基于小波变换的语音信号去噪及其DSP算法实现
小波分析的语音信号噪声消除方法
小波分析的语音信号噪声消除方法小波分析是一种有效的信号处理方法，可以用于噪声消除。
在语音信号处理中，噪声常常会影响语音信号的质量和可理解性，因此消除噪声对于语音信号的处理非常重要。
下面将介绍几种利用小波分析的语音信号噪声消除方法。
一、阈值方法阈值方法是一种简单而有效的噪声消除方法，它基于小波变换将语音信号分解为多个频带，然后通过设置阈值将各个频带的噪声成分消除。
1.1离散小波变换（DWT）首先，对语音信号进行离散小波变换（DWT），将信号分解为近似系数和细节系数。
近似系数包含信号的低频成分，而细节系数包含信号的高频成分和噪声。
1.2设置阈值对细节系数进行阈值处理，将细节系数中幅值低于设定阈值的部分置零。
这样可以将噪声成分消除，同时保留声音信号的特征。
1.3逆变换将处理后的系数进行逆变换，得到去噪后的语音信号。
1.4优化阈值选择为了提高去噪效果，可以通过优化阈值选择方法来确定最佳的阈值。
常见的选择方法有软阈值和硬阈值。
1.4.1软阈值软阈值将细节系数进行映射，对于小于阈值的细节系数，将其幅值缩小到零。
这样可以在抑制噪声的同时保留语音信号的细节。
1.4.2硬阈值硬阈值将细节系数进行二值化处理，对于小于阈值的细节系数，将其置零。
这样可以更彻底地消除噪声，但可能会损失一些语音信号的细节。
二、小波包变换小波包变换是对离散小波变换的改进和扩展，可以提供更好的频带分析。
在语音信号噪声消除中，小波包变换可以用于更精细的频带选择和噪声消除。
2.1小波包分解将语音信号进行小波包分解，得到多层的近似系数和细节系数。
2.2频带选择根据噪声和语音信号在不同频带上的能量分布特性，选择合适的频带对语音信号进行噪声消除。
2.3阈值处理对选定的频带进行阈值处理，将噪声成分消除。
2.4逆变换对处理后的系数进行逆变换，得到去噪后的语音信号。
三、小波域滤波小波域滤波是一种基于小波变换的滤波方法，通过选择合适的小波函数和滤波器来实现噪声消除。
基于小波变换的语音信号降噪技术研究
基于小波变换的语音信号降噪技术研究语音信号是人们日常生活中最常见的一种信号形式。
然而，由于环境噪声和信号本身的噪声等因素的影响，语音信号的清晰度和准确性会受到影响，从而降低了语音信号的可用性和质量。
为了解决这一问题，研究人员们提出了很多方法，其中基于小波变换的降噪技术得到了广泛的应用。
小波变换作为一种有效的信号分析方法，被广泛应用于语音信号的处理中。
小波变换的基本思想是将一个信号分解成不同频率的小波子带，然后通过对每个子带的分析和处理来得到原始信号的各种特征。
小波变换具有优秀的时频分辨率，能够更加准确地分析和处理语音信号。
在基于小波变换的语音信号降噪技术中，通常采用基于阈值的方法来实现对噪声的去除。
这种方法的基本思路是将语音信号拆分成小波子带，并将每个子带的系数与预先设定的阈值进行比较。
如果某个子带的系数小于阈值，那么就将这个子带的系数设置为0，从而实现对噪音的去除。
通过逐级处理每个小波子带，最后可以获得降噪后的语音信号。
基于小波变换的语音信号降噪技术与其他降噪方法相比，具有以下优点：1. 精度高：小波变换能够对语音信号进行高精度的分析和处理，能够更加准确地对噪声进行去除。
2. 实时性好：小波变换的算法复杂度较低，能够实现实时处理。
3. 泛化能力强：基于小波变换的语音信号降噪技术可以适用于不同类型的语音信号，具有很强的泛化能力。
尽管基于小波变换的语音信号降噪技术具有很多优点，但是也存在着一些问题和挑战。
例如，小波变换的选择和参数设置可能对降噪效果产生很大的影响；阈值选择也需要一定的技术和经验；处理过程中需要对信号的整体结构和特征进行适当的保留，否则会影响降噪后的信号的质量。
总之，基于小波变换的语音信号降噪技术是一种非常重要的信号处理方法，具有广泛的应用前景和研究价值。
