基于DSP的语音信号的去噪方法毕业论文.doc
《基于DSP的语音信号的去噪方法毕业论文.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于DSP的语音信号的去噪方法毕业论文.doc(26页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、 武汉工业学院 毕 业 设 计(论 文) 设计(论文)题目: 基于DSP的语音信号的去噪方法姓 名_ _学 号_ _院(系)_ 电气与电子工程学院_专 业_通信工程_指导教师_ _ 2013年 5月5日 基于DSP的语音信号的去噪方法摘要:语音是语言信息的载体,是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。在许多情况下,人们所关心的语音信号不可避免地被其他信号所污染,影响了人们的听辨。 小波变换在当今信号处理领域中是一种十分活跃的理论,小波阈值消减法是对小波分解系数进行阈值化的降噪技术。本文简要介绍主要针对基于小波变换的阈值去噪方法进行了研究,对小波阈值消噪从两个方面进行改进。一方面,通过对传统
2、小波阈值消噪算法中的软阈值函数和硬阈值函数以及LBreiman提出的非负死区阈值函数进行分析,提出了两种改进的阈值函数。另一方面,受到谱减法思想的启发,提出了新的阈值估计思想。经实验证明,本文阈值函数和阈值估计的消噪结果保持了信号的边缘特性,并且提高了语音信噪比。关键词:小波消噪 阈值估计 阈值函数 高斯白噪声Abstract:Speech signal is the carder of the speech information,and also is the most nature,convenient and shortcut way of intercommunicationHowe
3、ver in most cases,speech signal is disturbed and polluted inevitably so that we cant catch the explicit meaning of the speech signal Wavelet transform theory is one of the modem analysis methodsWavelet threshold de-noising is a de-noising technique based on the threshold of the wavelet coefficientsI
4、n this paper,several approaches of speech enhancement are introduced brieflyWavelet threshold de-noising is the main part in this paperTwo aspects improvement is presented in this paper ,In one aspect,two new threshold function is presented based on the analysis of the traditional softthreshold,hard
5、threshold functions and the threshold function presented by LBreimanIn the another aspect,a new idea about threshold estimation which is affected by the idea of spectral subtraction is proposedExperiment results demonstrate that this method is effective in aspect of remaining geometrical characteris
