基于MATLAB的语音去噪处理系统

MATLAB实现语音去噪:设计与实验分析
本文详细介绍了如何在MATLAB环境下设计IIR和FIR滤波器,以及利用这些滤波器对语音信号进行去噪处理。通过实验步骤,包括语音录制、谱分析、加噪和滤波,展示了MATLAB在数字信号处理中的应用。实验结果显示,滤波器能够有效减少高于1500Hz的噪声,提高语音清晰度。

一.滤波器的简述

在MATLAB环境下IIR数字滤波器和FIR数字滤波器的设计方 法即实现办法,并进行图形用户界面设计,以显示所介绍迷你滤波器的设计特性。

在无线脉冲响应(IIR)数字滤波器设计中,先进行模拟滤波器的设计,然后进行模拟数字滤波器转换,即采取脉冲响应不变法及双线性Z变更法设计数字滤波器,最后进行滤波器的频带转换。在有限脉冲响应(FIR)数字滤波器设计中,讨论了FIR线性相位滤波的特点和用窗口函数设计FIR数字滤波器两个问题。两类滤波器整个过程都是依照理论阐发、编程设计、集体实现的步调进行的。 为便利阐发直观者直观、形象、便利的阐发滤波器的特性,立异的设计出图形用户界面滤波器阐发系统。整个系统分为两个界面,其内容主要包含四个部分:System(系统)、Analysis(阐发)、Tool(工具)、Help(帮忙)。

数字滤波在DSP中占有重要位置。数字滤波器按实现的网络结构或者从单位脉冲响应,分为IIR(无限脉冲响应)和FIR(有限脉冲响应)滤波器。如果IRR滤波器和FIR滤波器具有相同的性能,那么通常IIR滤波器可以用较低的阶数获得高的选择性,执行速度更快,所有的存储单位更少,所以既经济又高效。

二.设计要求

1.在matlab平台上录制一段语音信号;

2.完成语音信号的谱阐发;

3.对语音信号进行加噪以及加噪后信号的谱阐发;

4.选择合适的滤波器进行滤波,确定相关指标;

5.实现滤波过程,显示滤波后的结果,并进行谱阐发。

三.实验内容与步调

  1. 语音信号的录入

掀开matlab平台,先使用R=audiorecorder(44100,16,2)函数创建一个保管音频信息的对象,其中44100暗示采样频率为44100Hz,16暗示用16位存储,2暗示两通道。再使用record(R)开始录音,对着电脑麦克风收集声音,录入的音频内容为“MATLAB的课程年夜作业”。stop(R)语句停止录入。然后将音频信息以数字矩阵存储。最后使用wavwrite函数保管这段音频。

原始语音

R=audiore

matlab 语音信号处理语音学与数字信号处理技术相结合的交叉学科,课题在这里不讨论语音学,而是将语音当做一种特殊的信号,即一种“复杂向量”来看待。也就是说,课题更多的还是体现了数字信号处理技术[1]。数字信号处理技术主要研究离散线性时不变系统,数字滤波和频谱分析是它的的两个主要分支。数字滤波(Digital filter),即在形形色色的信号中提取所需信号,抑制不必要的干扰。数字滤波器可以在时域实现也可以在频域实现,主要有两种类型;无限长冲击数字滤波器(IIR)和有限长冲击数字滤波器(FIR)。频谱分析(SA,Spectrum Analysis),对各种信号进行频域上的加工处理,其核心内容是快速傅里叶变换(FFT),分析的结果是一频率为坐标的各种物理量的谱线和曲线[2]。从课题的中心来看,课题“基于MATLAB的有语音信号处理”是希望将数字信号处理技术应用于某一实际领域,这里就是指对语音及加处理。作为存储于计算机中的语音信号,其本身就是离散化了的向量,我们只需将这些离散的量提取来,就可以对其进行处理了。这一过程的实现,用到了处理数字信号的强有力工具MATLAB[3]。MATLAB是矩阵实验室(Matrix Laboratory)的简称,是美国MathWorks公司品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。它提供了功能齐全的滤波器设计,与信号处理交互式图形用户界面(Interactive graphical user interface),主要包括FDATool和SPATool两种交互式工具,其中FDATool主要用于数字滤波器设计与分析,而SPATool不仅可以设计分析滤波器,而且可以对信号进行时域与频域的分析[4]。通过MATLAB里几个命令函数的调用,很轻易的在实际语音与数字信号的理论之间搭了一座桥。课题的特色在于它将语音信号看作一个向量,于是就把语音数字化了。那么,就可以完全利用数字信号处理的知识来解决语音及加处理问题。我们可以像给一般信号做频谱分析一样,来对语音信号做频谱分析,也可以较容易的用数字滤波器来对语音进行滤波处理。[5]
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