用FIR低通滤波器对语音信号进行处理

一、实验目的

对一段已知的音频进行信号处理，将音频中2500Hz的噪声用低通滤波器滤除。

二、实验思路

1.用MATLAB设计滤波器系数，确定滤波器阶数；

2.利用CCS设计FIR滤波器，将滤波器系数添加进来；

3.用MATLAB将音频wav转换成CCS可以读的输入dat文

件；

4.将输入dat文件作为输入，经过卷积运算，输出输出

dat文件；

5.再将输出dat文件用MATLAB还原成语音wav格式。

三、实验步骤

1.用MATLAB设计FIR滤波器系数

（1）键入fdatool

（2）选择lowpass

（3）选择FIR滤波器

（4）Specify ordor（设计的是65阶）

（5）Window选择hamming窗

（6）采样频率fs：8000Hz

（7）截止频率fc：（2000~2200）设计为2100Hz

（8）点击design

（9）File、 export、 Mat-file、 export、保存

2.用CCS设计FIR滤波器，程序如下：

.title "FIR4.asm"

.mmregs

.def _c_int00

.bss y,1 ;给y分配一个存储单元

xn .usect "xn",66 ;定义xn的缓冲区域

a0 .usect "a0",66

PA0 .set 0 ;I/O口地址赋值

PA1 .set 1

.data

table .word -5 ;定义滤波器系数

.word 27

.word 1

.word -35

.word 5

.word 49

.word -17

.word -70

.word 38

.word 94

.word -72

.word -120

.word 123

.word 144

.word -195

.word -160

.word 292

.word 161

.word -416

.word -139

.word 79

.word -777

.word 35

.word 1039

.word -240

.word -1408

.word 614

.word 2014

.word -1417

.word -3421

.word 4282

.word 15302

.word 15302

.word 4282

.word -3421

.word -1417

.word 2014

.word 614

.word -1408

.word -240

.word 1039

.word 35

.word -777

.word 79

.word 575

.word -139

.word -416 .word 161 .word 292

.word -160

.word -195

.word 144

.word 123

.word -120

.word -72

.word 94

.word 38

.word -70

.word -17

.word 49

.word 5

.word -35

.word 1

.word -5

.text

_c_int00: SSBX FRCT

STM #a0,AR1 ;AR1指向a0的首地址

RPT #65 ;重复执行下条语句65次

MVPD table,*AR1+ ;从table首址重复传递66个数据

STM #xn+65,AR3 ;AR3指向x（n-65）

STM #a0+65,AR4 ;AR4指向a65

STM #66,BK ;循环缓冲区长度BK=5

STM #-1,AR0 ;AR0=-1,双操作数减量

LD #xn,DP

PORTR PA1,@xn ;输入xn

STM #1000h,AR6 ;输出数据缓冲区首址为#1000h

STM #9fffh,AR7 ;循环计算40959个样本点

FIR: RPTZ A,#65 ;A清0，共迭代65次

MAC *AR3+0%,*AR4+0%,A ;双操作数乘法累加

STH A,@y ;保存y(n)

PORTW @y,PA0 ;输出y(n)

;BD FIR

PORTR PA1,*AR3+0% ;输入新数据

STH A,*AR6+ ;保存y(n)

BANZ FIR,*AR7- ;循环40959次

end: B end

.END

3.用MATLAB将音频wav转换成CCS可以读的input.dat

文件，程序如下：

y=wavread('E:\SpeechAndNosie.wav');

%读入wav数据

fid=fopen('E:\input.dat','w');

%打开input.dat文件（没有就自动创建），获取文件ID fprintf(fid,'1651?1?0?1?0?\n');

%写入dat文件的头几个参数

fprintf(fid,'0x%x \n',round(y*100)+(y<0)*2^16);

%写入音频信号的数据，以16进制显示，负数用补码显

示

4.将input.dat文件作为输入，经过卷积运算，输出

output.dat文件；

5.再将output.dat文件用MATLAB还原成语音wav格式,程

序如下：

fid=fopen('E:\DSPprogram\FIR4\output.dat','rt');

%打开output.dat文件，获取文件ID（fid）

y=fscanf(fid,'%x \n');

%将数据以16进制写入到变量y中

y1=(y-(y>2^15)*(2^16))/100;

%16进制数转换为小数

wavwrite(y1,8000,'E:\DSP program\FIR4\output.wav');

%输出output.wav文件

四、实验结果

1.FIR低通滤波器对语音信号的响应及频谱：

可以看到在2500Hz处，滤波器对语音信号的衰减很大

2.通过处理后的语音与原始语音进行比较，可以明显的

发现声音清晰，没有噪声的干扰。（结果已经发给了助

教）

五、实验体会

1.STM #9fffh,AR7 ;循环计算40959个样本点

在设置中尽量将数值设大，已期望循环计算的次数大，能将10秒的语音采样点全部进行运算；

2.对于用MATLAB实现wav格式与dat格式转换的的问题

上花了不少时间，上网查找资料后得以解决（用

output.dat生成wav文件时，要将采样频率fs设为

8000Hz）