计FIR滤波器的要求 (2)1.2.3常用窗函数的性质和特点 (3)1.2.4 语音处理中的采样原理 (3)二语音信号去噪实现框图 (5)三详细设计 (7)3.1 信号的采集 (7)3.2 语音信号的读入与打开 (7)3.3 语音信号的FFT变换 (8)3.4含噪信号的合成 (9)3.5 FIR滤波器的设计 (10)3.6 利用FIR滤波器滤波 (11)3.7 结果分析 (14)总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)致谢 (21)一 FIR滤波器设计的基本原理1.1滤波器的相关介绍1.1.1数字滤波器的概念数字滤波器(Digital Filter，简称为DF)是指用来对输入信号进行滤波的硬件和软件。

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。

******************实践教学******************兰州理工大学计算机与通信学院2013年春季学期≪信号处理≫课程设计题目：基于MATLAB的FIR滤波器语音信号去噪专业班级：通信工程一班姓名：学号：指导教师：成绩：摘要本课程设计通过分析FIR滤波器的基本原理，在MATLAB环境下利用窗函数法设计出FIR滤波器,实现FIR滤波器的仿真。

首先是采集一段语音信号，对其进行时域和频域的分析，然后对所采集的语音信号加入噪声，并对加噪后的信号进行频谱分析，再用窗函数法设计出FIR滤波器，对加入噪声后的语音信号进行滤波处理，以去除噪声，并绘出滤波前后时域和频域的波形图，对其进行对比分析，通过仿真结果表明所设计的FIR滤波器可以有效的滤除干扰信号,设计结果满足性能指标要求。

关键词：语音信号；FIR滤波器；凯塞窗；滤波去噪目录第一章绪论 (1)第二章FIR滤波器设计的基本原理 (2)2.1语音信号的特点 (2)2.2 语音信号的采集 (2)2.2.1 采样定理 (2)2.2.2语音信号的A/D转换与量化 (3)2.2.3基于PC机的语音信号采集过程 (3)2.3语音信号分析处理 (3)2.3.1 语音信号的时域分析 (3)2.3.2语音信号频域分析 (4)2.4数字滤波器 (4)2.5 FIR滤波器 (5)2.5.1 FIR滤波器的基本概念 (5)2.5.2 FIR滤波器的特点 (5)2.5.3 FIR滤波器的设计方法 (5)2.6 窗函数法设计FIR滤波器 (6)2.7 凯塞窗函数法设计FIR滤波器 (7)第三章FIR数字滤波器设计步骤 (9)3.1 总体设计框图 (9)3.2总体设计流程图 (9)3.3语音信号采集与分析模块 (10)3.4语音信号加噪处理模块 (11)3.5FIR滤波器对加噪语音信号滤波去噪处理模块 (11)第四章FIR滤波器的设计实现与仿真结果 (12)4.1语音信号录入和读取 (12)4.2 原始语音信号的分析 (12)4.3语音信号加噪处理 (13)4.4 FIR数字滤波器设计 (15)4.4.1 FIR低通滤波器设计 (15)4.4.2 FIR高通滤波器设计 (16)4.5 FIR数字滤波器对加噪语音信号滤波 (17)总结 (19)参考文献 (20)附录 (21)致谢 (24)第一章绪论在现代各种通信系统中，由于自然界中的各种各样的复杂噪声不免会掺杂在其中，数字信号处理这门经典学科恰好能够解决这个问题，其中最通用的方法就是利用滤波器来滤除这些杂波噪声。

信号与系统课程设计报告课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计课题五基于FIR滤波的语音信号处理系统设计摘要：本课题研究数字语音信号的初步分析方法、FIR数字滤波器的设计及应用。

Matlab中实现对语音信号进行采集（读取），播放以及重采样的功能。

对于加入噪声的语音信号设计合适的FIR数字滤波器进行滤波处理，并通过FFT 变换对语音信号的频谱进行分析。

还通过enframe函数实现对语音信号的分帧，计算出短时能量和短时平均过零率等参数，通过时域波形和自相关的处理可以看到清音帧和浊音帧的区别。

本次设计中还采用LabVIEW进行仿真设计，实现了包括语音文件的读取及播放、滤波前后语音信号时域波形及频谱的显示、滤波器设计、滤波器幅频特性的显示等功能。

最后，通过Express声音采集VI实现采集语音信号的功能，并对采集的语音信号进行后续分析。

本设计很好的完成了设计课题的要求，并在一定程度上进行了延伸。

关键词：语音信号采样 FFT FIR滤波器频谱分析 LabVIEW 仿真Abstract:This paper researches the initial analysis of the digital voice signal and the design and application of the digital filter.We use Matlab to achieve the function,such as the acquisition of voice,play the voice and the resample of voice signal.We design the proper FIR digital filter to obtain the pure signal and analyze the voice spectrum by FFT transformation.We also use “enframe” to achieve the framing of voice signal and calculate the short-time energy.We can see the distinguishbetween unvoiced speech frame and the voice frame through the voice transaction.Also,the paper introduce the LabVIEW simulation design.The design realize the functions such as read and play the audio files,display of the time domain waveform and the spectrum, filter design,display of the filter amplitude-frequency characteristic.Finally,we use VI named sound acquisition to collect sound signal and analyze.The research completes the requirement of the task well and make more further study.Keywords: Voice signal sampling FFT FIR filter spectral analysis LabVIEW simulation1课程设计介绍1.1 课程设计目的本设计课题主要研究数字语音信号的初步分析方法、FIR数字滤波器的设计及应用。