6、tics of signal and improving the signal to noise ratio(SNR).Key words:wavelet de-noising threshold estimation threshold functions white Gaussian noise 目 录摘要 基于DSP的语音信号的去噪方法1目录 .2第一章 绪论311课题的研究背景及意义412语音去噪的基础知识4121语音信号的特点5122噪声特性513 TI DSP 介绍61.3.1C54x芯片61.4.CCS开发环境71.4.1 CCS集成开发环境81.5 本文重点总结9第二章 小波在
7、语音消噪中的应用92.1经典的小波算法102.1.1 模极大值去噪算法102.1.2相关性去噪算法102.1. 3小波阈值去噪算法102.2一种新的小波阈值去噪方法112.3 本章总结13第三章 实验设计原理及过程143.1 小波去噪原理分析143.1.1. 小波去噪原理143.1.2 小波去噪步骤153.2.阈值的选取与量化153.2.1. 软阈值和硬阈值153.2.2. 阈值的几种形式163.2.3. 阀值的选取163.3实验步骤173.3.1小波去噪验证仿真173.3.2. 小波去噪与FFT去噪效果对比183.4本章总结19第四章 实验仿真及图204.1实验结论20结论22致谢23参 考
8、 文 献24附录25 第一章 绪论 语音信号处理是信息高速公路、多媒体技术、办公自动化、现代通信及智能系统等新兴领域应用的核心技术之一。在高度发达的信息社会,用数字化的方法进行语音的传送、存储、识别、合成、增强等是整个数字化通信网中最重要、最基本的组成部分之一。同时,语言不仅是人类相互间进行沟通最自然和最方便的形式,也是人与机器之间进行通信的重要工具,它是一种理想的人机通信方式,因而可为计算机、自动化系统等建立良好的人机交互环境,进一步推动计算机和其他智能机器的应用,提高社会的信息化和自动化程度。语音处理技术,其中最重要的包括语音编码、语音合成、语音识别、说话人识别及语音增强,它的应用极其广泛
9、,包括工业、军事、交通、医学、民用等各个领域。目前,语音处理技术处于蓬勃发展的时期,己有大量产品投放市场,并且不断有新产品被开发研制,具有及其广阔的市场需要和应用前景。 11课题的研究背景及意义语音是语言信息的载体,是人类交流信息最自然、最有效、最方便的手段。在许多情况下,人们所关心的语音信号不可避免地被其他信号所污染,即语音总会受到外界环境噪声的干扰,这些噪声包括从周围环境、传输媒质中引入的噪声、电器设备的噪声以及其他说话人干扰等等。环境噪声会影响语音质量,严重的情况下语音将完全淹没到噪声中,无法分辨。这些背景噪声对人们得到语言信号中夹带的有效信息产生了很大的干扰,会引起有用语音信息的相对失
10、效。计算机无法准确地分离出噪声与有用信息,因此要让它准确无误地执行所要求执行的操作,就必须对语音进行降噪处理。研究如何进行语音去噪的科学意义很大,它能帮助人们解决很多问题,同时它具有广阔的应用前景。较好的降噪处理结果,有利于语音信号的编码,从而也会减少数据的存储量,利于在网络中的传送。语音增强技术就是从噪声背景中提取、增强有用的信号,抑制、降低噪声干扰的技术。比如,语音识别系统在实验室环境中可取得相当好的效果,但在噪声环境中,尤其是在强噪声环境中使用时,系统的识别率将受到严重影响。由于干扰通常都是随机的,因而从带噪语音中提取相对完全纯净的语音几乎不可能。语音降噪处理的意义非常重大,它可以帮助我
11、们解决许多有关听辨的问题。但是当今从事语音降噪处理研究的机构和单位并不是很多。在国外虽然有一些这方面的产品,但是这些产品往往不成熟,在实际应用中,这些产品并不能有效的降低语音信号中的噪音,提高信噪比。在国内,从事这方面研究的机构己经做成语音降噪产品的单位很少,而且在对语音降噪处理过程中并没有用到什么新的数字语音处理技术,也没有什么独特的方法,未取得较大的突破。 12语音去噪的基础知识 语音去噪不但与信号处理技术有关,而且涉及到人的听觉感知和语音学。另外,噪声来源不同,特性也不相同,因而很难找出一种适用于各种噪声环境的去噪算法。对不同噪声必须使用不同的语音去噪方法。语音去噪算法的基础是对语音和噪
