數(shù)字信號處理課程設計報告--基于matlab的語音去噪處理-在線瀏覽
2025-03-10 17:21本頁面
【正文】 ，將它賦值給某一向量。對于波形圖與頻譜圖（包括濾波前后的對比圖）都可以用 MATLAB畫出。選擇設計此方案，是對數(shù)字信號處理的一次實踐。這個課題正好是對數(shù)字語音處理的一次有利實踐，而且語音處理也可以說是信號處理在實際應用中很大眾化的一方面。所以這個課題的設計過程也是一次數(shù)字信號處理在MATLAB中應用的學習過程。sound(x,fs,bits)。向量y則就代表了一個信號（也即一個復雜的“函數(shù)表達式”）也就是說可以像處理一個信號表達式一樣處理這個聲音信號。下面介紹這些函數(shù)。函數(shù)的一種調用格式為 y=fft(x)其中，x是序列，y是序列的FFT，x可以為一向量或矩陣，若x為一向量，y是x的FFT。若x為一矩陣，則y是對矩陣的每一列向量進行FFT。函數(shù)FFT的另一種調用格式為y=fft(x,N)式中，x，y意義同前，N為正整數(shù)。若x為向量且長度小于N，則函數(shù)將x補零至長度N。若x 為矩陣，按相同方法對x進行處理。MATLAB提供求復數(shù)的幅值和相位函數(shù)：abs，angle，這些函數(shù)一般和 FFT同時使用。函數(shù)unwrap(p)用于展開弧度相位角p ,當相位角絕對變化超過 時，函數(shù)把它擴展至 。X(k)的后一半序列和前一半序列時對稱的。它的FFT也是N點序列，即X(k)(k=0,1,2,…,N1)，則第k點所對應實際頻率值為f=k*f /N.（3）作FFT分析時，幅值大小與FFT選擇點數(shù)有關，但不影響分析結果。[x,fs,bits]=wavread(39。sound(x,fs,bits)。magX=abs(X)。subplot(221)。title(39。)。plot(X)。原始語音信號采樣后的頻譜圖‘)subplot(223)。title(39。)。plot(angX)。原始信號相位39。程序運行可以聽到聲音，得到的圖形為：（圖4—1 原始語音波形、幅值、相位以及采樣后頻譜圖 加噪語音信號頻譜分析及仿真(1)正弦波信號加入原始語音信號前面已經介紹了MATLAB軟件相關知識，那么我們怎么在沒沒ATLAB平臺上實現(xiàn)對一段原始語音信號加入一個正弦波信號呢？ 下面一段程序實現(xiàn)了在原始語音信號加入正弦波信號。 首先通過MATLAB中調用和回放語音信號命令來實現(xiàn)對原始語音信號的調用和回放，程序如下：[y,fs,bits]=wavread(39。)。程序中：n=length(y) 用于計算信號的長度和選取變換的點數(shù)。通過函數(shù) f=fs*(0:n/21)/n。圖形如下：（圖4—2）圖4—2 原始語音信號采樣后時域波形和頻譜圖 上段程序中，函數(shù)noise是頻率為3000Hz的正弦波信號噪音，語句y_z=y+noise實現(xiàn)了兩個信號的相加，然后繪制加噪后的語音信號時域波形和頻譜圖并回放加噪后的語音信號。（2）隨機噪音信號加入原始語音信號matlab函數(shù)randn：產生正態(tài)分布的隨機數(shù)或矩陣的函數(shù) 產生均值為0，方差 σ^2 = 1，標準差σ = 1的正態(tài)分布的隨機數(shù)或矩陣的函數(shù)。如果n不是個數(shù)量，將返回錯誤信息。Y = randn(m,n,p,...) 或 Y = randn([m n p...])產生隨機數(shù)組。 randn返回一個每次都變化的數(shù)量。sound(y_z,fs)加噪后語音信號的時域波形、頻譜圖（圖4—4）圖44 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—；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。 去噪及仿真（1）FIR濾波器法去噪通過對上一節(jié)中加噪語音信號和原始語音信號頻譜圖對比可以知道，噪音大部分是Hz大于5000的部分，故設計低通濾波器進行濾波處理。用自己設計的FIR數(shù)字低通濾波器對加噪的語音信號進行濾波時，在Matlab中，F(xiàn)IR濾波器利用函數(shù)fftfilt對信號進行濾波。調用格式為：y=fftfilter(h,x,M)。用設計好的FIR數(shù)字低通濾波器對加噪語音信號的濾波程序：見附錄3得到的圖像如下：（圖4—5）圖45 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。再通過濾波前的信號波形和頻譜圖的對比，可以明顯看出濾波后的波形開始變得清晰了，有點接近原始信號的波形圖了。再從對語音信號的回放，人耳可以明顯辨別出加噪后的語音信號比較渾濁，還有很明顯嘎吱嘎吱的雜音在里面。（2）IIR濾波器法去噪同樣，也設計一個IIR低通濾波器對加噪語音信號進行內部處理。IIR濾波器運算結構通常由延時、乘以系數(shù)和相加等基本運算組成，可以組合成直接型、正準型、級聯(lián)型、并聯(lián)型四種結構形式，都具有反饋回路。 （1）IIR數(shù)字濾波器的相位特性不好控制，對相位要求較高時，需加相位校準網絡。（2）IIR濾波器運算誤差大，有可能出現(xiàn)極限環(huán)振蕩，F(xiàn)IR相比之下運算誤差較小，不會出現(xiàn)極限環(huán)振蕩。在MATLAB下設計不同類型IIR濾波器均有與之對應的函數(shù)用于階數(shù)的選擇。這是很好的性質。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過FIR濾波器后他們的時間差不變?？偨Y語音信號處理是語音學與數(shù)字信號處理技術相結合的交叉學科，課題在這里不討論語音學，而是將語音
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