【正文】 NVIDIA GeForce GT520 操作系統(tǒng)：Window 7（64位旗艦版） 開發(fā)環(huán)境 開發(fā)環(huán)境主要介紹了本系統(tǒng)采用的操作系統(tǒng)、開發(fā)語言。2. 在MATLAB平臺上讀入語音信號。4. 利用MATLAB編程加入一段正弦波噪音，設計濾波器去噪。語音信號采集6 通過仿真后的圖像以及對語音信號的回放，對比兩種去噪方式的優(yōu)缺點。 1924年奈奎斯特(Nyquist)就推導出在理想低通信道的最高大碼元傳輸速率的公式: 理想低通信道的最高大碼元傳輸速率=2W*log2 N (其中W是理想低通信道的帶寬,N是電平強度)。Δt)，f(t1177。 這是時域采樣定理的一種表述方式。圖為模擬信號和采樣樣本的示意圖。對于時間上受限制的連續(xù)信號f(t)（即當│t│T時,f(t)=0,這里T=T2T1是信號的持續(xù)時間），若其頻譜為F（ω）,則可在頻域上用一系列離散的采樣值 （21）采樣值來表示,只要這些采樣點的頻率間隔 （22） 采樣頻率采樣頻率，也稱為采樣速度或者采樣率，定義了每秒從連續(xù)信號中提取并組成離散信號的采樣個數(shù)，它用赫茲（Hz）來表示。通俗的講采樣頻率是指計算機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)量標準。 采樣頻率的常用的表示符號是 fs。采樣頻率越高，即采樣的間隔時間越短，則在單位時間內(nèi)計算機得到的聲音樣本數(shù)據(jù)就越多，對聲音波形的表示也越精確。這就是說采樣頻率是衡量聲卡采集、記錄和還原聲音文件的質(zhì)量標準。無論采樣頻率如何，理論上來說采樣的位數(shù)決定了音頻數(shù)據(jù)最大的力度范圍。采樣位數(shù)越多則捕捉到的信號越精確。顯然采樣率越高，計算機攝取的圖片越多，對于原始音頻的還原也越加精確。到目前為止，已經(jīng)比較成熟的去噪方法比較典型的有切比雪夫去噪法、雙線性變換去噪法、窗函數(shù)去噪法、譜相減去噪法、巴特沃茲去噪法等有名的去噪方法。（1）譜相減算法去噪法在我們的日常交流和語音通信系統(tǒng)中，加性寬帶噪聲嚴重影響了語音質(zhì)量和可懂度。譜相減語音增強算法的核心是噪聲檢測和譜減規(guī)則。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。最后通過大量的仿真實驗，驗證了所研究的幾種改進算法都能有效地提高增強效果。下面著重講解本論文采用的兩種方法。FPGA有著規(guī)整的內(nèi)部邏輯陣列和豐富的連線資源，特別適合于數(shù)字信號處理任務，相對于串行運算為主導的通用DSP芯片來說，其并行性和可擴展性更好，利用FPGA乘累加的快速算法，可以設計出高速的FIR數(shù)字濾波器。 設FIR濾波器的單位沖激響應h (n)為一個N點序列，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）階極點在z = 0處，有（N—1）個零點位于有限z平面的任何位置。將轉(zhuǎn)置定理用于可得到的轉(zhuǎn)置直接型結(jié)構(gòu)。若N為偶數(shù)，則N—1為奇數(shù)，故系數(shù)B2K中有一個為零，這是因為，這時有奇數(shù)個根，其中復數(shù)根成共軛對必為偶數(shù)，必然有奇數(shù)個實根。 這種結(jié)構(gòu)的每一節(jié)控制一對零點，因而再需要控制傳輸零點時，可以采用它。 (3)IIR濾波器去噪法IIRnfinite Impulse Response)數(shù)字濾波器，又名“無限脈沖響應數(shù)字濾波器”，或“遞歸濾波器”。IIR數(shù)字濾波器的設計利用 MATALAB工具箱分析工具(FDATool)可以很方便地設計出符合應用要求的未經(jīng)量化的IIR數(shù)字濾波器。 IIR數(shù)字濾波器的設計步驟由于采用了級聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此如何將濾波器的每一個極點和零點相組合，從而使得數(shù)字濾波器輸出所含的噪聲最小是個十分關鍵的問題。 首先計算整體傳遞函數(shù)的零極點； 選取具有最大幅度的極點以及距離它最近的零點，使用它們組成一個二階基本節(jié)的傳遞函數(shù)； 對于剩下的極點和零點采用與相類似的步驟，直至形成所有的二階基本節(jié)。 獲得最優(yōu)IIR數(shù)字濾波器系數(shù)：為了設計出可用FPGA實現(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)進行量化，即用一個固定的字長加以表示。為了獲得最優(yōu)的濾波器系數(shù)，采用以下步驟進行量化。 除了系數(shù)存在量化誤差，數(shù)字濾波器運算過程中有限字長效應也會造成誤差，因此對濾波器中乘法器、加法器及寄存器的數(shù)據(jù)寬度要也進行合理的設計，以防止產(chǎn)生極限環(huán)現(xiàn)象和溢出振蕩。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。自己錄入“畢業(yè)設計聲音文件”語音信號，然后保存在MATLAB文件夾里面，命名為“”。 原始語音信號頻譜分析及仿真在Matlab中使用Wavread函數(shù)，可得出信號的采樣頻率為22500，并且聲音是單聲道的。采集數(shù)據(jù)并畫出波形圖。下面介紹這些函數(shù)。函數(shù)的一種調(diào)用格式：y=fft(x)。且和x相同長度。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。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。 用MATLAB工具箱函數(shù)fft進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點的復數(shù)序列，其點n=N/2+1對應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。（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。 [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3圖3圖3圖34） 加噪語音信號頻譜分析及仿真 前面已經(jīng)介紹了MATLAB軟件相關知識，那么我們怎么在NATLAB平臺上實現(xiàn)對一段原始語音信號加入一個隨機噪聲信號呢？atlab函數(shù)randn：產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機數(shù)或矩陣的函數(shù)。 用法：Y = randn(n)返回一個n*n的隨機項的矩陣。 Y = randn(m,n) 或 Y = randn([m n]) 返回一個m*n的隨機項矩陣。 randn返回一個每次都變化的數(shù)量。39。 sound(y,fs)n=length(y)y_p=fft(y,n)。figure(1)subplot(2,1,1)。title(39。)。時間軸39。幅值A39。plot(f,abs(y_p(1:n/2)))。原始語音信號采樣后的頻譜圖39。xlabel(39。)。頻率幅值39。L=