12、声特性的了解和分析。121语音信号的特点 语音是时变的、非平稳、非遍历的随机过程。语音可以分为周期性的浊音和非周期的清音。浊音和清音经常在一个音节中同时出现。浊音部分和音质关系密切,在时域上呈现出明显的周期性,在频域上有共振峰结构,而且能量大部分集中在较低频段内,是语音中大幅度高能量的部分,清音则没有明显的时域和频域特征,类似于白噪声,能量较小,在强噪声中容易被掩盖,但信噪比较高时能提供较多的信息。根据中心极限定理,傅里叶展开系数被认为是独立的高斯随机变量,均值为零但方差是时变的。语音的短时谱幅度的统计特性是时变的,只有当分析帧长趋于无穷大时,才能近似认为其具有高斯分布。这种高斯模型应用于有限
13、帧长时只是一种近似的描述,在宽带噪声污染的带噪语音的语音去噪中,这种假设可作为分析的前提。122噪声特性 噪声的来源很多,因此噪声的特性也是多样的。根据噪声对语音频谱的干扰方式,噪声主要分为加性噪声和乘性噪声。当噪声对语音的干扰表现为两者信号在时域进行相加时,该噪声被称为加性噪声。显然噪声和语音在频域也为相加关系。在实际环境中,背景噪声可以看作加性噪声,加性噪声是对背景噪声一种比较贴切的表述。乘性噪声是指噪声和语音在频谱上是相乘的关系,在时域则是卷积的关系,因此也称为卷积噪声。我们关注的噪声通常分为冲激噪声、周期噪声、宽带噪声、语音干扰噪声等。非加性噪声主要是传送网络的电路噪声等。(1) 周期
14、噪声:往往来源于电动机、风扇等周期运转的机械,50或60Hz交流电源声也是周期噪声。它们的频谱图特点为有许多离散的窄谱峰,通常可以通过功率谱发现,用滤波或变换技术予以滤除。(2) 冲激噪声:通常是放电时会产生。它的时域波形是类似于冲激函数的窄脉冲。冲激噪声可以在时域内进行消除。影响通常有两种方法:对带噪语音信号的幅度求均值,将该均值作为判断阈值,凡是超过该阈值的均判为冲激噪声,把它进行衰减或者完全置零:当冲激脉冲不太密集时,也可以通过某些点内插的方法避开或者平滑掉冲激点,从而能在重建语音信号中去掉冲激噪声。(3) 宽带噪声:呼吸噪声、风、随机噪声源产生的噪声、量化噪声等均可视为宽带噪声,应用中
15、常近似为高斯噪声或白噪声。量化噪声通常作为白噪声来处理,也可以当作宽带噪声处理。其显著特点是噪声频谱遍布于语音信号域频谱中,导致消除噪声较为困难。一般需要采用非线性处理方法。(4) 语音干扰:可能是受到其他语音源的干扰造成的。干扰语音信号和待传语音信号同时在一个信道中传输所造成的干扰称为语音干扰。考虑到一般情况下两种语音的基音不同,也不成整数倍,利用它们的基音差别可以用梳状滤波器提取基音和各次谐波,再恢复出有用语音信号。(5) 传输噪声:这是传输系统的电路噪声。与背景噪声不同的是,语音和噪声需要通过卷积变换,转化为加性噪声来处理。13 TI DSP 介绍TI公司DSP种类多,品种齐全,适合各种
16、需要。目前,使用较为广泛的主要有三个系列:C2000,C5000和C6000。其他系列产品应用较少或已经淘汰。每个系列又有多种DSP可供选择。同一系列的DSP具有相同的内核、相同或兼容的汇编指令集;它们之间的差别是具有不同大小的片内存储器、不同的片内外设和外部接口等,工作电压和速度也有所区别。以上3大系列DSP实现功能的侧重点不同,也就是说应用领域有所不同:(1)C2000系列是16位定点DSP。它是一个控制器系列,主要应用于工业控制领域,它除了具有一个DSP内核外,还有大量的片内外设资源,如A/D、定时器、各种同步和异步串口、看门狗、CAN总线接口等;加上其价格低廉,速度更高,可靠性更强,可
17、以取代传统单片机。内部具有Flash,方便固化程序,而其他系列DSP都没有内部Flash。(2)C5000系列DSP是16位定点低功耗DSP,性价比极高,主要应用于无线通信系统及手持式通讯产品,如手机,PDA和GPS等。C5000又分为C54X和C55X两个系列。相对C2000系列来说,其内部存储更大,运行速度更快,更适合执行较为复杂的数字信号处理任务,但控制功能相对较弱。一般由核心电压和I/O电压两种电压供电。核心电压较低,所以功耗很低,且体积很小,方便集成。(3)C6000系列是32位的DSP系列。在TI的所有系列DSP中运行速度最快。其中C62XX是定点DSP,而C64XX和C67XX是
