【正文】 he lower layers, particularly on the radio interface. At hig。但看到前輩們對(duì)小波研究的認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)和多樣性，令我相信小波這個(gè)新興的技術(shù)充滿了活力，在不遠(yuǎn)的未來定會(huì)突飛猛進(jìn)，在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用，被越來越多的人認(rèn)可。第三節(jié) 本章小結(jié)在本章中，我們首先介紹了MATLAB軟件并分析它的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。雖然無法和(a)一樣干凈，但也和(a)相差無幾。主觀測(cè)試方法是通過比較語(yǔ)音增強(qiáng)前后語(yǔ)音和可懂度來檢驗(yàn)增強(qiáng)的效果。這種為科學(xué)研究著想的設(shè)計(jì)是通過的編程語(yǔ)言所不及的。（六）高效方便的矩陣和數(shù)組運(yùn)算Matlab語(yǔ)言像BASIC、FORTRAN和C語(yǔ)言一樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符及賦值運(yùn)算符，而且這些運(yùn)算符大部分可以毫無改變地照搬到數(shù)組間的運(yùn)算中，有些如算術(shù)運(yùn)算只要增加“.”就可用于數(shù)組間的運(yùn)算。另外，為了充分利用FORTRAN、C等語(yǔ)言的資源，包括用戶已編好的FORTRAN、C語(yǔ)言程序，通過建立M文件的形式，混合編程，方便地調(diào)用有關(guān)的FORTRAN、C語(yǔ)言的子程序，還可以在C語(yǔ)言和FORTRAN語(yǔ)言中方便地使用Matlab的數(shù)值計(jì)算功能。因此，Matlab語(yǔ)言也可通俗的稱為演算紙式科學(xué)算法語(yǔ)言。接著利用各層的小波分解系數(shù)估計(jì)一個(gè)閾值并確定一個(gè)閾值函數(shù)，早期的閾值去噪法中的閾值函數(shù)直接將低于閾值的小波系數(shù)置零，這種方法被稱為硬閾值函數(shù)。對(duì)于各個(gè)分辨率下的模極大值點(diǎn)進(jìn)行分析，確定該模極大值是來源于噪聲信號(hào)還是有用信號(hào)，進(jìn)而進(jìn)行信噪分離。根據(jù)小波變換的時(shí)頻窗口函數(shù)的變換可以看出，當(dāng)時(shí)間窗口變大時(shí)噪聲的短時(shí)突變性對(duì)小波變換系數(shù)的影響逐漸減小，這時(shí)的小波變換系數(shù)基本上反映的是信號(hào)本身的邊緣突變特性。Symlets函數(shù)系的構(gòu)成思想主要是利用上述DbN小波系中的函數(shù)，建立一個(gè)函數(shù)，其中，然后分解為如下形式： （）中不等于1的根會(huì)成對(duì)出現(xiàn)，如果一個(gè)等于z，另一個(gè)就等于1/z，適當(dāng)?shù)剡x擇函數(shù)U，使它所有根的模都小于1，就得到DbN小波，此時(shí)函數(shù)U所構(gòu)成的濾波器為最小相位濾波器，如果選擇U時(shí)，改變?cè)瓌t，使它構(gòu)成的濾波器的對(duì)稱性更好一些時(shí)，就得到了SymN小波系，它的其他特性與DbN類似。,其中，N為階數(shù)，r表示重構(gòu)（Reconstruction）,表示分解（Deposition）。dbN函數(shù)是緊支撐標(biāo)準(zhǔn)正交小波，它的出現(xiàn)使離散小波分析成為可能。重構(gòu)算法稱為反離散小波變換，從第層的低頻系數(shù)和高頻系數(shù)得到上一層的低頻系數(shù)，依此類推得到最初的離散信號(hào)。在信號(hào)分析中，無論是傅里葉變換還是小波變換，其根本思想都是將信號(hào)分解成有限或者無限個(gè)簡(jiǎn)單信號(hào)的疊加，變換系數(shù)由信號(hào)與基函數(shù)做內(nèi)積得到，如果使用的基函數(shù)具有正交的性質(zhì)，那么各個(gè)基函數(shù)互相不干擾，這樣就可以得到不冗余的變換系數(shù)了。小波母函數(shù)根據(jù)參數(shù)生成連續(xù)小波序列： ()信號(hào)的連續(xù)小波變換為： ()式（）中為的共軛復(fù)數(shù)。第二節(jié) 小波變換的基本性質(zhì)一、小波變換與傅里葉變換在信號(hào)處理領(lǐng)域，傅里葉變換無疑是最重要的方法之一，是一個(gè)強(qiáng)有力的信號(hào)分析工具，并且具有很重要的物理意義[6]。下一章將介紹能夠在頻域同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的小波變換，并研究基于小波分析的語(yǔ)音增強(qiáng)算法。這種殘留噪聲是由于噪聲估計(jì)不準(zhǔn)確引起的，它們隨機(jī)地分布在各個(gè)頻率階段并且具有一定的節(jié)奏起伏感，被形象地稱之為“音樂噪聲”。