基于Matlab的小波变换多阈值语音去噪算法及GUI界面实现

摘要：随着语音信号处理技术的快速发展，语音去噪在通信、语音识别和音频分析等领域得到了广泛应用。传统的语音去噪方法常常面临噪声与有用信号难以区分的问题。为了克服这一挑战，本文提出了一种基于小波变换的语音去噪算法，并结合软阈值、硬阈值和软硬折中阈值方法，设计并实现了一个MATLAB GUI系统，以便直观地展示去噪效果并进行实时调整。

环境配置

开发工具：Matlab R2020b
操作系统：Windows 11

硬件配置

表1 惠普(HP)暗影精灵10台式整机配置

该系统硬件配置如上，如果您的电脑配置低于下述规格，运行速度可能会与本系统的存在差异，请注意。

项目概述

语音信号在采集与传输过程中常受到噪声干扰，影响语音质量及后续应用的准确性。小波变换因其时频局部化特性成为信号去噪的重要方法。针对传统软阈值与硬阈值去噪方法的不足，本文提出了一种基于MATLAB的小波变换多阈值语音去噪系统，结合软阈值、硬阈值与软硬折中阈值三种策略，提升去噪性能。

本方法首先对带噪语音信号进行高斯噪声叠加，并使用db3小波基进行五层分解。基于细节系数的统计特性，自适应计算阈值，分别应用三种去噪方法。通过MATLAB GUI实现了去噪信号的实时显示和信噪比（SNR）、均方根误差（RMSE）等指标的计算。

实验结果表明，软硬折中阈值方法在信噪比提升和细节保留方面优于单一阈值方法。该系统结构简单，效果显著，具有较高的应用价值。

系统设计

本系统基于数字基带通信模型，采用模块化设计，涵盖信源编码、脉冲成形、信道传输、接收滤波和判决恢复等完整流程。通过 MATLAB GUI 集成四种常见基带码型（单极性不归零码、单极性归零码、双极性不归零码、双极性归零码），用户可灵活选择并配置参数。发送端利用升余弦滤波器进行带限处理，抑制码间串扰；信道部分通过 AWGN 模型模拟噪声；接收端则采用匹配滤波、抽样和阈值判决恢复比特信息。系统提供信号波形、功率谱密度、眼图和误码率等分析，帮助用户评估不同码型的通信性能，结构清晰、功能完备，为教学与实验研究提供了直观的仿真平台。

图1 系统整体流程图

运行展示

图2 基于MATLAB的小波变换语音去噪系统（初始界面）

图3 基于MATLAB的小波变换语音去噪系统（去噪后的结果）