【正文】 7. [7]吳紅衛(wèi) ,吳鎮(zhèn)揚(yáng) ,趙力 .基于多窗譜的心理聲學(xué)語音增強(qiáng) [J].聲學(xué)學(xué) 報 ,2020,32(3):275281. [8]潘欣裕，童興法，趙鶴鳴，基于譜能比例加權(quán)的譜減法語音增強(qiáng)研究 [J]. 中 國電子學(xué)會第十五屆信息論學(xué)術(shù)年會暨第一屆全國網(wǎng)絡(luò)編碼學(xué)術(shù)年會論文集 [9] 程正 ,趙鶴鳴 . 基于多頻帶譜減法的語音增強(qiáng)算法的研究 [J]. 0028331(2020)36004003. [10] 曹瑜镠 ,方元 ,呂勇 .基于最小統(tǒng)計及譜減法的語音增強(qiáng) [J]. 語音技術(shù) . 0028684(2020)12004304 [11］白文雅，黃健群，陳智伶 .基于維納濾波語音增強(qiáng)算法的改進(jìn)實(shí)現(xiàn) [J].電聲 技術(shù)， 2020,31（ 1） ： 4446. [12］蔡斌 .一種改進(jìn)型 MMSE 語音增強(qiáng)方法 [J].信號處理， 2020,20（ 1） ： 7074. [13］陳俊，孫洪，董航 .基于 MMSE 先驗(yàn)信噪比估計的語音增強(qiáng) [J].武漢大學(xué)學(xué) 理學(xué)版，2020， 51（ 5） ： 638642. [14］樊昌信，曹麗娜 .通信原理 [M].北京：國防工業(yè)出版社， 2020. [15］姚天任 .數(shù)字語音處理 [M].武漢：華中科技大 學(xué)出版社， 2020. 附錄 1 Ft=8000。通過濾波前后的對比，低通濾波后效果最好，高通濾波后的效果最差。這一過程的實(shí)現(xiàn)，用到了處理數(shù)字信號的強(qiáng)有力工具 MATLAB。這是很好的性質(zhì)。 IIR 濾波器運(yùn)算結(jié)構(gòu)通常由延時、乘以系數(shù)和相加等基本運(yùn)算組成，可以組合成直接型、正準(zhǔn)型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結(jié)構(gòu)形式，都具有反饋回路。 用設(shè)計好的 FIR 數(shù)字低通濾波器對加噪語音信號的濾波程序： 見附錄 7 得到的圖像如下： （圖 4— 8） 圖 48 FIR濾波前和濾波后波形及頻譜 分析：從以上四圖可以很明顯和直觀的看出原始語音信號和加噪語音信號時域波形和頻譜圖的區(qū)別。sound(y_z,fs) 加噪后語音信號的時域波形、頻譜圖（圖 4— 7） 圖 47 加噪語音信號 時域波形和頻譜圖 通過對兩張圖片的對比，很明顯可以看加噪后的語音信號時域波形比原始語音信號渾濁了許多 ，在時間軸上可以明顯看出 0— 的幅值增大了；通過對原始語音信號的頻譜圖與加噪后的語音信號頻譜圖的對比，也可以看出在頻率5000Hz 以后的頻率幅值發(fā)生了明顯的增加。 （ 2） 隨機(jī)噪音信號加入 原始語音信號 matlab 函 數(shù) randn：產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)或矩陣的函數(shù) 產(chǎn)生均值為 0，方差 σ^2 = 1，標(biāo)準(zhǔn)差 σ = 1的正態(tài)分布的隨機(jī)數(shù)或矩陣的 函數(shù) 。)。plot(angX)。plot(X)。 magX=abs(X)。X(k)的后一半序列和前一半序列時對稱的。若 x 為向量且長度小于 N，則函數(shù)將 x 補(bǔ)零至長度 N。下面介紹這些函數(shù)。這個課題正好是對數(shù)字語音處理的一次有利實(shí)踐，而且語音處理也可以說是信號處理在實(shí)際應(yīng)用中很大眾化的一方面。用于讀取語音，采樣值放在向量 y 中， fs 表示采樣頻率 (Hz)， bits 表示 采樣位數(shù)。 MATLAB 信號處理工具箱函數(shù) cheblap,cheblord和 cheeby1 是切比雪夫 I 型濾波器設(shè)計函數(shù)。 （ 5）通過頻率變換將模擬低通轉(zhuǎn)換成相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器。 接下來，我們根據(jù)語音信號的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的技術(shù)指標(biāo)： 低通濾波器的性能指標(biāo)： fp=1000Hz， fc=1200Hz， As=50db ,Ap=1dB 高通濾波器的性能指標(biāo)： fp=3500Hz， fc=4000Hz， As=50dB， Ap=1dB 在 Matlab 中，可以利用函數(shù) fir1 設(shè)計 FIR 濾波器，利用 Matlab 中的函數(shù)freqz 畫出各步步器的頻率響應(yīng)。如矩形窗、漢寧窗、漢明窗、 BLACKMAN 窗、凱撒窗等。通常此函數(shù)的表達(dá)式為： sa（ n）＝ sin（ n∩） /n（ 32） 但是這個采樣序列是無限的，計算機(jī)是無法對它進(jìn)行計算的。