椭圆滤波器滤波
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 参数初始化 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
clear all; % 关闭以往仿真的数据栈
[x, fs, Nbits] = wavread('dajiahao.wav') ; % 把语音信号进行加载入
Matlab 仿真软件平台中
%sound( x, fs) ; % 对加载的语音信号进行回放 n= length( x) ; % 求出语音信号的长度
1) /fs; % 得出频点 t= 0: 1/fs:( n-
figure(1);
plot(t,x);
xlabel('时间 (t)');
ylabel('幅度(X)');
title('语音信号的时域波形.' ) ;
x1= fft( x, n) ; % 傅里叶变换
Fx1=abs(x1);
f= 0: fs/ n: fs* ( n- 1) / n; % 得出频点 figure(2)
plot( f, Fx1) ;
xlabel('频率(f)');
ylabel('幅度(x1)');
title( '语音信号的频谱.' ) ;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 构造噪声 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
A=5; %噪声的振幅
u1=0.01;%噪声振幅的衰减系数
u2=0.02;
u3=0.03;
f1=50;%多频噪声频率
f2=200;
f3=800;
y1=u1*A*sin(2*pi*f1*t)+u1*A*sin(2*pi*f2*t)%两两噪声相加
y2=u1*A*sin(2*pi*f3*t) y=y1+y2
figure(3) %画出噪声的时域图,取200个点 plot(t(1:200),y(1:200));grid on;
xlabel('时间 (t)');
ylabel('幅度(y)');
title('噪声的时域图');
Fy=fft(y,n); %对噪声进行傅立叶变换
Fy1=abs(Fy);
n1=floor(n/2); %对w求采样点数的一半
f=(0:n1)*fs/n; %域上的采样点数
figure(4) %画出噪声的频谱图
plot(f,Fy1(1:n1+1));grid on;
)'); xlabel('频率(f
ylabel(' 幅度(Fy1)');
title('噪声的频谱图');
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%信号合
成%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%
z= x'+y; % 噪声信号的叠加
w= fft( z, n) ; % 对叠加信号进行频谱变换
f= 0: fs/ n: fs* ( n- 1) / n; % 得出频点
figure(5);
plot(t,z);
xlabel('时间 (t)');
ylabel('幅度(Z)');
title('加噪声后的时域波形.' ) ;
figure(6);
xlabel('频率 (t)');
ylabel('幅度(w)');
plot( f, abs(w) ) ; % 绘出频谱图
axis( [ 0 8000 0 400] ) ; title( '含 噪 语音 信号 的 频谱. ') ;
pause(10);
% sound( z, fs) ;
% %%%%%%%%%%%%%%%%%%% 加噪声前后的时域图比较 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure(7) %画出加噪声前后的时域比较图
subplot(2,1,1);plot(t,x);grid on; xlabel('时间 (t)');
ylabel('幅度(x)');
title('加噪声前的时域图');
subplot(2,1,2);plot(t,z);grid on;
xlabel('时间 (t)');
ylabel('幅度(z)');
title('加噪声后的时域图');
% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 加噪声前后的频域图比较 %%%%%%%%%%%% %%%
figure(8) %画出加噪声前后的频域比较图
subplot(2,1,1);
plot(f,Fx1);grid on;
xlabel('频率(f)');
ylabel(' 幅度(Fx1)');
title('加噪声前的频谱图');
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(w));grid on;
xlabel('频率(f)');
ylabel(' 幅度(w)');
title('加噪声后的频谱图');
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%构造椭圆滤波
器%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%% 构造800Hz的带阻滤波器
%%%%%%%%%%%%%% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%
f0_stop1=800; %
fc=20; % 设定过渡带的频率
Rp=1; % 通带区的波纹系数
Rs=30; % 阻带区的波纹系数
ws_stop1=[(f0_stop1-fc)/(fs/2) (f0_stop1+fc)/(fs/2)]; % 通带的
拐角频率
wp_stop1=[(f0_stop1-5*fc)/(fs/2) (f0_stop1+5*fc)/(fs/2)]; % 阻带的
拐角频率
[N_stop1,wn_stop1]=ellipord(wp_stop1,ws_stop1,Rp,Rs); % 求出椭圆
滤波器的阶数N及频率参数wc
[num_stop1,den_stop1]=ellip(N_stop1,Rp,Rs,wn_stop1,'stop'); %
求出椭圆滤波器带阻数字滤波器的传递函数模型系数
[h_stop1,w_stop1]=freqz(num_stop1,den_stop1,fs) % 求出离
散系统频率响应的数值
figure(9);
subplot(2,3,1); % 画出带阻滤波器的幅频特性图
plot(w_stop1*fs/(2*pi),20*log10(abs(h_stop1)));
xlabel('频率(w_stop1)');ylabel('幅度(h_stop1)');title('带阻滤波器在800Hz处的幅频特性图');grid on;
B_stop1=filter(num_stop1,den_stop1,z); %对含噪信号Y1进行带阻滤波
% pause(10);
% sound(B_stop1,fs); % 读出滤去800Hz噪声后的采样信号
subplot(2,3,4); % 画出带阻滤波器滤去800Hz噪声后的时域图 plot(t,B_stop1);
xlabel('时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop1)');title('用带阻滤波器滤去800Hz噪声后的时域图');grid on;
% %%%%%%%%%%%%%% 构造200Hz的带阻滤波器 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %
%
f0_stop2=200;
ws_stop2=[(f0_stop2-fc)/(fs/2) (f0_stop2+fc)/(fs/2)]; % 通带的拐角频率
wp_stop2=[(f0_stop2-5*fc)/(fs/2) (f0_stop2+5*fc)/(fs/2)]; %
