用濾波器處理加有噪聲的音頻波形

1、4.3 利用濾波器處理加有噪聲的音頻波形（1） 利用窗函數(shù)法設計的低通濾波器處理加有噪聲的音頻波形程序參見附錄二3-（1）利用窗函數(shù)法設計的低通濾波器處理加噪聲的音頻波形圖4-16 原始音頻的時域與頻域圖4-17 加噪聲后音頻的時域與頻域波形 圖4-18 濾波器的增益響應 圖4-19濾波后音頻的時域與頻域波形從參考程序及以上的四個圖像中可以得到如下結論：從原始信號波形的頻域圖可以看到其頻率分量主要在500到900Hz之間，噪聲的頻率分量主要集中在950Hz，利用通帶截頻為800Hz的低通濾波器可以濾除噪聲。對比圖4-16和圖4-19濾波前后的波形和頻譜，可以看到波形得到了重現(xiàn)濾波器的采樣頻率為

2、22050Hz，濾波器的階數(shù)為266濾波器的通帶截頻0.8，阻帶截頻0.82，過渡帶寬0.02通帶衰減為0.019dB，阻帶衰減約為53dB（2） 利用頻率抽樣法設計的高通濾波器處理加有噪聲的音頻波形程序參見附錄二3-（2）圖4-20 加噪前信號的時域與頻域波形圖4-21 加噪后信號的時域與頻域波形圖4-22 濾波器的增益響應圖4-23 信號濾波后的時域圖和頻域圖從參考程序及以上的四個圖像中可以得到如下結論：從原始信號波形的頻域圖可以看到其頻率分量主要在500到900Hz之間，噪聲的頻率分量主要集中在250Hz，利用通帶截頻為300Hz的低通濾波器可以濾除噪聲。對比圖4-20和圖4-23濾波前

3、后的波形和頻譜，可以看到波形得到了重現(xiàn)濾波器的采樣頻率為22050Hz，濾波器的階數(shù)為266濾波器的通帶截頻0.4，阻帶截頻0.3，過渡帶寬0.13.利用濾波器處理加有噪聲的音頻波形(1)利用窗函數(shù)法設計的低通濾波器處理加有噪聲的音頻的程序:f3=950;%所加噪聲正弦函數(shù)的頻率Y,fs,bits=wavread('E:馬世超.wav');%利用wavread產(chǎn)生音頻的函數(shù)及采樣頻率L=length(Y);t=0:1/fs:(L-1)/fs;%定義時間的范圍及步長y=0.005*sin(2*pi*f3*t); n1=floor(L/2);%所加噪聲f1=(0:n1)*fs/L;

4、Y=Y(:,1);sound(Y,fs);%輸出加噪前音頻Y1=y+Y'%給音頻加噪聲FY1=abs(fft(Y1,L);FY=abs(fft(Y,L);sound(Y1,fs);%輸出加噪后的音頻figure(1)subplot(211)plot(t(1:1000),Y(1:1000); grid on;%加噪前音頻的時域圖xlabel('時間(t)');ylabel('幅度(Y)');title('加噪前音頻語音波形的時域圖');axis(0.05 0.35 -1 1);subplot(212)plot(f1,FY(1:n1+1);

5、grid on;%加噪前音頻的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY)');title('加噪前音頻波形的頻域圖');axis(400 1200 0 200);figure(2)subplot(211)plot(t(1:1000),Y1(1:1000); grid on;%加噪后音頻的時域圖xlabel('時間(t)');ylabel('幅度(Y1)');title('加噪聲后音頻波形的時域圖');axis(0.05 0.35 -1 1);subplot(212)plot(

6、f1,FY1(1:n1+1); grid on;%加噪后音頻的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY1)');title('加噪聲后音頻波形的頻域圖');axis(400 1200 0 200);m=0.03; M=round(8/m); N=M-1;%定義濾波器的階數(shù)b=fir1(N,0.6); figure(3)h,f=freqz(b,1,512);%濾波器的幅頻特性圖plot(f*fs/(2*pi),20*log10(abs(h)%參數(shù)分別是頻率與幅值xlabel('頻率/赫茲');ylabel(&

