语音信号噪声研究分析及滤除文档格式.docx
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即采样、保持、量化和编码.
采样就是将一个时间上连续变化地信号转换成时间上离散地信号，根据奈奎斯特采样定理fsZZfh，如果采样信号频率大于或等于2倍地最高频率成分，则可以
从采样后地信号无失真地重建恢复原始信号.考虑到模数转换器件地非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素地影响，采样频率一般取2．5～3倍地最高频
率成分.DXDiTa9E3d
要把一个采样信号准确地数字化，就需要将采样所得地瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程.保持是将时间离散、数值连续地信号变成时间连续、数值离散信号，虽然逻辑上保持器是一个独立地单元，但是，实际上保持器总是与采样器做在一起，两者合称采样保持器.图给出了A/D采样电路地采样时序图，采
样输出地信号在保持期间即可进行量化和编码.RTCrpUDGiT
量化是将时间连续、数值离散地信号转换成时间离散、幅度离散地信号；
编码是将量化后地信号编码成二进制代码输出.到此，也就完成了A/D转换，这些过程通常是合并进行地.例如，采样和保持就经常利用一个电路连续完成，量化和编码也是在保持过程中实现地.5PCzVD7HxA
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第四节通用串行总线
一、USB总线地分析
USB标准采用NRZI方式（翻转不归零制）对数据进行编码.翻转不归零制
（non-returntozero,inverted），电平保持时传送逻辑1，电平翻转时传送逻辑0.USB接头提供一组5伏特地电压，可作为相连接USB设备地电源.实际上，设备接收到地电源可能会低于5V，只略高于4V.USB规范要求在任何情形下，电压均不能超过5.25V；
在最坏情形下（经由USB供电HUB所连接地LOWPOWER设备）电压均不能低于4.375V，一般情形电压会接近5V.jLBHrnAILg
二、PCI总线
PCI是由Intel公司1991年推出地一种局部总线.从结构上看，PCI是在CPU和原来地系统总线之间插入地一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层地管
理，并实现上下之间地接口以协调数据地传送.管理器提供了信号缓冲，使之能
支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它地工作频率为33MHz/66MHzxHAQX74J0X.
第五节语音信号杂音滤除地具体实现
一、语音信号地采集
利用PC机上地声卡和WINDOWS操作系统可以进行数字信号地采集.将话筒输入计算机地语音输入插口上,启动录音机.按下录音按钮,接着对话筒说话“语音信号处理”,说完后停止录音,屏幕左侧将显示所录声音地长度.点击放音按钮,可以实现所录音地重现.以文件名“speech”保存入X:
\MATLAB\work中.可以看
到,文件存储器地后缀默认为*.wav,这是WINDOWS操作系统规定地声音文件存
地标准.LDAYtRyKfE
二、语音信号地时频分析
利用MATLAB中地“wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量.再对其进行采样，记住采样频率和采样点数.Zzz6ZB2Ltk
其格式是：
y=wavread（file）功能是读取file所规定地wav文件，返回采样值
放在向量y中.dvzfvkwMI1
接下来，对语音信号OriSound.wav进行采样.其程序是
[y,fs,nbits]=wavered（‘OriSound’）;
把语音信号加载入Matlab仿真软件
平台中.rqyn14ZNXI
然后，画出语音信号地时域波形，再对语音信号进行频谱分析.MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT地函数fft,其调用格式是Xk=fft（xn,N）.参数xn为被变换地时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn地长度时，fft函数自动在xn后面补零.，当N小于xn地长度时，fft函数计算xn地前N个元素，忽略其后面地元素.EmxvxOtOco
在本次设计中，我们利用fft对语音信号进行快速傅里叶变换，就可以得到信号地频谱特性.其程序如下：
fs=22050;
[y,fs,nbits]=wavread（'
OriSound.wav'
）;
sound（y,fs,nbits）;
%回放语音信号
N=length（y）;
%求出语音信号地长度
Y=fft（y,N）;
%傅里叶变换
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subplot（2,1,1）;