與 IIR 相比，它具有線性相位、容 易設(shè)計的優(yōu)點(diǎn)。延遲使得基于頻率的相移產(chǎn)生非正弦信號 失真 。至于那一頻率需被截止，可調(diào)節(jié)共振臂以決定之。就 L 型單節(jié)濾波器而言，其電感抗 XL 與電容抗 XC，對任一頻率為一常數(shù)，其關(guān)系為 XL 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 第 3章 濾波器的設(shè)計及實(shí)現(xiàn) 數(shù)字濾波器設(shè)計的基本原理 濾波器是一種 對信號 有處理作用的器件或 電路 。 通過上面三步法進(jìn)行的設(shè)計可以保證 IIR數(shù)字濾波器中 N位乘法器產(chǎn)生的量化舍入誤差最小。但是這種結(jié)構(gòu)所需要的系數(shù) B2k（ I = 0， 1， 2， k， = 1， 2，．．．， [N/2]）比卷積型的系數(shù) h (n)要多，因而所需的乘法次數(shù)也比卷積型的要多。 FIR 的特點(diǎn) ： 有限長單位沖激響應(yīng)（ FIR）濾波器有以下特點(diǎn)： A 位沖激響 應(yīng) h (n)在有限個 n 值處不為零 B 系統(tǒng)函數(shù) 0 處收斂，極點(diǎn)全部在 z = 0 處 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 C 結(jié)構(gòu)上主要是非遞歸結(jié)構(gòu)，沒有輸出到輸入的反饋，但有些結(jié)構(gòu)中（例如頻率抽樣結(jié)構(gòu)）也包含有反饋的遞歸部分。在分析了語音增強(qiáng)算法理論的基礎(chǔ)上，本文首先研究了語音激活檢測算法。采樣位數(shù)越多則捕捉到的信號越精確。 采樣頻率的常用的表示符號是 fs。 時域采樣定理的另一種表述方式是：當(dāng)時間信號函數(shù) f(t)的最高頻率分量為fM 時 ,f(t)的值可由一系列采樣間隔小于或等于 1/2fM 的采樣值來確定 ,即采樣點(diǎn)的重復(fù)頻率 f≥2 fM。 4. 利用 MATLAB 編程加入一段 正弦波噪音 ，設(shè)計濾波器 去噪。近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)的研究取得了迅速發(fā)展，語音信號處理的各項(xiàng)課題是促進(jìn)其發(fā)展的重要動力之一，他的各項(xiàng)成果也體現(xiàn)在語音信號處理的各項(xiàng)技術(shù)之中。 那么什么又是信號？ 那信號是什么呢？信號是傳遞信息的函數(shù)。本論文“ 在 MATLAB 平臺上實(shí)現(xiàn)對語音信號的去噪研究與仿真 ” 綜合運(yùn)用了數(shù)字信號處理的各種基本知識 ，進(jìn)而 對不帶噪語音信號 進(jìn)行 譜分析 以及帶噪語 音信號進(jìn)行譜分析和濾波處理。通過理論推導(dǎo)得出相應(yīng)的結(jié)論，再通過利用 MATLAB 作為編程工具來進(jìn)行計算機(jī)實(shí)現(xiàn)比價已驗(yàn)證推導(dǎo)出來的結(jié)論。離散時間信號 ——序列 ——可以用圖形來表示 。 研究 的內(nèi)容 本論文主要介紹的是的語音信號的簡單處理。 5. 利用 MATLAB編程加入一段 隨機(jī)噪音信號，設(shè)計 FIR和 IIR濾波器去噪，并分別繪制頻譜圖、回放語音信號。圖為模擬信號和采樣樣本的示意圖。 通俗的講采樣頻率是指計算機(jī)每秒鐘采集多少 個聲音樣本，是描述聲音文件的音質(zhì)、音調(diào)，衡量聲卡、聲音文件的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對于采樣率來說你可以想象它類似于一個照相機(jī)， 意味著音頻流進(jìn)入計算機(jī)時計算機(jī)每秒會對其拍照達(dá) 441000 次。對基于短時能量和短時過零率雙門限法語音激活檢測的噪聲估計算法做了研究及 仿真，同時還研究了一種基于最小子帶能量的噪聲估計方法。 設(shè) FIR 濾波器的單位沖激響應(yīng) h (n)為一個 N 點(diǎn)序列， 0 ≤ n ≤N — 1，則濾波器的系統(tǒng)函數(shù)為 H(z)=∑h(n)*z^n （ 23） 就是說，它有（ N— 1）階極點(diǎn)在 z = 0 處，有（ N— 1）個零點(diǎn)位于有限 z平面的任何位置。 (3)IIR 濾波器去噪法 IIRnfinite Impulse Response)數(shù)字濾波器，又名 “ 無限脈沖響應(yīng)數(shù)字濾波器 ” ，或 “ 遞歸濾波器 ” 。 獲得最優(yōu) IIR 數(shù)字濾波器系數(shù) ： 為了設(shè)計出可用 FPGA 實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器，需要對上一步分解獲得的二階基本節(jié)的濾波器系數(shù)進(jìn)行量化，即用一個固定的字長加以表示。 濾波器分為有源濾波和無源濾波 ，它的 主要作用是：讓 有用信號 盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的衰減。