未来，研究人员们可以继续挖掘小波变换的特性和潜力，进一步优化降噪算法，提高降噪效果和性能，在更多的应用场景中发挥重要的作用。
小波变换在语音降噪中的阈值选择与去噪效果评估实验
小波变换在语音降噪中的阈值选择与去噪效果评估实验引言：语音信号是人类交流的重要媒介，然而，在实际应用中，语音信号常常受到噪音的干扰，导致语音信息的失真和不清晰。
为了提高语音信号的质量，降噪技术成为研究的热点之一。
小波变换作为一种有效的信号分析工具，已广泛应用于语音降噪领域。
本文将探讨小波变换在语音降噪中的阈值选择以及去噪效果评估实验。
一、小波变换在语音降噪中的原理小波变换是一种时频分析方法，能够将信号分解成不同频率的子带，并提供时间和频率的局部信息。
在语音降噪中，小波变换可以将语音信号和噪音信号在时频域上进行分离，进而实现去噪的目的。
二、阈值选择方法阈值选择是小波降噪的关键步骤，合理的阈值选择可以有效地去除噪音同时保留语音信号的重要信息。
常用的阈值选择方法有固定阈值、自适应阈值和软硬阈值等。
1. 固定阈值固定阈值是指将所有小波系数与一个预先设定的固定阈值进行比较，小于阈值的系数被置零，大于阈值的系数保留。
这种方法简单直观，但存在一个问题，就是阈值的选择对不同语音信号和噪音的适应性较差。
2. 自适应阈值自适应阈值方法根据信号的统计特性自动选择阈值，具有较好的适应性。
常用的自适应阈值方法有Stein估计、Bayes估计和Sure估计等。
这些方法通过对信号和噪音的统计特性进行建模，选择最优的阈值，从而提高去噪效果。
3. 软硬阈值软硬阈值方法是在自适应阈值的基础上发展而来的，它引入了非线性的阈值函数，能够更好地处理信号中的细节信息。
软阈值将小于阈值的系数按比例缩小，而硬阈值直接置零小于阈值的系数。
这种方法在保留语音信号重要信息的同时，能够有效地去除噪音。
三、去噪效果评估实验为了评估小波变换在语音降噪中的效果，需要选择合适的评估指标。
常用的评估指标有信噪比（SNR）、均方根误差（RMSE）和语音质量主观评价等。
1. 信噪比（SNR）信噪比是衡量信号质量的重要指标，它表示语音信号和噪音信号之间的比值。
计算公式为SNR = 10 * log10(信号能量/噪音能量)。
基于小波变换的语音信号去噪(详细)
测试信号处理作业题目：基于小波变换的语音信号去噪年级：级班级：仪器科学与技术学号：姓名：日期：2015年6月基于小波变换的语音信号去噪对于信号去噪方法的研究是信号处理领域一个永恒的话题。
经典的信号去噪方法，如时域、频域、加窗傅立叶变换、维纳分布等各有其局限性，因此限制了它们的应用范围。
小波变换是八十年代末发展起来的一种新时-频分析方法，它在时-频两域都具有良好的局部化特性；并且在信号去噪领域获得了广泛的应用。
目前已经提出的小波去噪方法主要有三种：模极大值去噪、空域相关滤波去噪以及小波阈值去噪法。
阈值法具有计算量小、去噪效果好的特点，取得了广泛的应用。
然而在阈值法中，阈值的选取直接关系到去噪效果的优劣。
如果阈值选取过小，那么一部分噪声小波系数将不能被置零，从而在去噪后的信号中保留了部分噪声信息；如果阈值选的偏大，则会将一部分有用信号去掉，使得去噪后的信号丢失信息。
1、语音信号特性由于语音的生成过程与发音器宫的运动过程密切相关，而且人类发音系统在产生不同语音时的生理结构并不相同，因此使得产生的语音信号是一种非平稳的随机过程(信号)。
但由于人类发生器官变化速度具有一定的限度而且远小于语音信号的变化速度，可以认为人的声带、声道等特征在一定的时间内(10- 30ms)基本不变，因此假定语音信号是短时平稳的，即语音信号的某些物理特性和频谱特性在10-30ms的时间段内近似是不变的，具有相对的稳定性，这样可以运用分析平稳随机过程的方法来分析和处理语音信号。
在语音增强中就是利用了语音信号短时谱的平稳性。
语音信号基本上可以分为清音和浊音两大类。
