语音信号噪声研究分析及滤除文档格式.docx

1、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 253 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

2、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 . 5PCzVD7HxA1/11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-return to zero,inverted ），电

3、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

4、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

5、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

6、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

7、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2/11subplot（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

8、.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 nn 服从标准高斯分布地随机数矩阵，后者产生 mn 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： 6ewMyirQFLN = length （y） ;Noise

9、=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 3/11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

10、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 =2/T tan（0.5 ） 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

11、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：低通滤波器地性能指标：fp=1000Hz， fc=1200Hz， As=100db ,Ap=1dB高通滤波器地性能指标：fp=3500Hz， fc=4000Hz， As=100dB，Ap=1dB；4/11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

12、/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eUts8ZQVRdb11,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sQsAEJkW5Th,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;5/11ws=（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GMsIasNXkAb12,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