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信号检测与处理试验报告（二） 题目:有噪声语音信号降噪处理 班级：2011级控制工程 姓名：耿翔 学号：2011331110101 日期：2012年5月25日 目录 1 绪论 1 2 课程设计内容 1 3 课程设计的具体实现 2 3.1 语音信号的采集 2 3.2 语音信号的时频分析 2 3.3 语音信号加噪与频谱分析 3 3.4 设计FIR数字滤波器 4 3.5 用滤波器对加噪语音信号进行滤波 8 3.6 比较滤波前后语音信号的波形及频谱 8 3.7回放语音信号 11 4小结 12 1 绪论 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数值计算的方法对信号进行采集、抽样、变换、综合、估值与识别等加工处理，借以达到提取信息和便于应用的目的。它在语音、雷达、图像、系统控制、通信、航空航天、生物医学等众多领域都获得了极其广泛的应用。具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等优点。 滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，FIR数字滤波器和IIR滤波器是滤波器设计的重要组成部分。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。课题基于MATLAB有噪音语音信号处理的设计与实现，综合运用数字信号处理的理论知识对加噪声语音信号进行时域、频域分析和滤波。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。 FIR滤波器结构上主要是非递归结构，没有输出到输入的反馈系统函数H (z)在处收敛，极点全部在z = 0处（因果系统）FIR数字滤波器的幅频特性精度较之于IIR数字滤波器低，但是线性相位，就是不同频率分量的信号经过fir滤波器后他们的时间差不变，这是很好的性质。FIR数字滤波器是有限的单位响应也有利于对数字信号的处理，便于编程，用于计算的时延也小，这对实时的信号处理很重要。 FIRMATLAB软件及信号处理工具箱的不断完善，MATLAB很快成为应用学科等领域不可或缺的基础软件。它可以快速有效地实现数字滤波器的设计、分析和仿真，极大地减轻了工作量,有利于滤波器设计的最优化。 2 课程设计内容 记录一段实际运行中的机器振动信号，或某些设备的实际响应信号。分析噪音特征， 为其设计一种选频数字滤波进行降噪处理。说明设计参数的确定思路和具体实现方法， 计算降噪前后的信噪比变化。 3 课程设计的具体实现 3.1 语音信号的采集 利用PC 机上的声卡和WINDOWS 操作系统可以进行数字信号的采集。将话筒输入计算机的语音输入插口上,启动录音机。按下录音按钮,接着对话筒说话“语音信号处理”,说完后停止录音,屏幕左侧将显示所录声音的长度。点击放音按钮,可以实现所录音的重现。以文件名“speech”保存入g :\ MATLAB \ work 中。可以看到,文件存储器的后缀默认为. wav ,这是WINDOWS 操作系统规定的声音文件存的标准。 3.2 语音信号的时频分析 利用MATLAB中的wavread”命令来读入（采集）语音信号，将它赋值给某一向量。Wavread 函数几种调用格式。 （1）y=wavread（file） 功能说明：读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。 （2）[y,fs,nbits]=wavread(file) 功能说明：采样值放在向量y中，fs表示采样频率（hz），nbits表示采样位数。 （3）y=wavread（file，N） 功能说明：读取钱N点的采样值放在向量y中。 （4）y=wavread（file，[N1,N2]） 功能说明：读取从N1到N2点的采样值放在向量y中。 接下来，对语音信号OriSound.wav进行采样。其程序如下： [y,fs,nbits]=wavered (‘OriSound’); %把语音信号加载入Matlab 仿真软件平台中 然后，画出语音信号的时域波形，再对语音信号进行频谱分析。MATLAB提供了快速傅里叶变换算法FFT计算DFT的函数fft,其调用格式如下： Xk=fft(xn,N) 参数xn为被变换的时域序列向量，N是DFT变换区间长度，当N大于xn的长度时，fft函数自动在xn后面补零。，当N小于xn的长度时，fft函数计算xn的前N个元素，忽略其后面的元素。 在本次设计中，我们利用fft对语音信号进行快速傅里叶变换，就可以得到信号的频谱特性。其程序如下： [y,fs,nbits]=wavread (OriSound); sound(y,fs,nbits); %回放语音信号 N= length (y) ; %求出语音信号的长度 Y=fft(y,N); %傅里叶变换 subplot(2,1,1); plot(y);title(原始信号波形); subpl