a.一般FIR滤波器的横截型结构：给定差分方程为：。

b.线性相位FIR滤波器的横截型结构①N为奇数时线性相位FIR滤波器实现结构如2图所示：②N为偶数时线性相位FIR滤波器实现结构如3图所示：图2 N为基数时图3 N为偶数时（2）级联型将H(z)分解为若干个实系数一阶或二阶因子相乘：级联结构如下图4所示：图4 级联结构（3）频率取样型若FIR滤波器的冲激响应为有限长(N点)序列h(n)，则有如5图所示的关系：图5 关系图因此，对h(n)可以利用DFT得到H(k)，然后利用内插公式：（1）来表示系统函数，这就为FIR滤波器提供了另外一种结构：频率抽样结构，∏=--++=LkkkzzhzH12,21,1)1(]0[)(ββ11β21βL1βL2β12β22βx[k]y[k]1-z1-zh[0]1-z1-z1-z1-z这种结构由两部分级联而成：分析系统函数（4）快速卷积结构若FIR 滤波器的单位冲激响应h(n)是一个N1点有限长序列，输入x(n)是一个N2点有限 长序列，那么输出y(n)是x(n)与h(n)的线性卷积，它是一个L ＝N1+N2-1点的有限长序 列。

而圆周卷积可以用DFT 和IDFT 的方法来计算，得到FIR 滤波器的快速卷积结构如图 6所示：图6 快速卷积结构2.2.4 线性相位FIR 数字滤波器的条件和特点 （1）线性相位条件对于长度为N 的h(n)，传输函数为n j N n j e n h e H ωω--=∑=)()(1（2）)()()(ωθωωj g j e H eH = （3）式中，)(ωg H 称为幅度特性， )(ωθ称为相位特性。

其中，这里)(ωg H 不同于ωj e H (，)(ωg H 为ω的实函数，可能取负值，而ωj e H (总是正值。

ωj e H (线性相位是指)(ωθ是ω的线性函数，即)(ωθ=τω-，•τ-为常数 （4） 如果)(ωθ满足下式)(ωθ=00,θτωθ-是起始相位 （5）此时)(ωθ不具有线性相位，但以上两种情况都满足群时延是一个常数，即τωωθ-=d d /)( （6） 满足第一类线性相位的条件是： )1()(--=n N h n h （7）②w = triang(n,sflag)：参数sflag用来控制窗函数首尾的两个元素值；其取值为symmetric或periodic；默认值为symmetric。

摘要本课程设计的主要目的是在MATLAB环境下，使用窗口设计法设计一个滤波器，并对语音信号进行滤波去噪。

开发平台为MATLAB7.0，设计方法为窗口设计法。

用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用凯塞窗设计一个满足指标的FIR滤波器，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析。

在滤波前后语音信号波形的变化中，由于我们录制的语音信号噪声不大，所以观察并不明显，但在频域波形中，我们可以明显的看到设计的滤波器对语音信号进行了滤波处理，将噪声进行了滤除。