清音和浊音在特性上有明显的区别，清音没有明显的时域和频域特性，看上去类似于白噪声，并具有较弱的振幅；而浊音在时域上有明显的周期性和较强的振幅，其能量大部分集中在低频段内，而且在频谱上表现出共振峰结构。
在语音增强中可以利用浊音所具有的明显的周期性来区别和抑制非语音噪声，而清音由于类似于白噪声的特性，使其与宽带平稳噪声很难区分。
小波分析的语音信号噪声消除方法
基于小波分析的语音信号噪声消除方法及MATLAB 实现一、 实验内容噪声污染是我们生产、生活中普遍存在的问题。
在某些环境中，噪声的影响给人们的生活和工作带来了极大不便，尤其在语音信号处理中，噪声甚至使人们正常的生活和工作无法进行。
因此，消除噪声干扰具有极为重要的研究意义和广泛的应用前景。
小波分析理论是一种新兴的信号处理理论，它在时间上和频率上都有很好的局部性，这使得小波分析非常适合于时-频分析，借助时- 频局部分析特性，小波分析理论已经成为信号去噪中的一种重要的工具。
利用小波方法去噪，是小波分析应用于实际的重要方面。
小波去噪的关键是如何选择阈值和如何利用阈值来处理小波系数，通过对小波阈值化去噪的原理介绍,运用MATLAB 中的小波工具箱，对一个含噪信号进行阈值去噪，实例验证理论的实际效果，证实了理论的可靠性。
本文简述了几种小波去噪方法，其中的阈值去噪的方法是一种实现简单、效果较好的小波去噪方法。
实验内容包括：（1） 分别利用软阈值法和硬阈值法对含噪信号进行去噪，并进行效果对比。
（2） 分别使用FFT 和小波分析方法对含噪信号进行去噪处理，并进行效果对比。
二、 实验原理1. 小波去噪原理分析1.1. 小波去噪原理叠加性高斯白噪声是最常见的噪声模型，受到叠加性高斯白噪声“污染”的观测信号可以表示为：i i i y f z σ=+ 1,...,,i n = (1.1) 其中y i 为含噪信号，i f 为“纯净”采样信号，z i 为独立同分布的高斯白噪声~(0,1)iid i z N ，σ为噪声水平，信号长度为n. 为了从含噪信号y i 中还原出真实信号i f ，可以利用信号和噪声在小波变换下的不同的特性，通过对小波分解系数进行处理来达到信号和噪声分离的目的。
在实际工程应用中，有用信号通常表现为低频信号或是一些比较平稳的信号，而噪声信号则通常表现为高频信号，所以我们可以先对含噪信号进行小波分解（如进行三层分解）：321312211CD CD CD CA CD CD CA CD CA S +++=++=+= (1.2)图1 三层小波分解示意图其中i cA 为分解的近似部分， 为i cD 分解的细节部分，321,,i =,则噪声部分通常包含在1cD ，2cD ，3cD 中，用门限阈值对小波系数进行处理，重构信号即可达到去噪的目的。
基于DSP和小波分析技术的实时噪声消除系统
图 1 系统结构
可编程控制接口实现了
2 软件设计与算法
2.1 信号的采集与传输 2.1.1 基于 TLV320AIC23B 的信号采集与回放
系统开发的最终目标是以集成小波分析去噪软件的 DSP 为核心的有源抗噪耳罩，应用于强噪声环境下语音指令的传 达，因此，音频信号的输入接口应是 Microphone，采集的信 号数据经过模数转换、滤波后进入 DSP 的片内存储空间，然 后调用集成的小波分析去噪软件进行去噪处理，得到的新数 据经数模转换、放大后被输出到耳机。
过程与 PC 机无关。因此，该系统结构既仿真了 DSP 的工作 I2C、UART、PIPE、GPIO 等。为保证系统良好的实时性，
过程，又提高了开发效率，并能利用 CCS 方便地进行调试。 并尽可能地为 DSP CPU 处理节省时间，本系统采用了 McBSP
－ DMA 的 传 输 方 式 ， 利 用
16kB 指令 Cache，6kB 的双臂存取 RAM（DARAM），大大 提高了容量和存取性能。片内集成了功能强大的外围设备， 主要有 6 通道的 DMA 控制器、McBSP、I2C、UART 等，为 特定系统的开发提供强有力的支持[1]。
