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(shè)計(jì)的低通濾波器處理加有噪聲的音頻波形程序參見(jiàn)附錄二3-（1）利用窗函數(shù)法設(shè)計(jì)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(shí)域與頻域圖4-17 加噪聲后音頻的時(shí)域與頻域波形 圖4-18 濾波器的增益響應(yīng) 圖4-19濾波后音頻的時(shí)域與頻域波形從參考程序及以上的四個(gè)圖像中可以得到如下結(jié)論：從原始信號(hào)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(duì)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(guò)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(shè)計(jì)的高通濾波器處理加有噪聲的音頻波形程序參見(jiàn)附錄二3-（2）圖4-20 加噪前信號(hào)的時(shí)域與頻域波形圖4-21 加噪后信號(hào)的時(shí)域與頻域波形圖4-22 濾波器的增益響應(yīng)圖4-23 信號(hào)濾波后的時(shí)域圖和頻域圖從參考程序及以上的四個(gè)圖像中可以得到如下結(jié)論：從原始信號(hào)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(duì)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(guò)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(shè)計(jì)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(shí)間的范圍及步長(zhǎng)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(shí)域圖xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度(Y)');title('加噪前音頻語(yǔ)音波形的時(shí)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(shí)域圖xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度(Y1)');title('加噪聲后音頻波形的時(shí)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(yīng)');figure(4)sf=filter(b,1,Y1);%使用filter函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)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(shí)域圖xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度(sf)');title('濾波后音頻波形的時(shí)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(shè)計(jì)的高通濾波器處理加有噪聲的信號(hào)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(hào)的函數(shù)及采樣頻率L=length(Y);t=0:1/fs:(L-1)/fs;%定義時(shí)間的范圍及步長(zhǎng)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(hào)Y1=y+Y'%給信號(hào)加噪聲FY1=abs(fft(Y1,L);FY=abs(fft(Y,L);sound(Y1,fs);%輸出加噪后的信號(hào)figure(1)subplot(211)plot(t(1:1000),Y(1:1000); grid on;%加噪前信號(hào)的時(shí)域圖xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度(Y)');title('加噪前信號(hào)波形的時(shí)域圖');subplot(212)plot(f1,

10、FY(1:n1+1); grid on;%加噪前信號(hào)的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY)');title('加噪前信號(hào)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(hào)的時(shí)域圖xlabel('時(shí)間(t)');ylabel('幅度(Y1)');title('加噪聲后信號(hào)波形的時(shí)域圖');subplot(212)plot(f1,FY1(1:n1

11、+1); grid on;%加噪后信號(hào)的頻域圖xlabel('頻率(f)');ylabel('幅度(FY1)');title('加噪聲后信號(hào)波形的頻域圖');axis(0 1000 0 200);M=32;%所需頻率采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)Wp=0.6*pi;%通帶截止頻率m=0:M/2;%阻頻帶上的采樣點(diǎn)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(gòu)造頻域采樣向量H(k)Hd=Hd conj(fliplr(Hd(2:M/2+1);%fliplr函數(shù)實(shí)現(xiàn)矩陣的左右翻轉(zhuǎn)conj是求復(fù)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(diǎn)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(yīng)');axis(0 1 -100 20);figure(4)sf=filter(h,1,Y1);%使用filter函數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波subplot(211)plot(t,sf)%濾波后的信號(hào)圖像xlabel('時(shí)間/秒');ylabel('幅度'