語(yǔ)音信號(hào)去噪_——數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)PPT

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

2、息的重要語(yǔ)音是人類獲取知識(shí)和各種各樣信息的重要手段和最初來源，但在獲取語(yǔ)音的過程中，不手段和最初來源，但在獲取語(yǔ)音的過程中，不可避免的會(huì)受到外界環(huán)境的干擾和影響?？杀苊獾臅?huì)受到外界環(huán)境的干擾和影響。2. 語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理 將話筒接入計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音輸入插口上，按下將話筒接入計(jì)算機(jī)的語(yǔ)音輸入插口上，按下錄音按鈕錄音按鈕,錄制一段語(yǔ)音信號(hào)錄制一段語(yǔ)音信號(hào),如下圖如下圖1所示。所示。圖圖1 語(yǔ)音信號(hào)的采集語(yǔ)音信號(hào)的采集語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域波形和信號(hào)頻譜圖和信號(hào)頻譜圖語(yǔ)音信號(hào)有兩個(gè)特點(diǎn)：語(yǔ)音信號(hào)有兩個(gè)特點(diǎn)：1.時(shí)域范圍內(nèi)的隨機(jī)性、短時(shí)間的穩(wěn)定性。時(shí)域范圍內(nèi)的隨機(jī)性、短時(shí)間的

3、穩(wěn)定性。2.語(yǔ)音頻譜范圍在語(yǔ)音頻譜范圍在3003400Hz內(nèi)。內(nèi)。2. 語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域、頻譜分析語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域、頻譜分析2. 語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音經(jīng)低通濾波器后語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜圖 高頻成分被濾除，信號(hào)頻率在300200Hz之間采用漢納窗設(shè)計(jì)低通濾波器 語(yǔ)音信號(hào)加噪與頻譜分析語(yǔ)音信號(hào)加噪與頻譜分析 加噪后的語(yǔ)音信號(hào)在幅度加噪后的語(yǔ)音信號(hào)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(yǔ)音信號(hào)顯得更加緊湊。語(yǔ)音信號(hào)顯得更加緊湊。圖圖4 加噪后語(yǔ)音信號(hào)加噪后語(yǔ)音信號(hào)2. 語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)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(hào)聽著比較模糊。是很刺耳很不舒適的噪音，導(dǎo)致原有信號(hào)聽著比較模糊。加噪前后語(yǔ)音信號(hào)頻譜對(duì)比圖如下所示加噪前后語(yǔ)音信號(hào)頻譜對(duì)比圖如下所示圖圖5 加噪前后語(yǔ)音信號(hào)頻譜對(duì)比圖加噪前后語(yǔ)音信號(hào)頻譜對(duì)比圖2. 語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理語(yǔ)音信號(hào)的采集與處理3. 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(1) 由給定的指標(biāo)確定窗函數(shù)和長(zhǎng)度由給定的指標(biāo)確定窗函數(shù)和長(zhǎng)度NFIR濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)(2)

6、 確定時(shí)延值確定時(shí)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(jì)法濾波器的窗函數(shù)設(shè)計(jì)法濾波器的編程實(shí)現(xiàn)濾波器的編程實(shí)現(xiàn)按此要求設(shè)計(jì)的按此要求設(shè)計(jì)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(jì)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)用設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行濾波除噪用設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)加噪語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)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(hào)，保留低頻語(yǔ)音信號(hào)，該低通濾波器濾除高頻信號(hào)，保留低頻語(yǔ)音信號(hào)，符合設(shè)計(jì)濾除高頻噪音保留低頻原始語(yǔ)音信號(hào)的特點(diǎn)。符合設(shè)計(jì)濾除高頻噪音保留低頻原始語(yǔ)音

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