此次滤波基本达到了要求，完成了设计指标。

关键词滤波去噪；FIR滤波器；凯塞窗；MATLAB1 引言本课程设计是采用凯塞窗设计的FIR滤波器对语音信号滤波去噪。

通过课程设计了解FIR滤波器的原理及使用方法，了解使用MATLAB语言设计FIR滤波器的方法，了解DSP对FIR滤波器的设计及编程方法。

通过观察滤波前后的时域图形，加深对FIR 滤波器作用的理解。

通过对比滤波器前后的波形及回放滤波前后的语音信号，可以看出滤波器对有用信号的无失真放大具有重要作用。

语音信号是基于时间轴上的一维数字信号，在这里主要是对语音信号进行频域上的分析。

在信号分析中，频域往往包含了更多的信息。

对于频域来说，大概有8种波形可以让我们分析：矩形方波，锯齿波，梯形波，临界阻尼指数脉冲波形，三角波，余旋波，余旋平方波，高斯波。

对于各种波形，我们都可以用一种方法来分析，就是傅立叶变换：将时域的波形转化到频域来分析。

于是，本课题就从频域的角度对一段频率为22050Hz，16k的语音信号进行分析，并通过分析频谱来设计出合适的滤波器。

由于MATLAB软件在数字信号处理上有巨大的优势，本课程设计除了录制语音信号外基本都在MATLAB上实现[1]。

本课程设计主要解决在一个综合型超市中，进行某种商品（如某一品牌的服装）的采购、领料、库存与成本等管理的程序设计。

摘要本次课程设计的题目是基于语音信号去噪处理的FIR滤波器设计，主要是利用MATLAB设计一个FIR数字带通滤波器，对一段噪声环境下的语音信号进行滤波。

在设计过程中，首先要录制一段语音信号，并对录制好的信号进行时域和频域分析；然后对原始的语音信号进行加噪处理，对加噪后的信号进行分析，绘出时域和频域的分析图；最后利用设计出的FIR带通滤波器，针对语音信号的性质选取一种适合的窗函数设计滤波器进行滤波，最后对仿真结果进行分析。

关键词: FIR带通滤波器；语音信号；MATLAB仿真；加噪；滤波目录前言 1第一章基本原理 21.1 语音处理中的采样原理 21.2数字滤波器的设计 21.3窗函数法 4第二章 FIR带通滤波器设计 62.1 FIR滤波器简介 62.2 FIR带通滤波器设计要求 72.3 设计方法 72.4 设计步骤 9第三章 FIR带通滤波器的软件仿真 103.1 程序流程图 103.2 仿真结果及分析 11总结 15参考文献 16附录 17致谢 22前言在信号处理过程中，所处理的信号往往混有噪音，从接收到的信号中消除或减弱噪音是信号传输和处理中十分重要的问题。

根据有用信号和噪音信号的不同特性，提取有用信号的过程称为滤波。

实现滤波功能的系统被称为滤波器。

在近代电信设备和各类控制系统中，数字滤波器应用极为广泛。

语音处理是最早应用数字滤波器的领域之一，也是最早推动数字信号处理理论发展的领域之一。

该领域主要包括5个方面的内容：第一，语音信号分析。

即对语音信号的波形特性，统计特性，模型参数等进行分析计算。

第二，语音合成。

即利用专用硬件或在通用计算机上运行软件来产生语音。

第三，语音识别。

即利用专用硬件或计算机识别人的讲话，或者识别说话的人。

第四，语音增强。

即从噪音或者干扰中提取被掩盖的语音信号。

第五，语音编码。

主要用于语音数据的压缩，目前已经建立了一系列语音编码国际标准，大量用于通信和音频处理。

MATLAB是一种面向科学和工程计算的语言，它集数值分析、矩阵运算、信号处理和图形显示于一体，具有编程效率高、调试手段丰富、扩充能力强等特点。

目录1 绪论 (1)1.1背景及目的 (1)1.2 设计步骤 (1)1.3 设计方案 (2)2 总体设计 (3)2.1 滤波器的原理及特点 (3)2.2 MATLAB软件介绍 (5)2.3 FIR滤波器的Matlab设计 (6)3 硬件设计 (7)3.1 语音处理的总框图设计 (7)3.2 硬件模块的设计 (7)3.2.1 音频转换模块 (7)3.2.2 存储器和数据通信模块 (8)3.3 TMS320VC5402芯片的介绍 (8)3.4 主要硬件接口及实现 (9)3.4.1 TMS320VC5402与A/D、D/A芯片的接口 (9)3.5 电源电路设计 (10)4 软件部分 (11)4.1 软件设计流程图 (11)5 程序调试结果 (14)5.1 调试结果 (14)6 总结心得 (17)参考文献 (18)附录源程序 (19)1 绪论1.1背景及目的随着微处理技术的快速发展，微处理器芯片的集成度从最早的几千个晶体管发展到现在的上亿个晶体管，字长从4位提高到了64位，正是这些技术的飞速发展引发了一轮又一轮的信息产业革命，而人们的生活、学习和工作方式也在以计算机技术、通信技术为核心的信息技术的影响下发生着前所未有的改变。

然而在这次设计中，比较核心的是数字滤波器，数字滤波器是一种用来过滤时间离散信号的数字系统，通过对抽样数据进行数学处理来达到频域。

滤波的目的。

根据其单位冲激响应函数的时域特性可分为两类：无限冲激响应(IIR)滤波器和有限冲激响应(FIR)滤波器。

与IIR滤波器相比，FIR滤波器只有零点，除原点外．在z平面上没有极点，因此总是稳定的和可实现的；更重要的是，FIR滤波器在满足一定的对称条件下，可以获得严格的线性相位特性，这一点是IIR滤波器难以实现的。

因此。

它在高保真的信号处理．如数字音频、图像处理、数据传输、生物医学等领域得到广泛应用。

对于本设计主要是利用一个DSP芯片来进行语音采集系统的设计，而数字信号处理技术的发展使得采用数字化的方法实时的处理语音信号成为可能。