數(shù)字音頻信號(hào)的分析與處理

數(shù)字音頻信號(hào)的分析與處理數(shù)字信號(hào)處理綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)編輯課件實(shí)驗(yàn)?zāi)康膹?fù)習(xí)鞏固數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法與性能評(píng)估方法靈活運(yùn)用數(shù)字濾波器的基本理論設(shè)計(jì)音頻信號(hào)處理分頻器編輯課件實(shí)驗(yàn)原理

人耳能聽(tīng)到的聲音頻率范圍為20Hz~20000Hz，但由于技術(shù)所限，揚(yáng)聲器難以做到在此頻率范圍內(nèi)都有很好的特性，因此一般采用兩個(gè)以上的揚(yáng)聲器來(lái)組成一個(gè)系統(tǒng)，不同的揚(yáng)聲器播放不同頻帶的聲音，將聲音分成不同頻帶的設(shè)備就是分頻器分頻器高頻放大器High-passLow-pass聲音輸入編輯課件實(shí)驗(yàn)原理對(duì)分頻器的特性，考慮最多的還是兩個(gè)濾波器合成的幅度特性，希望其是平坦的以不同濾波器設(shè)計(jì)方法得到的合成幅度特性是不同的編輯課件實(shí)驗(yàn)原理并聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)編輯課件實(shí)驗(yàn)原理級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)編輯課件實(shí)驗(yàn)內(nèi)容任意選擇兩種類型的IIR數(shù)字濾波器（巴特沃斯、切比雪夫、橢圓、寧可瑞等類型），設(shè)計(jì)一個(gè)二分頻的數(shù)字分頻器，已知系統(tǒng)的采樣率為48000Hz。分頻點(diǎn)為2000Hz；要求給出類似圖8.3的幅頻特性圖，分頻器的幅頻響應(yīng)平坦，在分頻點(diǎn)處最多不能超過(guò)3dB的偏差；用頻譜分析的方法驗(yàn)證設(shè)計(jì)好的分頻器；對(duì)選用的兩種類型的濾波器效果進(jìn)行對(duì)比畫(huà)出濾波器的零極點(diǎn)圖，根據(jù)極點(diǎn)分布情況驗(yàn)證濾波器性能以及確定設(shè)計(jì)的濾波器的穩(wěn)定性編輯課件寧可瑞濾波器寧可瑞濾波器--兩個(gè)巴特沃夫?yàn)V波器級(jí)聯(lián)N階巴特沃夫?yàn)V波器等效寧可瑞濾波器的設(shè)計(jì)[B,A]=butter(N/2,wc);B=conv(B,B);A=conv(A,A);B(z)/A(z)(N/2階)B(z)/A(z)(N/2階)x(n)y(n)編輯課件設(shè)計(jì)要點(diǎn)1濾波器設(shè)計(jì)基本步驟根據(jù)分頻點(diǎn)要求初始化參數(shù)（截止頻率、濾波器階數(shù)N）調(diào)用MATLAB函數(shù)設(shè)計(jì)濾波器（如[B,A]=butter(N,wc)）評(píng)估濾波器性能（[magH,w]=freqz(B,A)）編輯課件設(shè)計(jì)要點(diǎn)1數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)的matlab函數(shù)[B,A]=butter(N,wc,‘ftype’)[B,A]=cheby1(N,Rp,wso,‘ftype’)[B,A]=ellip(N,Rp,wpo,‘ftype’)計(jì)算濾波器幅頻特性的matlab函數(shù)[magH,w]=freqz(B,A);以db為單位畫(huà)幅頻特性圖形的matlab函數(shù)semilogx(f,magH,'-.r');為方便觀察，注意需要把數(shù)字頻率w轉(zhuǎn)換為模擬頻率f編輯課件設(shè)計(jì)要點(diǎn)2分別設(shè)計(jì)低通、高通濾波器并分別畫(huà)出其幅頻響應(yīng)圖形計(jì)算并聯(lián)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)并畫(huà)出其幅頻響應(yīng)圖形你能得到預(yù)期的合成幅度特性圖形嗎？確定階數(shù)N或截止頻率wpo(wso)是本實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵步驟在分頻器設(shè)計(jì)中，由于理論確定計(jì)算N、wpo(wso)的值比較困難，因此可通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定除了通過(guò)觀察的方法確定N，你能通過(guò)編程的方法得到符合指標(biāo)要求的N嗎？編輯課件設(shè)計(jì)要點(diǎn)3不同的濾波器設(shè)計(jì)方法得到的合成幅度特性會(huì)有所不同，對(duì)比以下兩項(xiàng)指標(biāo)，評(píng)估不同方法所設(shè)計(jì)的濾波器的性能相同階數(shù)N時(shí)，合成幅度特性的差異相同合成幅度特性（分頻點(diǎn)處的偏差相同）時(shí)，階數(shù)N的差異你能根據(jù)以上兩項(xiàng)指標(biāo)確定哪種濾波器的性能更好嗎？編輯課件設(shè)計(jì)要點(diǎn)3畫(huà)出低通濾波器、高通濾波器的零極點(diǎn)圖根據(jù)零極點(diǎn)分布驗(yàn)證分頻器為全通系統(tǒng)理想全通系統(tǒng)的零極點(diǎn)應(yīng)近似抵消你設(shè)計(jì)的低通濾波器與高通濾波器的零極點(diǎn)分布是否符合此特征？根據(jù)極點(diǎn)分布確定濾波器的穩(wěn)定性極點(diǎn)越靠近單位圓，系統(tǒng)