MATLAB语音滤波器设计示例：巴特沃斯与切比雪夫低通滤波器应用

本篇文档是关于"数字信号处理课程设计示例——基于MATLAB的语音低通滤波器设计"的详细教程。作者王健、张阳煜和周威合作，针对MATLAB R2016b环境进行了一次实验，旨在通过编程设计语音信号的低通滤波，以去除高频噪声，提高信号质量。 实验的核心是经典滤波器和现代滤波器的应用。经典滤波器如巴特沃斯低通滤波器和切比雪夫低通滤波器在此被选择，它们分别以其平坦的通频带和较快的过渡带衰减特性见长。巴特沃斯滤波器具有在通频带内幅度特性极平坦、在阻频带内快速衰减的特点，其振幅特性可以用阶数N、截止频率Ω和通频带边缘频率的关系来描述。切比雪夫滤波器虽然在过渡带衰减更快，但幅频特性不如巴特沃斯平滑，有较小的幅值波动。根据波动位置不同，切比雪夫滤波器分为I型和II型，I型在通带内有等波纹幅度波动，而II型的幅度特性则依赖于阶数和截止频率的放大率。 实验中，学生们将处理实际的语音信号，该信号可能含有高频噪声，通过IIR（无限 impulse response）滤波器或FIR（finite impulse response）滤波器，特别是巴特沃斯或切比雪夫低通滤波器，来实现噪声的抑制和信号的恢复。汉宁窗和凯塞窗也被提及，作为滤波器设计中的窗口函数，用于改善滤波器的频率响应。 在整个设计过程中，学生需要运用MATLAB的强大功能，进行滤波器的设计、仿真和分析，以优化滤波效果，满足实验要求。这个项目不仅涵盖了数字信号处理的基本理论，还锻炼了学生的编程技能和信号处理实践能力，是理论与实践相结合的典型案例。