湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）基于低通滤波的音频滤波器的设计与实现Design and implementation of audio filter based on low-pass filter学生姓名：常倩倩学号：201341875205年级专业及班级：2013级电子信息工程（2)班指导老师：何儒云学院：信息科学技术学院湖南·长沙提交日期：2017年5月基于低通滤波器的音频滤波器的设计与实现学生：常倩倩指导老师：何儒云(湖南农业大学信息科学技术学院，长沙410128)摘要：在当今信息社会中，信号处理变得尤为重要，信号处理技术已经几乎涉及到所有的工程技术领域。其中的滤波器设计是数字信号处理过程中的重要内容之一。本论文主要是设计低通滤波器，并对音频信号通过低通滤波器后的图像进行分析。此滤波器的设计是在ATLAB软件平台上进行的，用巴特沃斯函数实现了巴特沃斯低通滤波器得设计。关键词：滤波器设计：ATLAB:巴特沃斯低通滤波器：Design and implementation of audio filter based on low-pass filterStudent:changqianqianTutor:heruyunAbstuct:Key words:Filter design;MATLAB;Butterworth low-pass filter;1前言语音是是人类进行信息交流最重要、最有效、最方便的手段。在当前的信息化时代，用现代的手段研究语音信号处理技术，可以使人们能够更加有效地采集、传输、存储和处理语音信息。语音信号处理就是研究用数字信号处理和语音学知识对语音信号进行数字化处理。语音信号处理的好坏将影响语音信号的好坏，因此需要通过语音滤波器将这些语音信号进行一系列的的数字处理，滤除那些没用的噪声杂波，得到纯净有用的语音信号。滤波器的允许某一部分频率的信号顺利的通过，而另外一部分频率的信号则受到较大的抑制，把信号能够通过的频率范围，称为通频带或通带：相反的，信号受到很大的衰减或完全被抑制的频率范围称为阻带：通带与阻带之间的分界频率称为截止频率，根据滤波器滤消除的频率范围不同，可以分为四类：低通、高通、带通和带阻滤波器。基于低通的音频滤波器允许低频的语音信号通过，抑制高频语音信号。语音信号的滤波处理是目前在数字信号处理领域中发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。语音信号处理是现代信息处理的基本内容，数字信号的处理更是其中最重要的部分之一。语音信号和图像信号是数字信号处理的研究内容，其中研究语音信号对于现代语音通信有着积极的意义。研究语音信号又分为时域和频域两个方面，其中对语音信号进行时域分析的本质就是提取和分析0语音信号的时域参数。进行语音分析时，它的时域波形图是非常直观的，其实语音信号的实质就是时域信号，所以使用时域分析是最早也是最广泛的一种对语音信号进行分析的方法。语音信号的频域分析就是对语音信号的频域持征进行分析。语音信号的频域分析包括语音信号的功率谱、倒频谱、频谱、频谱包络等分析，一般常用的频域分析方法包括带傅里叶变换法、通滤波器组法等几种。2语音信号处理的的背景意义及发展现状2.1语音信号处理的的背景意义语言是人类最重要的交流工具，它方便、高效。随着社会的不断发展，各种各样的机器参与了人类的生产活动和社会活动，因此改善人与机器之间的关系，可以使人对机器的操控更加便利。伴随着电子计算机和人工智能机器的广泛应用，人们发现，人和机器之间最好的通信方式就是语言通信，而语音是语言的声学表现形式，要机器听懂人讲话，并能说出话来，需要做很多工作，这就是科学工作者研究了很多年的语音识别和语音合成技术。随着移动通信的迅猛发展，人们可以通过电话进行随时随地交流，语音压缩编码技术在其中发挥着重要的作用。语音信号处理进行真正意义上的研究可以追溯到1876年贝尔电话的发明，首次用声电、电声转换技术实现了远距离的语音传输的技术。1939年HomerDudley提出并研制成功了第一个声码器，由此奠定了语音产生模型的基础，这一发明在语音信号处理领域具有里程碑的意义。19世纪60年代，亥姆霍兹通过声学方法对元音和歌唱进行了研究，从而奠定了语音的声学基础。20世纪40年代，一种语言声学的专用仪器一一语谱图仪问世了。从此语音的时变频谱可以用语图表示出来，从而得到了“可见语言”。1948年美国Haskins实验室研制成功了“语音回放机”，它可以把手工绘制在薄膜片上的语谱图转换成语音，并进行语音合成。20世纪50年代对语言产生的声学理论开始有了系统论述。随着计算机的出现，语音信号处理的研究得到了计算机技术的帮助，使得过去受人力、时间限制的大量的语音统计分析工作，得以在电子计算机上进行。在此基础上，语音信号处理不仅在基础研究方面，还在技术应用方面，取得了突破性的进展。语音信号处理是数字信号处理技术与语音学相结合的交叉学科，也是一门新兴的边缘学科它与认知科学、心理学、语言学、计算机科学、模式识别和人工智能等学科都联系紧密。因此语音信号处理技术的发展也依赖这些学科的发展，同时，语音信号处理技术的进步也会促进这些学科的进步。语音信号处理的目的就是要得到某些语音得特征参数以便更加高效地储存、传输：或者是通过某种处理用以某种用途，例如人工合成语音、语音识别等。语音是人类特有的能力，它创造和记载了几千年人类文明。语音是语言的声学表现，是互相传递信息的最重要的手段，没有语言就没有今天的人类文明。2.2语音处理的发展现状在现代信息社会中，小至人们的日常生活，大到国家大事、世界新闻、社会舆论和各种重要会议，都离不开语言和文字。近年来，普通电话、移动电话和互联网已经普及到家庭。在这些先进的工具中，语音信号处理中的语音编码和语音0