1、語音信號去噪語音信號去噪 數字濾波器的設計數字濾波器的設計答答 辯辯 人：人：蔣偉蔣偉指導教師：指導教師：金彩虹金彩虹主要內容主要內容 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. 結論結論3. 數字濾波器的設計數字濾波器的設計 摻雜的噪聲不但降低了語音質量和語音的可摻雜的噪聲不但降低了語音質量和語音的可懂度，嚴重時將導致不可預知的不良效果，所懂度，嚴重時將導致不可預知的不良效果，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。可避免的會受到外界環(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音信號時域波形語音信號時域波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.時域范圍內的隨機性、短時間的穩(wěn)定性。時域范圍內的隨機性、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。內。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，導致原有信號聽著比較模糊。是很刺耳很不舒適的噪音，導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. 數字濾波器的設計數字濾波器的設計FIR數字濾波器的參數如下：數字濾波器的參數如下：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)數最小的

5、原則滿足要求，若再考慮從濾波器節(jié)數最小的原則出發(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. 數字濾波器的設計數字濾波器的設計(1) 由給定的指標確定窗函數和長度由給定的指標確定窗函數和長度NFIR濾波器的窗函數設計法濾波器的窗函數設計法(4) 求濾波器的單位取樣響應求濾波器的單位取樣響應h(n)102/ ) 1( N deenhjnwjwwdcc2110102 .0sinnn nRnnnnnhnhd2110cos5 . 05 . 010102 . 0sin3. 數字濾波器的設計數字濾波器的設計(2)

6、 確定時延值確定時延值(3) 求理想的單位脈沖響應求理想的單位脈沖響應FIR濾波器的窗函數設計法濾波器的窗函數設計法濾波器的編程實現濾波器的編程實現按此要求設計的按此要求設計的FIR數字低通濾波器的歸一化頻率如下數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. 數字濾波器的設計數字濾波器的設計用設計的濾波器對加噪語音信號進行濾波除噪用設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，符合設計濾除高頻噪音保留低頻原始語音信號的特點。符合設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，這說明已經濾除高頻信號，使語音聽著不再尖銳刺耳，這說明已經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果。這是濾除了高頻噪音保留了低頻語音信號的結果。 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. 結論結論 文中先利用窗函數法來設計文中先利用窗函數法來設計FIR數字濾波數字濾波器，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