如果噪聲與語(yǔ)音信號(hào)不獨(dú)立，需要在無音期進(jìn)行噪聲采集來確定濾波系數(shù)。第四節(jié) 課題研究的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)本文首先對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理和語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀做了詳細(xì)的介紹；其次對(duì)幾種常用的語(yǔ)音增強(qiáng)算法進(jìn)行了介紹，接著簡(jiǎn)要的介紹了小波分析的基本原理以及在信號(hào)處理中的應(yīng)用；深入分析了小波閾值降噪算法的原理，最后利用MATLAB 軟件進(jìn)行了信號(hào)降噪的模擬仿真實(shí)驗(yàn)。比如，在輸入信息的時(shí)候，直接說出語(yǔ)音指令比通過鍵盤輸入要更方便很多，在速度上也要快很多。相對(duì)于傳統(tǒng)的語(yǔ)音播放系統(tǒng)，語(yǔ)音合成技術(shù)節(jié)省了資源空間并且提高了系統(tǒng)的的可擴(kuò)展性。第二節(jié) 語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)概況語(yǔ)言是人類交換信息最方便，最快捷的一種方式[2]。在小波變換和離散余弦變換中常使用來尋找合適的閾值參數(shù)，在基于聽覺掩蔽效應(yīng)的語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)中葉經(jīng)常使用統(tǒng)計(jì)方法來確定聽覺掩蔽閾值。（一）參數(shù)方法此類方法主要依賴于使用的語(yǔ)音生成模型（例如AR模型），需要提取模型參數(shù)（如基因周期、LPC系數(shù)），常常使用迭代方法。平穩(wěn)的寬帶噪聲，通常也可認(rèn)為是白色高斯噪聲；不具有白色頻譜的噪聲，也可以通過白化處理轉(zhuǎn)化為白噪聲。為簡(jiǎn)化討論，本文所分析的噪聲都是加性噪聲。 語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、噪聲的種類和特點(diǎn)噪聲是指人們不需要的聲音，此外，雜亂的振幅和頻率，斷續(xù)或統(tǒng)計(jì)上無規(guī)律的聲震動(dòng)也稱為噪聲。噪聲的來源眾多，因應(yīng)用場(chǎng)合而異，它們的特性也各不相同。例如在汽車、火車上使用移動(dòng)電話，旁人的喧鬧聲，馬路旁和市場(chǎng)里的公用電話等。因此，即使輸入信噪比比較低，信號(hào)變換后的小波系數(shù)也要大于噪聲的小波系數(shù)。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論 文）設(shè)計(jì)（論文）題目:______基于小波變換的語(yǔ)音增強(qiáng)___ _ 算法的分析_______________重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）重慶郵電大學(xué)移通學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)(論文)題目 基于小波變換的語(yǔ)音增強(qiáng)算法的分析 學(xué)生姓名 系別 通信工程系 專業(yè) 通信工程 班級(jí) 01111008 指導(dǎo)教師 胡章芳 職稱 副教授 聯(lián)系電話 18725875566 教師單位 重慶郵電大學(xué) 下任務(wù)日期__2014__年__1_月__4__日 主 要 研 究 內(nèi) 容 、 方 法 和 要 求一、主要研究?jī)?nèi)容：了解語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的基礎(chǔ)理論及重要性；掌握語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及相關(guān)技術(shù)；掌握基于小波變換的語(yǔ)音增強(qiáng)算法技術(shù)；通過仿真實(shí)驗(yàn)完成基于小波變換的語(yǔ)音增強(qiáng)算法技術(shù)。小波閾值去噪的主要思想是當(dāng)含噪信號(hào)經(jīng)小波變換由時(shí)域變換到小波域時(shí)，信號(hào)的小波系數(shù)相對(duì)集中在有限的區(qū)域內(nèi)，而噪聲的小波系數(shù)將分散到整個(gè)小波域。 with the enhancement algorithm of wavelet transform under different SNR noisy speech down noise, simulation results show that the wavelet transform has good noise reduction effect.