语音信号滤波去噪.doc

设计的目的和意义 数字滤波器和快速傅立叶变换(FFT)等是语音信号数字处理的理论和技术基础，是20世纪60年代形成的一系列数字信号处理的理论和算法。在数字信号处理中,滤波器的设计占有极其重要的地位。而其中，FIR数字滤波器和IIR数字滤波器是重要组成部分。Matlab具有功能强大、简单易学、编程效率高等特点,深受广大科技工作者的喜爱。特别是Matlab中还具有信号分析工具箱,所以对于使用者，不需要具备很强的编程能力,就可以方便地进行信号分析、处理和设计。利用Matlab中的信号处理工具箱，可以快速有效的设计各种数字滤波器。本论文基于Matlab语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的相关理论知识，对加噪声语音信号进行时域、频域分析并滤波。而后通过理论推导得出相应结论，再利用Matlab作为编程工具进行计算机实现工作。 本次课程设计的课题为《基于DSP的语音信号滤波去噪》，运用麦克风采集一段语音信号，绘制波形并观察其频谱，给定相应技术指标，用一个满足指标的，对该语音信号进行滤波去噪处理，比较滤波前后的波形和频谱并进行分析，根据结果和学过的理论得出合理的结论。 （2-）2.1所示： 图2.1 巴特沃兹filter 振幅平方函数 过渡带：通带→阻带间过渡的频率范围，Ωc：截止频率。 理想滤波器的过渡带为Ω，阻带|H(jΩ)|=0，通带内幅度|H(jΩ)|=常数，H(jΩ)线性相?位。通带内，分母Ω/Ωc1,相应(Ω/Ωc)2N随N的增加而趋于0，A(2)→1，/Ωc1，N的增加，Ωe/Ωc1，所以A(Ω2)快速下降。 Ω=Ωc时， ，幅度衰减 ，相当于3bd衰减点。 振幅平方函数的极点可写成如式2-2： Ha(-s).Ha(s)= （2-2） 可分解为2N个一次因式令分母为零，→ 可见，Butterworth 滤波器的振幅平方函数有2N个极点，它们均匀对称地分布在|s|=Ωc的圆周上。 2.2 脉冲响应不变法 如果从模拟到数字滤波器我们想要保留脉冲响应的形状，那么就得到一种方法称为脉冲不变响应法的变换方法。 脉冲响应不变法是从滤波器的脉冲响应出发，使数字滤波器的单位脉冲响应序h(n)模仿模拟滤波去的冲击响应ha(t)，使h(n)正好等于ha(t)的采样值，即 h(n)=ha(nT) （2-3） T为采样周期。如以Ha(s)及H(z)分别表示ha(t)的拉式变换及h(n)的z变换，即 Ha(s)=L[ha(t)] （2-4） H(z)=Z[h(n)] （2-5） 则根据采样序列z变换与模拟信号拉式变换的关系，得： （2-6） 上式表明，采样脉冲响应不变法将模拟滤波器变换为数字滤波器时，它所完成的S平面到Z平面的变换，正是以前讨论的拉式变换到Z变换的标准变换，即首先对Ha(s)作周期严拓，然后再经过z=est的映射关系映射到Z平面上。 应当指出，Z=est的映射关系表明，S平面上每一条宽为2pi/T的横带部分，都将重叠地映射到Z平面的整个全部平面上。每一横带的左半部分映射到Z平面单位圆以内，每一横带的右半部分映射到Z平面单位圆以外，jjΩ轴上的每一段2pi/T都应于绕单位圆一周，如下图2.2所示： 图2.2 脉冲响应不变法的映射关系 Z=est的映射关系反映的是Ha(s)的周期严拓与H(z)的关系，而不是Ha(s)b本身与H(z)的关系，因此，使用脉冲响应不变法时，从Ha(s)到H(z)并没有一个由S平面到Z平面的简单代数映射关系，即没有一个s=f(z)的代数关系式。另外，数字滤波器的频响也不是简单的重现模拟滤波器的频响，而是模拟滤波器频响的周期严拓，周期为ΩS=2π/T=2πfs，即 （2-7） 三、具体设计步骤 (1). 语音信号的采集及分析 在我的电脑中通过有哪些信誉好的足球投注网站，找到Windows关机.wav文件，并命名为off.wav，粘贴至C:\MATLAB6p5p1\work目录下。 画出语音信号的时域波形频域幅度谱： [y,Fs,bits] = wavread(off.wav); sound (y,Fs,bits) plot(y);title(时域波形) t=(1:16000)/8000;plot(t,y);xlabel(t);ylabel(y); (时域波形); 图3.1时域波形 Y=fft(y); magY=abs(Y);angY=angle(Y); w=(1:16000)/16000*2*pi; plot(w/pi,magY); 图3.2频域幅度谱 (2). 给原始信