Procesamiento de señales de audio matlab

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Proyecto Final Señales

Angel Del Castillo Coronado Facultado de ingenieria programa de ingenieria electronica.
Universidad del Magdalena  Santa Marta - Colombia
2016119028

Jhoneider Rodriguez Vargas
Facultad de ingenieria    Programa de ingenieria electronica.                 .Universidad del Magdalena Santa Marta – Colombia 2016119086

Alexander Valencia González
Facultad de ingenieria    Programa de ingenieria electronica.               .Universidad del Magdalena Santa Marta – Colombia 2015219098

1. Resumen

En el presente documento se presentará un informe respecto al proyecto final de señales relacionado con el procesamiento de señales de audio en Matlab, diseño de filtros y filtrado de distintas muestras de sonido, todo esto en el antes mencionado software Matlab

1. Marco Teórico

1. Palabras clave:

Ancho de banda: Es simplemente la diferencia ∆f = f2 f1.

Banda atenuada: Rango de frecuencias que el filtro no permite que pase a su través sin sufrir una atenuación severa.

Banda de transición: Rango de frecuencias entre la banda de paso y la banda atenuada. La atenuación no es muy elevada pero mayor que la requerida en la banda de paso y menor que la deseada en la banda atenuada. Idealmente se quiere que esta banda sea lo menor posible.

Función de transferencia: Relación matemática que existe entre una salida y la entrada de un circuito, para el caso de los filtros muchas veces esta función de transferencia denota la Ganancia de un filtro.

Frecuencia de corte: En física e ingeniería eléctrica, la frecuencia de corte es un límite en la respuesta frecuencial de un sistema en el cual la energía que fluye a través del mismo se comienza a reducir en lugar de pasar a través de él.

Filtros.

Un filtro es un elemento que discrimina una determinada frecuencia o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tan- to su amplitud como su fase. El propósito de los filtros es separar la información de interferencias, ruido y distorsión indeseada. Este elemento se modela con su función de transferencia. Su representación es una caja con tres ondas representando bandas.

1. Tipos de filtros más comunes:

Filtros paso-bajo: dejan pasar la señal desde frecuencia nula hasta cierta frecuencia fc denominada de corte3 con una atenuación baja dada por las especificaciones. A partir de esa frecuencia de corte, la señal empieza a atenuarse de forma gradual (banda de transición) y finalmente se llega a la banda atenuada donde la atenuación es la requerida en las especificaciones.

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Filtros paso-alto: Un filtro paso alto (HPF) es un tipo de filtro electrónico en cuya respuesta en frecuencia se atenúan los componentes de baja frecuencia pero no los de alta frecuencia, éstas incluso pueden amplificarse en los filtros activos.1​ La alta o baja frecuencia es un término relativo que dependerá del diseño y de la aplicación.

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Filtro pasa banda: Un filtro paso banda es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto.

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Filtro rechaza banda: El filtro suprime banda, también conocido como «filtro eliminador de banda», «filtro notch», «filtro trampa» o «filtro de rechazo de banda» es un filtro electrónico que no permite el paso de señales cuyas frecuencias se encuentran comprendidas entre las frecuencias de corte superior e inferior.

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1. Parámetros de un filtro

En el estudio de filtros siempre es útil saber qué filtro tiene mejores características que otro para un orden dado. Para comparar las respuestas de diferentes filtros, a veces es muy sencillo inspeccionar visualmente las respuestas pero, otras veces, esto no es suficiente. Es por ello que la definición de ciertos parámetros de un filtro ayuda en el proceso de comparación.

Factor de calidad:

El factor Q se define como la frecuencia de resonancia (f0) dividida por el ancho de banda (f2-f1):

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El factor Q aplicado a un solo componente sirve para caracterizar sus componentes no ideales. Así para una bobina real se tiene en cuenta la resistencia del cable; un valor alto de Q significa una resistencia pequeña y por tanto un comportamiento más parecido a la bobina ideal.

En filtros sirve para ver lo selectivos que son, es decir, para ver el ancho de banda. En principio, un filtro con menor ancho de banda (mayor Q), será mejor que otro con más ancho. También, como se puede deducir de la ecuación 2, es más difícil hacer filtros de calidad (porque requieren un Q mayor) a alta frecuencia que a baja frecuencia.

1. Diseño de filtros en Matlab.

Matlab brinda la posibilidad de realizar filtros en su software, gracias a su enorme cantidad de herramientas y comandos dispuestos para hacer todo tipo de filtros.

Filtros digitales y analógicos

Matlab proporciona funciones y aplicaciones que le permiten diseñar, analizar e implementar una variedad de filtros digitales FIR e IIR, como lowpass, highpass y bandstop.Signal Processing Toolbox™  Visualizar las respuestas de magnitud, fase, retardo de grupo, impulso y paso. Examinar los polos y ceros del filtro. Evaluar el rendimiento del filtro probando la estabilidad y la linealidad de fase. Aplicar filtros a los datos y elimine los retrasos y la distorsión de fase mediante el filtrado de fase cero.

También proporciona funciones que  permiten diseñar y analizar filtros analógicos, incluidos Butterworth, Chebyshev, Bessel y diseños elípticos.Signal Processing Toolbox Realizar la conversión de filtros de analógico a digital mediante métodos de discretización, como la invariancia de impulsos y la transformación bilineal.

Diseño de filtro digital

FIR, IIR, ventanas, equiripple, mínimos cuadrados, Butterworth, Chebyshev, elíptica, forma de pulso

Análisis de filtros digitales

Respuestas de magnitud, fase, impulso y paso, retrasos en fase y grupo, análisis polo-cero

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