阻带的拐角频率
[N_stop2,wn_stop2]=ellipord(wp_stop2,ws_stop2,Rp,Rs); % 求出椭圆滤波器的阶数N及频率参数wc
[num_stop2,den_stop2]=ellip(N_stop2,Rp,Rs,wn_stop2,'stop');
% 求出椭圆滤波器带阻数字滤波器的传递函数模型系数
[h_stop2,w_stop2]=freqz(num_stop2,den_stop2,fs)
% 求出离散系统频率响应的数值
subplot(2,3,2);
plot(w_stop2*fs/(2*pi),20*log10(abs(h_stop2)));
xlabel('频率(w_stop2)');ylabel('幅度(h_stop2)');title('带阻滤波器在200Hz处的幅频特性图');grid on;
B_stop2=filter(num_stop2,den_stop2,B_stop1);%对含噪信号Y1进行带阻滤波
% pause(10);
% sound(B_stop2,fs); % 读出滤去800Hz和200Hz噪声后的采样信号
subplot(2,3,5); % 画出带阻滤波器滤去800Hz和200Hz噪声后的时域图
plot(t,B_stop2);
xlabel('时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop2)');title('带阻滤波器滤去800Hz和200Hz噪声后的时域图');grid on;
%%%%%%%%%%%%%% 构造50Hz的带阻滤波器 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f0_stop3=50
ws_stop3=(f0_stop3-fc)/(fs/2) % 阻带的拐角频率 wp_stop3=(f0_stop3+5*fc)/(fs/2) % 通带的拐角频率 Wws=0.0075;
Wwp=0.0375;
[N_stop3,wc_stop3]=ellipord(Wwp,Wws,Rp,Rs,'s'); % 求出椭圆滤波器的阶数N及频率参数wc
[num_stop3,dem_stop3]=ellip(N_stop3,Rp,Rs,wc_stop3,'high');
% 求出椭圆滤波器高通数字滤波器的传递函数模型系数
[h_stop3,w_stop3]=freqz(num_stop3,dem_stop3,fs);
% 求出离散系统频率响应的数值
subplot(2,3,3); %画出高通滤波器的幅频特性图
plot(w_stop3*fs/(2*pi),(abs(h_stop3))); xlabel('频率(w_stop3)');ylabel('幅度(h_stop3)');title('高通滤波器在50Hz处的幅频特性图');grid on;
B_stop3=filter(num_stop3,dem_stop3,B_stop2);
subplot(2,3,6); % 画出高通滤波器滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的时域图
plot(t,B_stop3);
xlabel('时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop3)');title('滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的时域图');grid on;
% axis([0 10 -60000 60000]);
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%用不同的滤波器滤去相应噪声频率后的时
域比较图 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
figure(10);
subplot(2,2,1);plot(t,z);grid on; xlabel('时间 (t)');ylabel('幅度(z)');title('加噪声后的时域图'); subplot(2,2,2);plot(t,B_stop1); xlabel(' 时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop1)'); title('用带阻滤波器滤去800Hz噪声后的时域图');grid on; subplot(2,2,3);plot(t,B_stop2); xlabel(' 时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop2)'); title( ' 带阻滤波器滤去800Hz和200Hz噪声后的时域图');grid on; subplot(2,2,4);plot(t,B_stop3); xlabel(' 时间 (t))');ylabel('幅度(B_stop3)'); title( '高通滤波器滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的时域图');grid on;
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 用不同的滤波器滤去相应噪声频率后的频域比较 %%%%%%%%%%%%
figure(11);
FY=fft(z,n); %对加噪声后的采样信号1进行傅立叶变换
FY1=abs(FY);
n1=floor(n/2);
f=(0:n1)*fs/n;
FY_B_stop1=fft(B_stop1,n); %对滤去800Hz噪声后的采样信号进行傅立叶变换
FY1_B_stop1=abs( FY_B_stop1);
FY_B_stop2=fft(B_stop2,n); %对滤去800Hz和200Hz噪声后的采样信号进行傅立叶变换
FY1_B_stop2=abs( FY_B_stop2);
FY_B_stop3=fft(B_stop3,n); %对滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的采样信号进行傅立叶变换
FY1_B_stop3=abs( FY_B_stop3);
subplot(2,2,1);plot(f, FY1(1:n1+1));grid on;
xlabel('频率(f)');ylabel(' 幅度(FY1)'); title('加噪声后的频谱图');
subplot(2,2,2);plot(f, FY1_B_stop1(1:n1+1));grid on;
xlabel('频率(f)');ylabel(' 幅度( FY1_B_stop1)'); title('用带阻滤波器滤去800Hz噪声后的的频谱图');
subplot(2,2,3);plot(f, FY1_B_stop2(1:n1+1));grid on;
xlabel('频率(f)');ylabel(' 幅度( FY1_B_stop2)'); title('用带阻滤波器滤去800Hz和200Hz噪声后的的频谱图');
subplot(2,2,4);plot(f, FY1_B_stop3(1:n1+1));grid on;
xlabel('频率(f)');ylabel(' 幅度( FY1_B_stop3)'); title('用高通滤波器滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的的频谱图');
pause(5); % 暂停5s
%wavplay(B_stop3,fs); % 读出滤去800Hz和200Hz和50Hz噪声后的采样信号
%wavwrite(B_stop3,fs,16,'dajiahao椭圆滤波器滤波后的语音信号.wav');% 写出滤波后的语音信号
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