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數(shù)字信號處理課程設(shè)計報告--基于matlab的語音去噪處理-文庫吧資料

2025-01-27 17:21本頁面
  

【正文】 以完全利用數(shù)字信號處理的知識來解決語音及加噪處理問題。通過MATLAB里幾個命令函數(shù)的調(diào)用,很輕易的在實際語音與數(shù)字信號的理論之間搭了一座橋。作為存儲于計算機中的語音信號,其本身就是離散化了的向量,我們只需將這些離散的量提取出來,就可以對其進(jìn)行處理了。也就是說,課題更多的還是體現(xiàn)了數(shù)字信號處理技術(shù)。這是很好的性質(zhì)。 (7)IIR濾波器有噪聲反饋,而且噪聲較大,F(xiàn)IR濾波器噪聲較小。 (5)IIR單位響應(yīng)為無限脈沖序列FIR單位響應(yīng)為有限的 (6)FIR幅頻特性精度較之于iir低,但是線性相位,就是不同頻率分量的信號經(jīng)過FIR濾波器后他們的時間差不變。(3)IIR幅頻特性精度很高,不是線性相位的,可以應(yīng)用于對相位信息不敏感的音頻信號上; (4)與FIR濾波器的設(shè)計不同,IIR濾波器設(shè)計時的階數(shù)不是由設(shè)計者指定,而是根據(jù)設(shè)計者輸入的各個濾波器參數(shù)(截止頻率、通帶濾紋、阻帶衰減等),由軟件設(shè)計出滿足這些參數(shù)的最低濾波器階數(shù)。FIR濾波器則要求較低。由于運算中的舍入處理,使誤差不斷累積,有時會產(chǎn)生微弱的寄生振蕩。程序見附錄4得到下面的圖形:如(圖46)圖46 IIR濾波前和濾波后波形及頻譜 MATLAB源程序為:見附錄 數(shù)據(jù)分析IIR數(shù)字濾波器采用遞歸型結(jié)構(gòu),即結(jié)構(gòu)上帶有反饋環(huán)路。濾波后,語音信號較加噪后的信號有了明顯的改善,基本可以聽清楚了,而且雜音也沒有那么強烈,但是聲音依然沒有原始語音信號那么清晰脆耳。濾波后信號的頻譜圖也在5000Hz以后開始逐漸接近原始語音信號的頻譜圖。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。其中,h是系統(tǒng)單位沖擊響應(yīng)向量;x是輸入序列向量;y是系統(tǒng)的輸出序列向量;M是有用戶選擇的輸入序列的分段長度,缺省時,默認(rèn)的輸入向量的重長度M=512。函數(shù)fftfilt用的是重疊相加法實現(xiàn)線性卷積的計算。接下來我們要用設(shè)計的FIR低通濾波器對上一節(jié)中加噪語音信號進(jìn)行濾波處理。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。下面一段程序?qū)崿F(xiàn)了利用randn函數(shù)把一段隨機噪音信號加入原始語音信號的信號處理過程:見附錄2語句 L=length(y) noise=*randn(L,2) y_z=y+noise。 Y = randn(size(A)) 返回一個和A有同樣維數(shù)大小的隨機數(shù)組。Y = randn(m,n) 或 Y = randn([m n]) 返回一個m*n的隨機項矩陣。用法: Y = randn(n) 返回一個n*n的隨機項的矩陣。加噪后的時域波形和頻譜圖如下:(圖4—3)圖43 加噪語音信號時域波形和頻譜圖 如上所示,通過對加噪前和加噪后語音信號的圖像的對比和對語音信號回放的人耳感知可以知道,加入正弦波信號后頻譜圖和時域波形并沒有什么明顯的變化,而人耳聽到的聲音也幾乎沒有什么變化。計算出對應(yīng)點的頻率,然后繪制出原始語音信號的時域波形和頻譜圖。然后用傅里葉變換到頻域:y_p=fft(y,n)。sound(y,fs) 由于在MATLAB中,如要實現(xiàn)兩個信號的相加減,那么兩個信號的長度和維度都要一樣才能相加減。C:\Users\Administrator\Desktop\數(shù)字信號處理課程設(shè)計\39。程序見附錄5 分析此段程序可知,此程序是先對原始語音信號做時域波形分析和頻譜分析,然后再對加噪的語音信號做時域波形分析和頻譜分析。)。title(39。subplot(224)。原始信號幅值39。plot(magX)。 title(39。subplot(222)。原始信號波形39。plot(x)。angX=angle(X)。X=fft(x,4096)。C:\Users\Administrator\Desktop\數(shù)字信號處理課程設(shè)計\’)。下面的一段程序是語音信號在MATLAB中的最簡單表現(xiàn),它實現(xiàn)了語音的讀入打開,以及繪出了語音信號的波形頻譜圖。(2)頻率計算 若N點序列x(n)(n=0,1,…,N1)是在采樣頻率 下獲得的。用MATLAB工具箱函數(shù)fft進(jìn)行頻譜分析時需注意:(1)函數(shù)fft返回值y的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對稱性一般而言,對于N點的x(n)序列的FFT是N點的復(fù)數(shù)序列,其點n=N/2+1對應(yīng)Nyquist頻率,作頻譜分析時僅取序列X(k)的前一半,即前N/2點即可。函數(shù)abs(x)用于計算復(fù)向量x的幅值,函數(shù)angle(x)用于計算復(fù)向量的相角,介于 和 之間,以弧度表示。經(jīng)函數(shù)fft求得的序列y一般是復(fù)序列,通常要求其幅值和相位。若向量x的長度大于N,則函數(shù)截短x使之長度為N。函數(shù)執(zhí)行N點的FFT。如果x長度是2的冪次方,函數(shù)fft執(zhí)行高速基-2FFT算法;否則fft執(zhí)行一種混合基的離散傅立葉變換算法,計算速度較慢。且和x相同長度。函數(shù)FFT用于序列快速傅立葉變換。FFT的MATLAB實現(xiàn):在MATLAB的信號處理工具箱中函數(shù)FFT和IFFT用于快速傅立葉變換和逆變換。 用于對聲音的回放。課題用到了較多的MATLAB語句,而由于課題研究范圍所限,真正與數(shù)字信號有關(guān)的命令函數(shù)卻并不多。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。在數(shù)字信號處理的課程學(xué)習(xí)過程中,我們過多的是理論學(xué)習(xí),幾乎沒有進(jìn)行實踐方面的運用。我們還可以通過so
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