數(shù)字信號(hào)去噪實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、南昌航空大學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告2014年5月13日課程名稱(chēng)： 數(shù)字信號(hào)處理 實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)： 語(yǔ)音信號(hào)的去噪實(shí)驗(yàn) 班級(jí)： 11042219 姓名： 胡楊 指導(dǎo)老師評(píng)定： 簽名： 一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?#160;1、熟悉MATLAB語(yǔ)言的編程方法及MATLAB指令2、 掌握利用MATLAB讀取語(yǔ)音信號(hào)和回放語(yǔ)音信號(hào)的方法3、掌握濾波器的設(shè)計(jì)方法4、理解采樣率和量化級(jí)數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的影響5、設(shè)計(jì)濾波器解決去噪等實(shí)際問(wèn)題二.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 語(yǔ)音及音樂(lè)信號(hào)的采樣、濾波 音樂(lè)信號(hào)處理 三.實(shí)驗(yàn)要求利用電腦的聲卡錄一段語(yǔ)音信號(hào)及音樂(lè)信號(hào)，觀察使用不同采樣率及量化級(jí)數(shù)所得到的信號(hào)的聽(tīng)覺(jué)效果，從而確定

2、對(duì)不同信號(hào)的最佳的采樣率；分析音樂(lè)信號(hào)的采樣率為什么要比語(yǔ)音的采樣率高才能得到較好的聽(tīng)覺(jué)效果。  注意觀察信號(hào)中的噪聲（特別是50hz交流電信號(hào)對(duì)錄音的干擾），設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器去除該噪聲。 四.程序的代碼 f0=50;   %50Hz陷波器 fs=8000; %采樣率8000Hz Ts=1/fs; NLen=40960; %NLen點(diǎn)DFT變換 apha=-2*cos(2*pi*f0*Ts); beta=0.96; b=1 apha

3、60;1; a=1 apha*beta beta2; figure(1);freqz(b,a,NLen,fs);%陷波器特性顯示 x=wavread('voice2_8k_noise.wav');%原信號(hào) y=filter(b,a,x);%陷波器濾波處理   n=1:length(x); m=1:NLen;   xfft=fft(x,NLen);  %對(duì)信號(hào)進(jìn)行頻域變換 xfft=xfft.*conj(xfft)/NLe

4、n; y1=fft(y,NLen); y2=y1.*conj(y1)/NLen; figure(2); %濾除前后的信號(hào)對(duì)比 subplot(2,2,1);plot(n,x);grid; xlabel('Time (s)');ylabel('Amplitude');title('Input signal'); subplot(2,2,3);plot(n,y);grid; xlabel('Time (s)');ylabel('

5、Amplitude');title('Filter output'); subplot(2,2,2);plot(m*fs/NLen,xfft);axis(0 4000 0 0.15);grid; xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Input signal'); subplot(2,2,4);plot(m*fs/NLen,y2);axis(0

6、60;4000 0 0.15);grid; xlabel('Frequency (Hz)');ylabel('Magnitude (dB)');title('Filter output');實(shí)驗(yàn)分析 我分別使用了8k,16k,32k三種采樣率錄制了三段語(yǔ)音信號(hào)，量化級(jí)數(shù)均采用16位，通過(guò)反復(fù)的回放對(duì)比，發(fā)現(xiàn)雖然高于8k的采樣率的聲音更加飽滿(mǎn)，音質(zhì)更佳，但是對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)來(lái)說(shuō)，8k采樣率用于通話(huà)交流系統(tǒng)已經(jīng)足夠了，采樣率的提高對(duì)于音質(zhì)的提升不大，反而需要更大的信道帶寬，得不償失。&

7、#160; 綜上分析，對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)，采用8kHz的采樣率，8位量化電平數(shù)已經(jīng)足以進(jìn)行語(yǔ)音交流。下面是我針對(duì)voice_8k.wav這個(gè)語(yǔ)音信號(hào)，對(duì)其50Hz噪聲進(jìn)行消除的程序。  我首先分析了這個(gè)信號(hào)的時(shí)域和頻域的譜圖，如下圖所示。這段語(yǔ)音信號(hào)的內(nèi)容是“我愛(ài)祖國(guó)天安門(mén)”，從時(shí)域圖來(lái)看，這段信號(hào)大約長(zhǎng)4秒，全程即使在沒(méi)有語(yǔ)音的部分也可以看出有小的上下波動(dòng)，這即是50Hz噪聲信號(hào)加進(jìn)去產(chǎn)生的。再看它的頻譜圖，我用了40960點(diǎn)的DFT變換，由于實(shí)信號(hào)的對(duì)稱(chēng)性，我截取了前20480點(diǎn)作出上圖，可以明顯看到，在50Hz處有一個(gè)明顯的沖激，這就是噪聲信號(hào)，下面我將設(shè)計(jì)一個(gè)50Hz的陷波器來(lái)消除這個(gè)濾除這個(gè)噪聲。  陷波器的傳輸函數(shù)為 其中f為陷波器要濾除信號(hào)的頻率，a為與陷波器深度相關(guān)的參數(shù)，a越大，深度越深，由此設(shè)計(jì)一個(gè)f=50的陷波器如下 經(jīng)過(guò)此陷波器后的語(yǔ)音信號(hào)如下所示：總圖對(duì)比如下四、實(shí)驗(yàn)分析與小結(jié)通過(guò)簡(jiǎn)單的matlab運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)了序列FFT變換，并設(shè)計(jì)了濾波器