數(shù)字音頻信號的分析與處理

數(shù)字音頻信號的分析與處理數(shù)字信號處理綜合設(shè)計性實驗編輯課件實驗?zāi)康膹?fù)習(xí)鞏固數(shù)字濾波器的設(shè)計方法與性能評估方法靈活運(yùn)用數(shù)字濾波器的基本理論設(shè)計音頻信號處理分頻器編輯課件實驗原理

人耳能聽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，因此一般采用兩個以上的揚(yáng)聲器來組成一個系統(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驗原理對分頻器的特性，考慮最多的還是兩個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)計方法得到的合成幅度特性是不同的編輯課件實驗原理并聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)編輯課件實驗原理級聯(lián)系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)編輯課件實驗內(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)計一個二分頻的數(shù)字分頻器，已知系統(tǒng)的采樣率為48000Hz。分頻點為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，在分頻點處最多不能超過3dB的偏差；用頻譜分析的方法驗證設(shè)計好的分頻器；對選用的兩種類型的濾波器效果進(jìn)行對比畫出濾波器的零極點圖，根據(jù)極點分布情況驗證濾波器性能以及確定設(shè)計的濾波器的穩(wěn)定性編輯課件寧可瑞濾波器寧可瑞濾波器--兩個巴特沃夫濾波器級聯(lián)N階巴特沃夫濾波器等效寧可瑞濾波器的設(shè)計[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)計要點1濾波器設(shè)計基本步驟根據(jù)分頻點要求初始化參數(shù)（截止頻率、濾波器階數(shù)N）調(diào)用MATLAB函數(shù)設(shè)計濾波器（如[B,A]=butter(N,wc)）評估濾波器性能（[magH,w]=freqz(B,A)）編輯課件設(shè)計要點1數(shù)字濾波器設(shè)計的matlab函數(shù)[B,A]=butter(N,wc,‘ftype’)[B,A]=cheby1(N,Rp,wso,‘ftype’)[B,A]=ellip(N,Rp,wpo,‘ftype’)計算濾波器幅頻特性的matlab函數(shù)[magH,w]=freqz(B,A);以db為單位畫幅頻特性圖形的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)計要點2分別設(shè)計低通、高通濾波器并分別畫出其幅頻響應(yīng)圖形計算并聯(lián)濾波器的系統(tǒng)函數(shù)并畫出其幅頻響應(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)是本實驗的關(guān)鍵步驟在分頻器設(shè)計中，由于理論確定計算N、wpo(wso)的值比較困難，因此可通過實驗確定除了通過觀察的方法確定N，你能通過編程的方法得到符合指標(biāo)要求的N嗎？編輯課件設(shè)計要點3不同的濾波器設(shè)計方法得到的合成幅度特性會有所不同，對比以下兩項指標(biāo)，評估不同方法所設(shè)計的濾波器的性能相同階數(shù)N時，合成幅度特性的差異相同合成幅度特性（分頻點處的偏差相同）時，階數(shù)N的差異你能根據(jù)以上兩項指標(biāo)確定哪種濾波器的性能更好嗎？編輯課件設(shè)計要點3畫出低通濾波器、高通濾波器的零極點圖根據(jù)零極點分布驗證分頻器為全通系統(tǒng)理想全通系統(tǒng)的零極點應(yīng)近似抵消你設(shè)計的低通濾波器與高通濾波器的零極點分布是否符合此特征？根據(jù)極點分布確定濾波器的穩(wěn)定性極點越靠近單位圓，系統(tǒng)