語音信號去噪——數(shù)字濾波器的設(shè)計PPT

1、語音信號去噪語音信號去噪 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計答答 辯辯 人：蔣偉人：蔣偉指導(dǎo)教師：金彩虹指導(dǎo)教師：金彩虹主要內(nèi)容主要內(nèi)容 1. 研究目的和意義研究目的和意義2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理4. 語音信號除噪語音信號除噪5. 結(jié)論結(jié)論3. 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計 摻雜的噪聲不但降低了語音質(zhì)量和語音的可摻雜的噪聲不但降低了語音質(zhì)量和語音的可懂度，嚴(yán)重時將導(dǎo)致不可預(yù)知的不良效果，所懂度，嚴(yán)重時將導(dǎo)致不可預(yù)知的不良效果，所以，研究語音信號的除噪具有實際的意義。以，研究語音信號的除噪具有實際的意義。 1. 研究目的和意義研究目的和意義 語音是人類獲取知識和各種各樣信

2、息的重要語音是人類獲取知識和各種各樣信息的重要手段和最初來源，但在獲取語音的過程中，不手段和最初來源，但在獲取語音的過程中，不可避免的會受到外界環(huán)境的干擾和影響?？杀苊獾臅艿酵饨绛h(huán)境的干擾和影響。2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理 將話筒接入計算機的語音輸入插口上，按下將話筒接入計算機的語音輸入插口上，按下錄音按鈕錄音按鈕,錄制一段語音信號錄制一段語音信號,如下圖如下圖1所示。所示。圖圖1 語音信號的采集語音信號的采集語語音信號時域波音信號時域波形形和信號頻譜圖和信號頻譜圖語音信號有兩個特點：語音信號有兩個特點：1.時域范圍內(nèi)的隨機性、短時間的穩(wěn)定性。時域范圍內(nèi)的隨機性、短時間的

3、穩(wěn)定性。2.語音頻譜范圍在語音頻譜范圍在3003400Hz內(nèi)。內(nèi)。2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理語音信號的時域、頻譜分析語音信號的時域、頻譜分析2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理語音經(jīng)低通濾波器后語音信號的時域波形和頻譜圖 高頻成分被濾除，信號頻率在300200Hz之間采用漢納窗設(shè)計低通濾波器 語音信號加噪與頻譜分析語音信號加噪與頻譜分析 加噪后的語音信號在幅度加噪后的語音信號在幅度0附近多出了高頻成分，使附近多出了高頻成分，使語音信號顯得更加緊湊。語音信號顯得更加緊湊。圖圖4 加噪后語音信號加噪后語音信號2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理 加噪后頻譜在

4、加噪后頻譜在3.8KHz處多出高頻脈沖成分，聽覺上處多出高頻脈沖成分，聽覺上是很刺耳很不舒適的噪音，導(dǎo)致原有信號聽著比較模糊。是很刺耳很不舒適的噪音，導(dǎo)致原有信號聽著比較模糊。加噪前后語音信號頻譜對比圖如下所示加噪前后語音信號頻譜對比圖如下所示圖圖5 加噪前后語音信號頻譜對比圖加噪前后語音信號頻譜對比圖2. 語音信號的采集與處理語音信號的采集與處理3. 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計FIR數(shù)字濾波器的參數(shù)如下：數(shù)字濾波器的參數(shù)如下：通帶截止頻率通帶截止頻率=0.2阻帶衰減阻帶衰減As40 dB過渡帶寬度過渡帶寬度40dB，漢明窗和漢寧窗都，漢明窗和漢寧窗都滿足要求，若再考慮從濾波器節(jié)數(shù)最小的

5、原則滿足要求，若再考慮從濾波器節(jié)數(shù)最小的原則出發(fā)，這里選用漢寧窗。出發(fā)，這里選用漢寧窗。 ,208,4 . 0Nw)()16cos(1 5 . 0)(21nRnn也可取也可取N=213. 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計(1) 由給定的指標(biāo)確定窗函數(shù)和長度由給定的指標(biāo)確定窗函數(shù)和長度NFIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計法濾波器的窗函數(shù)設(shè)計法(4) 求濾波器的單位取樣響應(yīng)求濾波器的單位取樣響應(yīng)h(n)102/ ) 1( N deenhjnwjwwdcc2110102 .0sinnn nRnnnnnhnhd2110cos5 . 05 . 010102 . 0sin3. 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計(2)

6、 確定時延值確定時延值(3) 求理想的單位脈沖響應(yīng)求理想的單位脈沖響應(yīng)FIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計法濾波器的窗函數(shù)設(shè)計法濾波器的編程實現(xiàn)濾波器的編程實現(xiàn)按此要求設(shè)計的按此要求設(shè)計的FIR數(shù)字低通濾波器的歸一化頻率如下數(shù)字低通濾波器的歸一化頻率如下 圖圖6 頻率特性曲線頻率特性曲線3. 數(shù)字濾波器的設(shè)計數(shù)字濾波器的設(shè)計用設(shè)計的濾波器對加噪語音信號進行濾波除噪用設(shè)計的濾波器對加噪語音信號進行濾波除噪圖圖7 頻率特性曲線頻率特性曲線 該低通濾波器濾除高頻信號，保留低頻語音信號，該低通濾波器濾除高頻信號，保留低頻語音信號，符合設(shè)計濾除高頻噪音保留低頻原始語音信號的特點。符合設(shè)計濾除高頻噪音保留低頻原始語音

7、信號的特點。4. 語音信號除噪語音信號除噪 加噪語音通過該低通濾波器之后，保留了低頻信號，加噪語音通過該低通濾波器之后，保留了低頻信號，濾除高頻信號，使語音聽著不再尖銳刺耳，這說明已經(jīng)濾除高頻信號，使語音聽著不再尖銳刺耳，這說明已經(jīng)達到了濾除高頻噪音信號的目的。達到了濾除高頻噪音信號的目的。4. 語音信號除噪語音信號除噪圖圖8 濾波前后語音信號頻譜的比較濾波前后語音信號頻譜的比較 由該對比波形得知，濾波前后的信號密度明顯減小，由該對比波形得知，濾波前后的信號密度明顯減小，這是濾除了高頻噪音保留了低頻語音信號的結(jié)果。這是濾除了高頻噪音保留了低頻語音信號的結(jié)果。 圖圖9 濾波前后信號的波形比較濾波前后信號的波形比較4. 語音信號除噪語音信號除噪5. 結(jié)論結(jié)論 文中先利用窗函數(shù)法來設(shè)計文中先利用窗函數(shù)法來設(shè)計FIR數(shù)字濾波數(shù)字濾波器，然后用該濾波器對加噪后的語音信號進器，然后用該濾波器對加噪后的語音信號進行除噪，最后用行除噪，最后用Matlab仿真說明所設(shè)