【Key words】speech enhancement wavelet transform denoising Matlab simulation目 錄前 言 1第一章 緒論 2第一節(jié) 語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀 2一、語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的意義 2二、噪聲的種類和特點(diǎn) 3三、語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展 4第二節(jié) 語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)概況 5一、語(yǔ)音合成 5二、語(yǔ)音編碼 5三、語(yǔ)音識(shí)別 6第三節(jié) 課題研究的背景與意義 6第四節(jié) 課題研究的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu) 6第二章 幾種常用的語(yǔ)音增強(qiáng)方法 8第一節(jié) 自適應(yīng)噪聲抵消法 8第二節(jié) 譜減法語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù) 9第三節(jié) 基于維納濾波法的語(yǔ)音增強(qiáng) 9第四節(jié) 本章小結(jié) 10第三章 小波變換在信號(hào)處理中的應(yīng)用 11第一節(jié) 小波理論的提出與發(fā)展 11第二節(jié) 小波變換的基本性質(zhì) 11一、小波變換與傅里葉變換 11二、連續(xù)小波變換與離散小波變換 12三、多分辨分析 13四、Mallat快速分解法 14五、幾種常用的小波函數(shù)介紹 16第三節(jié) 小波變換在降噪中的應(yīng)用 19一、屏蔽去噪法 20二、模極大值法 20三、閾值去噪法 20第四節(jié) 本章小結(jié) 21第四章 基于MATLAB的算法實(shí)現(xiàn)與分析 22第一節(jié) MATLAB語(yǔ)言介紹 22一、MATLAB的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì) 22第二節(jié) MATLAB仿真結(jié)果分析 24一、算法實(shí)現(xiàn) 24二、實(shí)驗(yàn)仿真 24三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 24第三節(jié) 本章小結(jié) 27結(jié) 論 28致 謝 29參考文獻(xiàn) 30附 錄 32一、英文原文 32二、英文翻譯 36三、源程序 40 －V－前 言日常生活中，經(jīng)常會(huì)遇到在噪聲干擾下進(jìn)行語(yǔ)音通信的問題。被強(qiáng)噪聲污染的場(chǎng)合，噪聲達(dá)120dB以上。語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成了數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)處理的一個(gè)重要分支，廣泛地應(yīng)用在降低聽覺噪聲以及語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)和線性預(yù)測(cè)編碼系統(tǒng)的預(yù)處理部分。非加性噪聲可以通過某種變換轉(zhuǎn)換為加性噪聲，從而用處理加性噪聲的方法處理非加性噪聲。（三）寬帶噪聲寬帶噪聲來源于熱噪聲、氣流（如風(fēng)、呼吸）噪聲及各種隨機(jī)噪聲源，量化噪聲也可視為寬帶噪聲。至目前應(yīng)用的方法可分為四種：參數(shù)方法、非參數(shù)方法、統(tǒng)計(jì)方法和其他方法。在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，將統(tǒng)計(jì)方法與其他語(yǔ)音增強(qiáng)算法結(jié)合可以得到很好的降噪效果。這種性質(zhì)在小波變換中，表現(xiàn)為信號(hào)的變換模值隨尺度的增加而增加，隨機(jī)噪聲的變換模值隨尺度的增加而減小。使用語(yǔ)音合成技術(shù)的好處是不需要事先進(jìn)語(yǔ)音信號(hào)的錄入，只需要根據(jù)建立相應(yīng)的語(yǔ)音合成法則，將需要表達(dá)的內(nèi)容在機(jī)器內(nèi)部進(jìn)行編碼，自動(dòng)地生成相應(yīng)的語(yǔ)音信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)。所以，語(yǔ)音增強(qiáng)的研究有待于進(jìn)一步的完善和發(fā)展，還具有很大的研究空間和研究?jī)r(jià)值。最小均方誤差準(zhǔn)則要求語(yǔ)音信號(hào)與噪聲信號(hào)相互獨(dú)立，這時(shí)得到的最小誤差可以保證對(duì)噪聲的最優(yōu)估計(jì)。 