XC=K2 (31) 故 L 型濾波器又稱為 K 常數(shù)濾波器。 m 常數(shù)濾波器對截止頻率的衰減度，決定于共振臂的有效 Q 值之大小。就像巴特沃斯響應(yīng)利用通帶最大化了幅度的平坦度一樣，貝塞爾響應(yīng)最小化了通帶的相位非線性。這也就說明， IIR 濾波器具有相位不線性，不容易設(shè)計的缺點(diǎn)。故我們需要對此采樣函數(shù)進(jìn)行截斷處理。 面我們著重介紹用窗函數(shù)法設(shè)計 FIR濾波器的步驟。 MATLAB 信號處理工具箱函數(shù) cheblap,cheblord和 cheeby1 是切比雪夫 I 型濾波器設(shè)計函數(shù)。 （ 6）采用雙線性變換法將相應(yīng)類型的過渡模擬濾波器轉(zhuǎn)換成所需類型的數(shù)字濾波器。我們用到的是 cheeby1 函數(shù)，其調(diào) 用格式如下： [B,A]=cheby1(N,Rp,wpo,’ ftypr’ ) [B,A]=cheby1(N,Rp,wpo,’ ftypr’ ,’ s’ ) 函數(shù) butter,cheby1 和 ellip 設(shè)計 IIR 濾波器時都是默認(rèn)的雙線性變換法，所以在設(shè)計濾波器時只需要代入相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)函數(shù)即可。 [N1 N2]表示讀取從 N1 點(diǎn)到 N2 點(diǎn)的值（若只有一個 N的點(diǎn)則表示讀取前 N點(diǎn)的采樣值）。這個方案用到的軟件也是在數(shù)字信號處理中非常通用的一個軟件 ——MATLAB 軟件。 函數(shù) FFT 用于序列快速傅立葉變換。若向量 x 的長度大于 N，則函數(shù)截短 x使之長度為 N。 （ 2） 頻率計算 若 N點(diǎn)序列 x(n)(n=0,1,…,N 1)是在采樣頻率 下獲得的 。 angX=angle(X)。 title(39。title(39。 sound(y,fs) 由于在 MATLAB中，如要實(shí)現(xiàn)兩個信號的相加減 ，那么兩個信號的長度和維成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 度都要一樣才能相加減。 用法： Y = randn(n) 返回一個 n*n 的隨機(jī)項(xiàng)的矩陣。 再通過對原始語音信號的回放效果與加噪后的語音信號回放的效果的對比，人耳可以明顯辨別出兩種語音信號不一樣了，加噪后的語音信號在聽覺上比原始語音信號要渾濁很多，而且還有吱吱嘎嘎的混雜音。加噪后的語音信號的時域波形比原始語音信號要模糊得多，頻譜圖則是在頻率 5000Hz 以后出現(xiàn)了明顯的變化。由于運(yùn)算中的舍入處理，使誤差不斷累積，有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。 （ 7） IIR 濾波器有噪聲反饋，而且噪聲較大， FIR 濾波器噪聲較小。通過 MATLAB 里幾個命令函數(shù)的調(diào)用，很輕易的在實(shí)際語音與數(shù)字信號的理論之間搭了一座橋。由此可見，語音信號主要分布在 低頻段 ，而噪聲主要分布在高頻段。 Fp=1000。 fpts=[wp ws]。FIR 低通濾波器 39。 rs=50。high39。 附錄 3 Ft=8000。s39。 title(39。 Fp=4000。)。 title(39。 sound(y,fs) n=length(y) y_p=fft(y,n)。時間軸 39。 xlabel(39。 sound(y_z,fs) L=length(y_z)。 xlabel(39。)。39。)。原始語音信號采樣后的頻譜圖 39。 L=length(y) noise=*randn(L,2)。加噪語音信號時域波形 39。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 title(39。)。 title(39。 plot(f,abs(y_p(1:n/2)))。頻率幅值 39。 plot(y_z)。) subplot(2,1,2)。 ylabel(39。 成都理工大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 rp=1。 b21=fir1(n21,wn21,Kaiser(n21+1,beta))。 figure(4)。 title(39。plot(x)。 fp=2*Ft*tan(wp/2)。 %求 S 域的頻率響應(yīng)的參數(shù) [num11,den11]=bilinear(b11,a11,)。39。 m11=fft(z11)。 grid。 grid。 plot(z11)。濾波后的信號波形 39。 plot(s)。 plot(abs(m11),39。 plot(abs(S),39。 n = length (y) 。 %根據(jù)參數(shù)求出頻率響應(yīng) plot(w*8000*,abs(h))。 [n11,wn11]=buttord(wp,ws,1,50,39。濾波后信號的時域波形 39。)。plot(f,abs(y_zp(1:n/2)))。 plot(w/pi,abs(h)