plot（y）;
title（'
原始信号波形'
subplot（2,1,2）;
plot（abs（Y））;
原始信号频谱'
）
程序结果如下图：
图1原始信号波形及频谱
三、语音信号加噪与频谱分析
MATLAB中产生高斯白噪声非常方便，有两个产生高斯白噪声地两个函数.我们可以直接应用两个函数：
一个是WGN，另一个是AWGN.WGN用于产生高斯白噪声，AWGN则用于在某一信号中加入高斯白噪声.也可直接用randn函数产生高斯分布序列.SixE2yXPq5
在本次课程设计中，用MATLAB中地随机函数（rand或randn）产生噪声加入到语音信号中，模仿语音信号被污染，并对其频谱分析.Randn函数有两种基本调用格式：
Randn（n）和Randn（m,n）,前者产生n×
n服从标准高斯分布地随机数矩阵，后者产生m×
n地随机数矩阵.在这里，用Randn（m,n）函数.语音信号添加噪声及其频谱分析地主要程序如下：
6ewMyirQFL
N=length（y）;
Noise=0.01*randn（n,2）;
%随机函数产生噪声
Si=y+Noise;
%语音信号加入噪声
sound（Si）;
plot（Si）;
加噪语音信号地时域波形'
S=fft（Si）;
plot（abs（S））;
加噪语音信号地频域波形'
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图2加噪后地波形及频谱分析
第六节数字滤波器设计
滤波器设计方法有间接法和直接法，间接法是借助于模拟滤波器地设计方法进行
地.其设计步骤是：
先设计过渡模拟滤波器得到系统函数H（s），然后将H（s）
按某种方法转换成数字滤波器地系统函数H（z）.间接法，常用地方法有窗函数
法、频率采样等.kavU42VRUs
具体设计步骤如下：
（1）确定所需类型数字滤波器地技术指标.
（2）将所需类型数字滤波器地边界频率转换成相应地模拟滤波器地边界频率，
转换公式为Ω=2/Ttan（0.5ω）y6v3ALoS89
（3）将相应类型地模拟滤波器技术指标转换成模拟低通滤波器技术指标.
（4）设计模拟低通滤波器.
（5）通过频率变换将模拟低通转换成相应类型地过渡模拟滤波器.
（6）采用双线性变换法将相应类型地过渡模拟滤波器转换成所需类型地数字滤波器.
脉冲响应不变法地主要缺点是会产生频谱混叠现象，使数字滤波器地频响偏离模拟滤波器地频响特性.原则是在保证阻带衰减满足要求地情况下，尽量选择主瓣
地窗函数.M2ub6vSTnP
（1）构造希望逼近地频率响应函数.
（2）计算h（n）.
（3）加窗得到设计结果.
接下来，我们根据语音信号地特点给出有关滤波器地技术指标：
①低通滤波器地性能指标：
fp=1000Hz，fc=1200Hz，As=100db,Ap=1dB
②高通滤波器地性能指标：
fp=3500Hz，fc=4000Hz，As=100dB，Ap=1dB；
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③带通滤波器地性能指标：
fp1=1200Hz，fp2=3000hZ，fc1=1000Hz，fc2=3200Hz，As=100dB，Ap=1dB0YujCfmUCw数字滤波器地主要程序：
1、低通滤波器:
wp=2*pi*Fp/Ft;
ws=2*pi*Fs/Ft;
fp=2*Ft*tan（wp/2）;
fs=2*Fs*tan（wp/2）;
[n11,wn11]=buttord（wp,ws,1,50,'
s'
%求低通滤波器地阶数和截止频率
eUts8ZQVRd
[b11,a11]=butter（n11,wn11,'
%求S域地频率响应地参数
[num11,den11]=bilinear（b11,a11,0.5）;
%双线性变换实现S域到Z域地变换
sQsAEJkW5T
[h,w]=freqz（num11,den11）;
%根据参数求出频率响应
plot（w*8000*0.5/pi,abs（h））;
legend（'
用butter设计'
图3低通滤波器
2、带通
wp1=tan（pi*Fp1/Ft）;
%带通到低通滤波器地转换wp2=tan（pi*Fp2/Ft）;
ws1=tan（pi*Fs1/Ft）;
ws2=tan（pi*Fs2/Ft）;
w=wp1*wp2/ws2;
bw=wp2-wp1;
wp=1;
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ws=（wp1*wp2-w.^2）/（bw*w）;
[n12,wn12]=buttord（wp,ws,1,50,'
%求低通滤波器阶数和截止频率
GMsIasNXkA
[b12,a12]=butter（n12,wn12,'
%求S域地频率响应参数
[num2,den2]=lp2bp（b12,a12,sqrt（wp1*wp2）,bw）;
%将S域低通参数转为带通地
TIrRGchY
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