1、沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文沈阳航空工业学院电子工程系毕 业 设 计 论 文语音增强系统的设计学生姓名： 李 毅 专 业： 电子信息工程 班 级： 2402101 学 号： 20023021019 指导教师： 孙克梅 毕业设计起止年月：2006 年 2 月至 6 月沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文摘 要在实际语音信号处理过程中，比如环境噪声的存在，使得语音处理系统的可靠性下降。语音增强正是解决噪声污染的一种有效的处理方法，其主要目的是要从带噪声的语音信号中尽可能地提取纯净的原始语音信号。本文采用MATLAB作为软件处理工具，基于短时能量和短时平均过零率的双门限端点检测方法，并结
2、合滤波法及其减谱法，对一非实时的带噪语音信号进行去噪和语言段端点检测，利用数字信号处理有关知识对各环节的信号作了时域和频域的比较分析。并通过软件仿真，清晰明朗地给出了相关波形图和语音数据。实践证明该增强系统具有简单，直观，快速的增强和识别效果，完全实现了语言增强和语言段识别。该系统适合应用于语音智能除噪，语音信号分析等领域，与此同时其具备成本低，效率高等优点，因此非常适用于小项目，小课题的研究和开发。关键字：语音增强；端点检测；滤波；减谱沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文DFGDFGSDFGDFGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGGDFGFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF
3、FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFDSSSSSSSSSSSSSSSSSS沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文前 言语音信号处理技术是一个庞大的涉及面很广的研究课题。语音增强作为语音信号处理一个重要的分支，在信号传递过程中具有极为重要的地位。语音增强是解决噪声污染的有效方法，其基本目的就是要从带噪的语音信号中提取纯净的语音信号，从而改善语音的质量。其主要目的，一是消除背景噪声，提高语音质量，使接受端的信息可靠性提高；其次是要提高语音可懂度，去除噪声段与静音的干预。为解决噪声污染问题，语音增强作为数字信号处理一个重要的分支已被广泛地应用于诸如降低听觉噪声，识别系统的
4、预处理及其线性预测编码的预处理等领域。语音增强技术不仅涉及信号检测，波形估计等传统信号处理理论，而且与语音特性，人耳感知特性密切相关；该技术不但与信号处理技术有关，而且涉及到人的感知和语言学。另外，噪声来源众多，随应用场所不同，其特性也各不相同，因此很难找到一种通用的语音增强算法来去噪，对此，针对不同噪声构成还需灵活地采用不同的去噪方法。本文在传统的语音增强技术研究的基础之上。利用 MATLAB 软件，将语音增强技术与语音端点识别技术二者相结合。并对运行结果在时域和频域进行分析，避开了传统语音增强只是单纯地进行滤波，将二者研究相孤立的做法，而是运用联系的哲学思维方式寻找二者的相同之处，以求语音
5、增强技术更加完善。研究结果显示该方案在增强语音质量及其语音性能评估方面是可行的，尽管遇到很多困难，还存在许多不足，但是在小课题研究方法上不失为一种新的尝试。研究中用到了端点检测技术和滤波法。并在自适应滤波环节中采用了 LMS 算法进行了带噪语音信号的滤波演示，此外还对减谱法也有所介绍，最后从总体上对各算法做了比较分析；对所设计的语言增强系统的性能进行了测试和评估。沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文目 录前言 第 1 章 语音处理基础 11.1 语音处理绪论 11.2 语音特征分析 11.3 语音波形及特征 21.4 语音信号时域分析 31.4.1 短时能量和平均幅度 41.4.2 短时平均
6、过零率 51.5 语音信号频域分析 61.5.1 频域分析方法介绍 61.5.2 短时傅里叶变换 6第 2 章 语音端点检测理论 72.1 语音端点检测的意义 72.2 端点检测的目的 72.2.1 基于短时能量（或短时平均幅度）的检测方法 72.2.2 基于短时能量和短时平均过零率的检测方法(双门限比较法) 72.3 端点检测分析 8第 3 章 MATLAB 语言基础介绍 93.1 MATLAB 软件概述 93.2 MATLAB 窗口环境介绍 93.2.1 MATLAB 语言的显著特点 93.2.2 MATLAB 命令窗口 93.3 基本语法介绍 103.3.1 MATLAB 语句表达形式
7、103.3.2 命令行编辑器 103.3.3 变量和数值显示格式 113.3.4 简单的数学运算方法 133.3.5 MATLAB 工作空间 133.3.6 文件管理 13沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文3.3.7 使用帮助 14 3.3.8 绘图方法简介 183.3.9 MATLBA 程序的基本设计原则 19 第 4 章 语音增强系统设计 234.1 方案选择与论证 234.1.1 方案一：自适应滤波法增强技术 234.1.2 自适应滤波法原理 24 4.1.3 方案二：减谱法语音增强技术 244.1.4 方案选择与分析 254.2 设计思路 264.3 演示结果 264.4 调试分析 29第 5 章 端点检测环节分析 305.1 MATLAB 的音频信号处理 305.2 语音信号特征及端点检测 315.3 基于 MATLAB 的语音端点检测算法 325.3.1 语音分帧 325.3.2 短时能量的计算 335.3.3 过零率的计算 335.3.4 端点检测的流程其思想 34第 6 章 系统性能分析分析 35第 7 章 结论 36致谢 37 参考文献 38附录: LMS 滤波法与端点检测程序 39附录: 频谱分析程序 44沈阳航空工业学院电子工程系毕业设计论文