7、#39;增益/分貝');title('濾波器的增益響應');figure(4)sf=filter(b,1,Y1);%使用filter函數(shù)對信號進行濾波Fsf=abs(fft(sf,L);subplot(211)plot(t(1:1000),sf(1:1000); grid on;%濾波后音頻的時域圖xlabel('時間(t)');ylabel('幅度(sf)');title('濾波后音頻波形的時域圖');axis(0.05 0.35 -1 1);subplot(212)plot(f1,Fsf(1:n1+1); grid o

8、n;%濾波后音頻的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(Fsf)');title('濾波后音頻波形的頻域圖');axis(400 1200 0 200);sound(sf,fs);(2)利用頻率抽樣法設計的高通濾波器處理加有噪聲的信號的程序:f3=250;%所加噪聲正弦函數(shù)的頻率Y,fs,bits=wavread('E:馬世超.wav');%利用wavread產(chǎn)生信號的函數(shù)及采樣頻率L=length(Y);t=0:1/fs:(L-1)/fs;%定義時間的范圍及步長y=0.025*sin(2*pi*f3*t);

9、 n1=floor(L/2);%所加噪聲f1=(0:n1)*fs/L;Y=Y(:,1);sound(Y,fs);%輸出加噪前信號Y1=y+Y'%給信號加噪聲FY1=abs(fft(Y1,L);FY=abs(fft(Y,L);sound(Y1,fs);%輸出加噪后的信號figure(1)subplot(211)plot(t(1:1000),Y(1:1000); grid on;%加噪前信號的時域圖xlabel('時間(t)');ylabel('幅度(Y)');title('加噪前信號波形的時域圖');subplot(212)plot(f1,

10、FY(1:n1+1); grid on;%加噪前信號的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY)');title('加噪前信號波形的頻域圖');axis(0 1000 0 200);figure(2)subplot(211)plot(t(1:1000),Y1(1:1000); grid on;%加噪后信號的時域圖xlabel('時間(t)');ylabel('幅度(Y1)');title('加噪聲后信號波形的時域圖');subplot(212)plot(f1,FY1(1:n1

11、+1); grid on;%加噪后信號的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY1)');title('加噪聲后信號波形的頻域圖');axis(0 1000 0 200);M=32;%所需頻率采樣點個數(shù)Wp=0.6*pi;%通帶截止頻率m=0:M/2;%阻頻帶上的采樣點Wm=2*pi*m./(M+1);%阻帶截止頻率mtr=ceil(Wp*(M+1)/(2*pi);%向正方向舍入ceil(3.5)=4;ceil(-3.2)=-3;Ad=Wm>=Wp;Ad(mtr)=0.28;Hd=Ad.*exp(-j*0.5*M*W

12、m);%構造頻域采樣向量H(k)Hd=Hd conj(fliplr(Hd(2:M/2+1);%fliplr函數(shù)實現(xiàn)矩陣的左右翻轉conj是求復數(shù)的共軛h=real(ifft(Hd);%h（n）=IDFTH(k)w=linspace(0,pi,1000);%用于產(chǎn)生0,pi之間的1000點行矢量H=freqz(h,1,w);%濾波器的幅頻特性圖figure(3)plot(w/pi,20*log10(abs(H);grid on;%參數(shù)分別是歸一化頻率與幅值xlabel('歸一化頻率');ylabel('增益/分貝');title('濾波器的增益響應');axis(0 1 -100 20);figure(4)sf=filter(h,1,Y1);%使用filter函數(shù)對信號進行濾波subplot(211)plot(t,sf)%濾波后的信號圖像xlabel('時間/秒');ylabel('幅度'