吹管音乐滤波去噪使用TUKEYWIN设计的FIR滤波器

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w =tukeywin(M)在数组w中产生M点的Tukeywin窗函数。

由上面查表可知：Tukeywin窗的滤波器的过渡带宽为2.4π/M，最小阻带衰减22db。 利用wvtool可绘制出Tukeywin窗函数波形如下： N=128; t=tukeywin(N); wvtool(t);

图2-2 Tukeywin窗函数波形

3 设计步骤

3.1 设计流程图

根据设计的要求，首先从网上下载一段音乐信号，对音乐信号加入噪声干扰，再利用Tukeywin窗设计合理的FIR滤波器。最后用滤波器对干扰后的音乐信号进行滤波去噪。具体设计流程图如下图3.1所示：

《吹管音乐滤波去噪——使用TUKEYWIN设计的FIR滤波器》 第6页 共17页 开始 下载一段吹管音乐信号，命名为“meilideshenhua.wav，绘 ”制出其时域波形和频谱图。 加入噪声干扰，绘制干扰 后的时域波形和频谱图。 利用Tukeywin窗设计合理 的FIR滤波器。 将干扰后的音乐信号通过自己设计的滤波器，进行滤波去噪。 比较滤波前后的时域波形和频谱 图，并回放音乐信号，验证是否 达到去噪效果。 NO 是否达到去噪 效果？

YES 结束 图3-1 音乐信号滤波去噪流程图

3.2 录制语音信号

在网上下载一段mp3音乐，再利用视频转换器将其转换成.wav格式，且为单声道，再将此.wav格式音乐控制在3秒内，以减少设计中的误差。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，采集完成后在信号中加入一个单频噪声，绘制原音乐信号和加噪后的音乐信号的时域和频域的波形图。

具体调用如下：

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[x,fs,bits]=wavread('g:\\数字信号\\meilideshenhua.wav'); % 输入参数为文件的全路径和文件名，输出的第一个参数是每个样本的值，fs是生成该波形文件时的采样率，bits是波形文件每样本的编码位数。

sound(x,fs,bits); % 按指定的采样率和每样本编码位数回放 N=length(x); % 计算信号x的长度

fn=2100; % 单频噪声频率，此参数可改 t=0:1/fs:(N-1)/fs; % 计算时间范围，样本数除以采样频率 x=x(:,1)'; y=x+0.1*sin(fn*2*pi*t);

sound(y,fs,bits); % 应该可以明显听出有尖锐的单频啸叫声

X=abs(fft(x));Y=abs(fft(y)); % 对原始信号和加噪信号进行fft变换,取幅度谱 X=X(1:N/2); Y=Y(1:N/2);% 截取前半部分 deltaf=fs/N; % 计算频谱的谱线间隔 f=0:deltaf:fs/2-deltaf; % 计算频谱频率范围 得到的波形图如图3.2所示：

图3-2 原始音乐信号与加噪后的音乐信号时域、频域波形图

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3.3 滤波器设计

在此用窗函数法设计一个带阻的FIR滤波器。 此处给出各滤波器的性能指标：

fp1?2000Hzfs2?2150Hzfs1?2050Hzfp2?2200Hz，As＝20dB，Ap＝1 dB，其截止频率在单频噪声干扰

附近。再进行加窗设计，利用Matlab中的函数freqz画出各滤波器的频率响应。

具体调用如下：

fpd=2000;fsd=2050;fsu=2150;fpu=2200;Rp=1;As=20; % 带阻滤波器设计指标 fcd=(fpd+fsd)/2;fcu=(fpu+fsu)/2;df=min((fsd-fpd),(fpu-fsu)); % 计算上下边带中心频率，和频率间隔

wcd=fcd/fs*2*pi;wcu=fcu/fs*2*pi;dw=df/fs*2*pi; % 将Hz为单位的模拟频率换算为rad为单位的数字频率 wsd=fsd/fs*2*pi;wsu=fsu/fs*2*pi;

M=ceil(2.4*pi/dw)+1; % 计算TUKEYWIN窗设计该滤波器时需要的阶数 n=0:M-1; % 定义时间范围

w_tuk=tukeywin(M); % 产生M阶的TUKEYWIN窗

hd_bs=ideal_lp(wcd,M)+ideal_lp(pi,M)-ideal_lp(wcu,M); % 调用自编函数计算理想带阻滤波器的脉冲响应

h_bs=w_tuk'.*hd_bs; % 用窗口法计算实际滤波器脉冲响应

[db,mag,pha,grd,w]=freqz_m(h_bs,1); % 调用自编函数计算滤波器的频率特性 得到的波形图如图3.3所示：