Широкополосный режекторный фильтр
В качестве дополнительной задачи было выбрано создать широкополосный режекторный фильтр, который смог бы удалить звенящую помеху из исходной аудиозаписи .В качестве основы для формирования исходной записи сигнала с помехой были выбраны первые 8 секунд из песни Rednex - Cotton Eye Joe [3] с добавлением в неё высокочастотной помехи.
Для начала, на рисунке 5 показан исходный амплитудный спектр.
Рисунок 5 – АЧХ записи вместе с помехой
Из данного рисунка видно, что помеха очень сильно выбивается на фоне остальных частот и при прослушивании «зашумленной» записи её можно четко услышать. Далее, применим режекторный фильтр (АЧХ которого показана на рисунке 6) к полученной аудиозаписи с полосой 9-17 кГц и посмотрим на полученный частотный спектр, который показан на рисунке 7.
Рисунок 6 – АЧХ режекторного фильтра
Рисунок 7 – АЧХ записи после применения фильтра
По полученному графику видно, что верхний диапазон частот сильно приглушён относительно других частот. При прослушивании исходной чистой и отчищенной записи разница в звучании присутствовала, но она не мешала прослушиванию. При сравнении полученного результата с тем, что был получен в ходе выполнения предыдущей работы, было установлено, что разницы в звучании нету.
Как и в предыдущем случае был проведён эксперимент на применение всех 4 типов фильтрации к исходной записи. Так, на рисунке 8 показаны АЧХ фильтров, а на рисунке 9 – сравнение АЧХ исходной записи с итоговым результатом.
Рисунок 8 – АЧХ применяемых фильтров
Рисунок 9 – Сравнение полученных АЧХ сигналов
Выводы
Подводя итоги к проделанной работе, можно сделать вывод о том, что в ходе выполнения данной лабораторной работы мною были получены навыки обработки аудиосигналов на примере методов фильтрации сигналов во временной области с использованием рекурсивных цифровых фильтров. Первым делом я исказил звук аудиофайла, удалив из него нижние частоты («басы») при помощи ФВЧ. При этом разница в качестве звука была значительной. Также, была обнаружена разница в звучании конечных аудиозаписей в зависимости от применяемого алгоритма фильтрации. Далее было произведено удаление звуковой помехи определённой частоты при помощи режекторного фильтра и также была обнаружена разница в частотных спектрах полученных аудиозаписей.
Список используемых источников
Multimedia technology: [Электронный ресурс] // GitHub, URL: https://github.com/Supercili0usMe/media_technology (дата обращения: 24.02.2024)
Portal Radio (Uncompressed): [Электронный ресурс] // YouTube.com, URL: https://www.youtube.com/watch?v=bj2FvGcXRKs (Дата обращения: 26.02.2024)
Rednex – Cotton Eye Joe: [Электронный ресурс] // YouTube.com, URL: https://www.youtube.com/watch?v=mOYZaiDZ7BM (Дата обращения: 28.02.2024)
SciPy API: [Электронный ресурс] // docs.scipy.org: https://docs.scipy.org/doc/scipy/reference/index.html (Дата обращения: 02.03.2024)
Elliptic filter design [Электронный ресурс] // MathWorks: Help Center: https://www.mathworks.com/help/signal/ref/ellip.html (Дата обращения: 03.03.2024)