维纳滤波处理语音信号

基于维纳滤波的含噪声语音信号的恢复

摘要

本文基于随机信号分析与处理的相关理论，采用维纳滤波技术恢复噪声中的鸟鸣声信号，通过仿真达到预期效果，对工程实践有很好的理论支持 。

关键词：维纳滤波器 频域法

实验目的

1. 熟悉维纳滤波的基本概念

2. 熟悉线性最小均方估计的基本原理

3. 掌握运用维纳滤波理论恢复信号的基本方法

实验原理

信号从发送者传送到接受者往往受到集中形式的变形而削弱，维纳滤波是一种从接收的原始信号中恢复信号的方法。

由于但时域方法要求协方差矩阵的逆，当数据比较长的时候，求逆的运算量非常大，我们在这里采用频域法来求解。

维纳滤波器作为波形估计的一种方法，可以采用多种估计准则。 假定离散时间的观测过程为

z(n)?s(n)?v(n),n?n0,n0?1,...,nf

其中v(n)为噪声，s(n)为原信号，n0为起始观测时刻，nf为观测结束时刻。 在实际中通常采用易于实现的线性最小均方准则。线性最小均方估计是观测的线性函数，它可以作为观测序列通过离散时间线性系统，即

s(n/nf)??h(n,k)z(k)

k?n0?nf滤波器的系数的选择可以由线性最小均方估计的正交原理来求取，即

E{[s(n)??h(n,k)z(k)]z(

电子信息工程学院2009级

数 字 信 号 处 理

期中作业

学号:XXXXXXX 姓名:XX.

题目:对录制语音信号的采样和滤波处理. 时间:XX年XX月.

0

电子信息工程学院2009级

一、课题准备

1. 安装所需的软件主要包括MATLAB,语音录制软件(我选择的是WaveCN 2.0.0.5正

式版).安装好后录制一段效果不是很好的语音录制的语音格式选择wav格式.(便于在MATLAB中可以用一个常用的wavread（）函数将语音信号数字化。 2. 查阅相关MATLAB的资料,搜集并记录所需滤波器的算法的调用方法.(在这次课题

中我采用的是巴特沃斯滤波器.) 二、课题目的

1．通过课余的自我的学习MATLAB的使用，加深对书本理论知识的理解，提升自身的实际应用能力；

2．巩固所学的数字信号处理理论知识，让自己对信号的采集、处理、传输、显示和存储等有一个系统 性的掌握和理解；

3．培养自我学习的能力和对相关课程的兴趣； 三、课题内容

录制一段 个人自己的语音信号，并对录制的信号进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图；在根据自己给定滤波器的性能指标，采用双线性变换设计滤波器；然后用自己设计的滤波器对采集的信号进行滤波，画出滤

27483语音信号处理大纲

南京理工大学编 （高纲号 0553）

Ⅰ、课程性质与设置目的要求

“语音与图象信号处理”是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为了培养和检验自学应考者信号处理的基本知识和基本技能而设置的一门专业课程，本课程分为两大部分，第一部分是语音信号处理，第二部分是数字图象处理。

语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语音中除包含实际发音内容的语言信息外，还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息。在人类已构成的通信系统中，语音通信方式早已成为主要的信息传递途径之一，具有最方便和最快捷的特点。语言和语音也是人类进行思维的一种依托，它与人的智力活动密切相关，与文化和社会的进步紧密相连，具有最大的信息容量和最高的智力水平。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又

※ ※※※※※※※※

《通信系统原理》

课程设计报告书

课题名称 姓 名

数字信号处理

学 号 院、系、部 专 业 指导教师

信息工程系 自动化

2013年 01月18 日

课题：

语音信号采集与处理

一、实践的目的和要求 课程设计基本要求

①学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； ②掌握在Windows环境下语音信号采集的方法； ③掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； ④掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； ⑤学会用MATLAB对信号进行分析和处理。 课程设计实现

（1）语音信号的采集

利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右。然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式：

y=wavre

语音信号处理实验讲义

王艳芬 李剑 编

中国矿业大学信电学院

学生实验守则

一、学生进入实验室必须遵守实验室的规章制度，遵守课堂纪律，保持实验室的安静和整洁，爱护实验室的一切设施。

二、实验课前要认真预习实验指导书，写出实验预习报告，并经教师批阅后方可进行实验。

三、实验课中要遵守操作规程，不要带电连接、更改或拆除线路。线路接好后，经指导老师检查后，方可接通电源进行实验。对于软件上机实验，不得随意删改计算机中原有的文件。

四、学生实验前对实验所用仪器设备要了解其操作规程和使用方法，凡因不预习或不按使用方法进行操作而造成仪器设备损坏者，除书面检查外，按学校规定进行赔偿。

五、实验中主意安全，遇到事故应立即关断电源并报告教师检查处理。

六、实验完毕后要做好整理工作，实验数据必须经指导教师签阅后，才能拆除线路，并将仪器、设备、凳子等按规定放好，经同意后方可离开实验室。

七、因故缺课的学生可向实验室申请一次补做机会。无故缺课或无故迟到（15分钟以上）的不予补做，该次实验无成绩；累计三次者，该实验课以不及格论，并不得参加该门理论课程的考试。

