语音信号去噪——数字滤波器的设计PPT

1、语音信号去噪语音信号去噪 数字滤波器的设计数字滤波器的设计答答 辩辩 人：蒋伟人：蒋伟指导教师：金彩虹指导教师：金彩虹主要内容主要内容 1. 研究目的和意义研究目的和意义2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理4. 语音信号除噪语音信号除噪5. 结论结论3. 数字滤波器的设计数字滤波器的设计 掺杂的噪声不但降低了语音质量和语音的可掺杂的噪声不但降低了语音质量和语音的可懂度，严重时将导致不可预知的不良效果，所懂度，严重时将导致不可预知的不良效果，所以，研究语音信号的除噪具有实际的意义。以，研究语音信号的除噪具有实际的意义。 1. 研究目的和意义研究目的和意义 语音是人类获取知识和各种各样信

2、息的重要语音是人类获取知识和各种各样信息的重要手段和最初来源，但在获取语音的过程中，不手段和最初来源，但在获取语音的过程中，不可避免的会受到外界环境的干扰和影响。可避免的会受到外界环境的干扰和影响。2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理 将话筒接入计算机的语音输入插口上，按下将话筒接入计算机的语音输入插口上，按下录音按钮录音按钮,录制一段语音信号录制一段语音信号,如下图如下图1所示。所示。图图1 语音信号的采集语音信号的采集语语音信号时域波音信号时域波形形和信号频谱图和信号频谱图语音信号有两个特点：语音信号有两个特点：1.时域范围内的随机性、短时间的稳定性。时域范围内的随机性、短时间的

3、稳定性。2.语音频谱范围在语音频谱范围在3003400Hz内。内。2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理语音信号的时域、频谱分析语音信号的时域、频谱分析2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理语音经低通滤波器后语音信号的时域波形和频谱图 高频成分被滤除，信号频率在300200Hz之间采用汉纳窗设计低通滤波器 语音信号加噪与频谱分析语音信号加噪与频谱分析 加噪后的语音信号在幅度加噪后的语音信号在幅度0附近多出了高频成分，使附近多出了高频成分，使语音信号显得更加紧凑。语音信号显得更加紧凑。图图4 加噪后语音信号加噪后语音信号2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理 加噪后频谱在

4、加噪后频谱在3.8KHz处多出高频脉冲成分，听觉上处多出高频脉冲成分，听觉上是很刺耳很不舒适的噪音，导致原有信号听着比较模糊。是很刺耳很不舒适的噪音，导致原有信号听着比较模糊。加噪前后语音信号频谱对比图如下所示加噪前后语音信号频谱对比图如下所示图图5 加噪前后语音信号频谱对比图加噪前后语音信号频谱对比图2. 语音信号的采集与处理语音信号的采集与处理3. 数字滤波器的设计数字滤波器的设计FIR数字滤波器的参数如下：数字滤波器的参数如下：通带截止频率通带截止频率=0.2阻带衰减阻带衰减As40 dB过渡带宽度过渡带宽度40dB，汉明窗和汉宁窗都，汉明窗和汉宁窗都满足要求，若再考虑从滤波器节数最小的

5、原则满足要求，若再考虑从滤波器节数最小的原则出发，这里选用汉宁窗。出发，这里选用汉宁窗。 ,208,4 . 0Nw)()16cos(1 5 . 0)(21nRnn也可取也可取N=213. 数字滤波器的设计数字滤波器的设计(1) 由给定的指标确定窗函数和长度由给定的指标确定窗函数和长度NFIR滤波器的窗函数设计法滤波器的窗函数设计法(4) 求滤波器的单位取样响应求滤波器的单位取样响应h(n)102/ ) 1( N deenhjnwjwwdcc2110102 .0sinnn nRnnnnnhnhd2110cos5 . 05 . 010102 . 0sin3. 数字滤波器的设计数字滤波器的设计(2)

6、 确定时延值确定时延值(3) 求理想的单位脉冲响应求理想的单位脉冲响应FIR滤波器的窗函数设计法滤波器的窗函数设计法滤波器的编程实现滤波器的编程实现按此要求设计的按此要求设计的FIR数字低通滤波器的归一化频率如下数字低通滤波器的归一化频率如下 图图6 频率特性曲线频率特性曲线3. 数字滤波器的设计数字滤波器的设计用设计的滤波器对加噪语音信号进行滤波除噪用设计的滤波器对加噪语音信号进行滤波除噪图图7 频率特性曲线频率特性曲线 该低通滤波器滤除高频信号，保留低频语音信号，该低通滤波器滤除高频信号，保留低频语音信号，符合设计滤除高频噪音保留低频原始语音信号的特点。符合设计滤除高频噪音保留低频原始语音

7、信号的特点。4. 语音信号除噪语音信号除噪 加噪语音通过该低通滤波器之后，保留了低频信号，加噪语音通过该低通滤波器之后，保留了低频信号，滤除高频信号，使语音听着不再尖锐刺耳，这说明已经滤除高频信号，使语音听着不再尖锐刺耳，这说明已经达到了滤除高频噪音信号的目的。达到了滤除高频噪音信号的目的。4. 语音信号除噪语音信号除噪图图8 滤波前后语音信号频谱的比较滤波前后语音信号频谱的比较 由该对比波形得知，滤波前后的信号密度明显减小，由该对比波形得知，滤波前后的信号密度明显减小，这是滤除了高频噪音保留了低频语音信号的结果。这是滤除了高频噪音保留了低频语音信号的结果。 图图9 滤波前后信号的波形比较滤波前后信号的波形比较4. 语音信号除噪语音信号除噪5. 结论结论 文中先利用窗函数法来设计文中先利用窗函数法来设计FIR数字滤波数字滤波器，然后用该滤波器对加噪后的语音信号进器，然后用该滤波器对加噪后的语音信号进行除噪，最后用行除噪，最后用Matlab仿真说明所设