一旦在頻域完成了譜減運(yùn)算，便可由式（）中的反變換得到增強(qiáng)語(yǔ)音： （）譜減法雖然簡(jiǎn)單，卻有一個(gè)很大缺陷，那就是引入了惱人的“音樂噪聲”。第四節(jié) 本章小結(jié)本章介紹了幾種常用的語(yǔ)音增強(qiáng)算法，包括自適應(yīng)噪聲抵消法，譜減法以及維納濾波法，但每種方法都有各自的缺陷，比如，自適應(yīng)噪聲抵銷法需要參考噪聲輸入，這樣就增加了硬件上的成本；譜減法會(huì)引入類似音樂的噪聲殘余；維納濾波法也只能使用傅里葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，但傅里葉變換無法體現(xiàn)信號(hào)的細(xì)節(jié)特征。同時(shí)，隨著小波變換理論的發(fā)展，小波變換去噪不斷豐富，并且取得良好的效果，如1992年Mallat提出了利用小波變換模極大值去噪，Donobo在1995年提出了非線性小波變換閾值去噪，這種方法使得小波去噪得到廣泛應(yīng)用，吸引了眾多研究者。二、連續(xù)小波變換與離散小波變換如果在空間中的函數(shù)滿足容許性條件： ()就可以作為一個(gè)小波母函數(shù)，其中為的傅里葉變換。要想得到冗余度盡量小的小波函數(shù)，最理想的情況是得到一組正交的小波基函數(shù)[8]。Mallat設(shè)計(jì)了一種快速的小波分解和重構(gòu)算法，從離散信號(hào)開始做分解算法，通過離散小波變換分解得到低頻系數(shù)和高頻系數(shù)，再由分解得到下一層的低頻系數(shù)和高頻系數(shù)，依此類推。（二）Daubechies(dbN)小波系Daubechies函數(shù)是由世界著名的小波分析學(xué)者Inrid Daubechies構(gòu)造的小波函數(shù)，除了db1(即haar小波)外，其他小波沒有明確的表達(dá)式，但轉(zhuǎn)換函數(shù)的平方模是很明確的。（三）Biorthogonal()小波系Biorthogonal正交小波系的主要特性體現(xiàn)在具有線性相位性，它主要應(yīng)用在信號(hào)與圖像的重構(gòu)中。Symlets函數(shù)系通常表示為symN(N＝2，3，…，8)的形式。 第三節(jié) 小波變換在降噪中的應(yīng)用由于小波的窗口函數(shù)特性使得其在時(shí)頻分析時(shí)可以很好地表現(xiàn)出信號(hào)的局部特征，噪聲信號(hào)在時(shí)域上一般都會(huì)具有短時(shí)局部突變性，此時(shí)對(duì)信號(hào)做小波變換會(huì)隨著時(shí)間窗口的不斷減小而越加明顯地反應(yīng)出噪聲局部特性，噪聲信號(hào)對(duì)應(yīng)的小波變換系數(shù)會(huì)表現(xiàn)得很明顯[11]。二、模極大值法這種降噪方法由Mallat在1992年提出，在研究中發(fā)現(xiàn)對(duì)信號(hào)進(jìn)行小波變換時(shí)，小波變換系數(shù)在一定區(qū)域內(nèi)會(huì)達(dá)到一個(gè)極大值，該點(diǎn)即稱為該區(qū)域內(nèi)的小波變換模極大值。之后再選定一個(gè)分解層數(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行多分辨分析，分解層一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來判斷。一、MATLAB的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)（一）編程效率高它是一種面向科學(xué)與工程計(jì)算的高級(jí)語(yǔ)言，允許用數(shù)學(xué)形式的語(yǔ)言編寫程序，而且比Basic、Fortran和C等語(yǔ)言更接近我們書寫計(jì)算公式的思維方式，用Matlab編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。因而，用戶可以根據(jù)自己的需要方便地建立和擴(kuò)充新的庫(kù)函數(shù)，提高M(jìn)atlab使用效率和擴(kuò)充它的功能。這不僅使Matlab的庫(kù)函數(shù)功能更豐富，而且大大減少了需要的磁盤空間，使得Matlab編寫的M文件簡(jiǎn)單、短小而高效。另外，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整自變量可會(huì)出不變顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線或多重線。實(shí)驗(yàn)中采用的客觀測(cè)試方法是通過去噪前和去噪后的語(yǔ)音信號(hào)信噪比來檢驗(yàn)語(yǔ)音增強(qiáng)的效果。與(b)做比較，減少了突出，更加的平滑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無論是對(duì)信噪比高的帶噪語(yǔ)音還是信噪比較低的帶噪語(yǔ)音，我們的語(yǔ)音增強(qiáng)算法都有較好的客觀上的增強(qiáng)效果，即較好的信噪比改善情況。由于本人能力有限，不能深入研究小