八、实验室仪器设备不能擅自搬动调换，更不能擅自带出实验室。

信电学院专业实验中心

二零一一年九月

数字信号处理课程设计

题目： 基于matlab的语音信号滤波处理 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名：

指导教师：

摘要

本课程设计旨在熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法，掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法，掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法并且学会用MATLAB对信号进行分析和处理。

课题的制作过程中，首先对语音信号进行采集和频谱分析，然后再分别用低通、高通和带通三种滤波器进行滤波处理，最后回放语音信号。

语音信号经过滤波器滤波处理后，杂音有所减少，效果变的更好。

目录

实验内容： ................................................................................... .4

一、语音信号的采集 ............................................ .........................4 二、语音信号的频谱分析 ........

※ ※※※※※※※※

《通信系统原理》

课程设计报告书

课题名称 姓 名

数字信号处理

学 号 院、系、部 专 业 指导教师

信息工程系 自动化

2013年 01月18 日

课题：

语音信号采集与处理

一、实践的目的和要求 课程设计基本要求

①学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； ②掌握在Windows环境下语音信号采集的方法； ③掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； ④掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； ⑤学会用MATLAB对信号进行分析和处理。 课程设计实现

（1）语音信号的采集

利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右。然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式：

y=wavre

数字信号处理课程设计

题目： 基于matlab的语音信号滤波处理 学院： 专业： 班级： 学号： 姓名：

指导教师：

摘要

本课程设计旨在熟悉在Windows环境下语音信号采集的方法，掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法，掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法并且学会用MATLAB对信号进行分析和处理。

课题的制作过程中，首先对语音信号进行采集和频谱分析，然后再分别用低通、高通和带通三种滤波器进行滤波处理，最后回放语音信号。

语音信号经过滤波器滤波处理后，杂音有所减少，效果变的更好。

目录

实验内容： ................................................................................... .4

一、语音信号的采集 ............................................ .........................4 二、语音信号的频谱分析 ........

※ ※※※※※※※※

《通信系统原理》

课程设计报告书

课题名称 姓 名

数字信号处理

学 号 院、系、部 专 业 指导教师

信息工程系 自动化

2013年 01月18 日

课题：

语音信号采集与处理

一、实践的目的和要求 课程设计基本要求

①学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法； ②掌握在Windows环境下语音信号采集的方法； ③掌握数字信号处理的基本概念、基本理论和基本方法； ④掌握MATLAB设计FIR和IIR数字滤波器的方法； ⑤学会用MATLAB对信号进行分析和处理。 课程设计实现

（1）语音信号的采集

利用windows下的录音机或其他软件，录制一段自己的话音，时间控制在1秒左右。然后在MATLAB软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，记住采样频率和采样点数。通过wavread函数的使用，要求理解采样频率、采样位数等概念。

wavread函数调用格式：

y=wavre

实验一 语音信号的端点检测

一、实验目的

1、掌握短时能量的求解方法 2、掌握短时平均过零率的求解方法

3、掌握利用短时平均过零率和短时能量等特征，对输入的语音信号进行端点检测。

二、仪器设备 HP计算机、Matlab软件

三、实验原理 3.1、短时能量

3.1.1、原理：语音信号能量随时间有相当大的变化，特别是清音段的能量一般比浊音段的小得多。 语音信号的短时能量定义：

xw(n)?w(n)?x(n)0?m?N?1

0?n?N?1?1w(n)?? 其它?0

n?N?1 2En??xw(m) m?n

3.1.2、短时能量序列反映了语音振幅或能量随着时间缓慢变化的规律。从原始语音信号图中可以看到语音信号幅度随时间有相当大的变化，特别是清音段的幅度一般比浊音段的幅度小很多，语音信号的短时能量给出了反映这些幅度变化的一个合适的描述方法。

3.1.3、短时平均幅度函数和能量函数的作用 (1)区分清/浊音。

En、Mn大，对应浊音； En、Mn小，对应清音。其中Mn是短时幅度差。 (2)在信噪比高的情况下，能进行有声/无声判决。 无声时，背景噪声的En、Mn小；

有声时，En、Mn显著增大。判决时可设置一个门限。