18、浮点DSP,它主要应用于需要大量快速运算的场合,如数字视频处理、无线基站等。由于速度很高,所以功耗也很大。1.3.1C54x芯片在本设计中使用的DSP是TMS320VC5410。它属于TI C5000系列中的C54X系列,正如前面所说,同一系列的DSP具有相同的内核、相同或兼容的汇编指令集,差别仅在于内存储器的大小,片内外设等等,所以就首先介绍一下C54系列DSP普遍具有的特点和性能。54X具有改进的哈佛结构,使其处理能力达到最大。分开的程序空间和地址空间提供了高度的并行性,可以同时访问程序指令和数据,例如三次读操作和一次写操作可以在一个周期内完成。带并行存储的指令和具有特殊应用的指令充分利用
19、了这种结构。这种并行性支持一套强大的算术运算、逻辑运算和位操作运算,所以使得这些运算可以在单个机器周期内完成。而且54X的运行机制还支持中断处理、重复操作和函数调用等等。对于任意通用可编程芯片来说,一般都具备以下几个部分:(1)内部存储器:主要用来存储程序、执行程序、存储数据等;(2)中央处理单元(CPU):用来实现各种运算功能;(3)片内外设:用来实现一些特定功能,如时钟发生器、硬件定时器等等;(4)外部总线接口:用来和其他芯片接口,协同工作;(5)通信接口:用来从外围芯片获得数据或者将处理完的数据传输出去;(6)内部总线:用来连接芯片中不同的单元。也就是说,以上各个部分的通信是通过内部总县
20、来完成的。1.4.CCS开发环境本节将介绍CCS Code Composer Studio 的基本开发环境、软件开发过程、CCS组件。CCS 提供了配置、建立、调试、跟踪和分析程序的工具,它便于实时、嵌入式信号处理程序的编制和测试,能够加速开发进程,提高工作效率。 CCS 全称是 Code Composer Studio 它提供了基本的代码生成工具,具有一定的调试、分析能力,在CCS下的程序开发过程如图2.4示。图2.4程序开发过程CCS 包括:1、CCS代码生成工具2、CCS集成开发环境IDE3、DSP/BIOS插件程序和API RTDX插件,主机接口和API等。下面将着重介绍前两项。1.4
21、.1 CCS集成开发环境调试DSP目标程序,它主要由几个主要的窗口组成:工程组显示窗口、程序内容显示窗口、编辑信息提示窗口和主要工具栏。另外,在编辑过程中 还可以显示诸如存储器观察窗口、变量监视框、图形显示框等调试界面,他们为程序编写调试提供多种手段为软件开发提供了极大的方便。图 2.5 就是基本编辑界面。图2.5 CCS基本编辑界面在利用CCS编程的过程中,不可避免的要遇到如何将程序变量分配到内存中去的问题。因为,即使 DSP 的存储空间比较大,速度也十分快,但是如果内存空间分配不当的话,还是会出现空间不够行速度下降,甚至程序跑飞的情况,这样会时程序调试起来十分麻烦。所以,一定要分配好内存空
22、间CCS提供了两种分配空间的方法:利用cmd文件或rcp文件分配空间,其中cmd 文件是纯文本格式的描述性的空间分配方式, 它的优点是程序员对空间的可控制性较高,可以将不同的块分配到指定的地址,并规定长度。但它对于初学者来说,要求对C5410的内存空间的分配有较清楚的认识,否则容易将数据分配到不该分配的地方,引起程序运行的冲突,甚至程序跑飞。所以,一般在编程过程中,使用 rcp 文件对程序进行内存分rcp文件全称是 recipe 文件,这是一种图形化界面的内存分配文件。对于一个新生成的工程组rcp文件的生成方法是:选择CCS菜单上的Tools项,选择linker configuration项,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于DSP的语音信号的去噪方法 毕业论文 基于 DSP 语音 信号 方法
链接地址:https://www.31ppt.com/p-3938385.html