TDS5502 EVM 板是集成有 TMS320VC5502 DSP 芯片和 大量外设的、能独立运行的开发和测试平台。提供符合 JTAG 标准的仿真接口，方便地通过 CCS 环境与 PC 机进行通信。 板上的 TLV320AIC23 模块为本系统音频信号的采集、传输和 回放功能的实现提供了硬件保障。利用该开发板和相关辅助 开发工具，能够方便地实现系统的仿真开发与测试，提高开 发效率[2]。 1.2 系统结构
基于上述需求，在系统设计时充分利用了 TMS320VC5502 EVM 开 发 板 上 的 TLV320AIC23B stereo audio CODEC 模块。TLV320AIC23B 是一个高性能的多媒体 数字信号编解码器，该模块具有模数转换器、数模转换器，
基于DSP的音频信号处理算法研究与实现
基于DSP的音频信号处理算法研究与实现音频信号处理是一项关键技术，它在实际生活和各个领域中得到广泛应用。
基于数字信号处理器（DSP）的音频信号处理算法研究与实现，成为了当前研究和开发的热点方向。
本文将探讨利用DSP实现音频信号处理算法的研究方法和具体实现步骤。
1. DSP的概述DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）技术是指利用数字化方法对模拟信号进行处理、计算和编码的技术。
它通过数字滤波、数字变换等算法对数字信号进行处理，具有高效性、灵活性和精确性等优势。
DSP技术在音频处理领域有着重要的应用。
2. 音频信号处理算法研究方法2.1 问题分析：首先需要明确要处理的音频信号处理问题，例如降噪、滤波、均衡等。
针对不同的处理问题，选择合适的算法进行研究。
2.2 算法选择：根据具体问题的特点，选择适合的音频信号处理算法，例如自适应滤波算法、小波变换算法等。
2.3 算法实现：将选择的算法进行进一步实现，需要借助DSP的开发环境和相应的软件工具进行编程和调试。
算法的实现过程中需要注意算法的时效性和实时性。
3. DSP音频信号处理算法实现步骤3.1 信号采集：通过外设音频采集模块，将模拟音频信号转换为数字信号，输入DSP进行处理。
3.2 数据预处理：对采集到的音频信号进行预处理，包括滤波、去噪等操作。
这一步旨在减小输入信号的噪声干扰，提高音频信号处理的质量。
3.3 算法实现：选择适当的音频信号处理算法进行实现，例如自适应滤波、小波变换等。
根据算法的特点和要求，进行程序编写和调试。
3.4 数据后处理：将处理后的数字音频信号转换为模拟信号，经过后续的数模转换模块，输出音频信号。
4. 实例分析：音频降噪算法在DSP上的实现以音频降噪算法为例，介绍基于DSP的音频信号处理算法的具体实现步骤。
4.1 问题分析：降噪算法是音频信号处理中常见的问题，通过去除背景噪声提升原始信号的质量。
4.2 算法选择：选择适合的降噪算法，例如基于自适应滤波的降噪算法，通过实时估计噪声模型并进行滤波处理。
基于小波变换的语音去噪算法研究
基于小波变换的语音去噪算法研究摘要:利用小波变换进行语音去噪与其它去噪方法相比,有着明显的优越性,得到了广泛应用。
基于小波变换的去噪方法主要有模极大值去噪法、阈值去噪法和相关去噪法。
用以上三种算法对一维语音信号进行去噪处理,通过MATLAB仿真,对比研究其各自的优缺点。
关键词:小波变换语音去噪仿真1、引言语音是人类信息交流与传播最为方便有效的媒介物,然而在实际的语音通信工程当中,不可避免的受到外界多种噪声的干扰,这些干扰破坏了语音信号的传输准确性,因此对于语音信号的去噪处理成为了人们研究的永恒话题。
传统的傅里叶变换去噪法并不能将有用信号的高频部分与噪声引起的高频干扰进行有效区分,在实际应用当中存在着较大的局限性。
然而近年来,小波去噪法凭借其在时域和频域的优良局部化性质,得到了人们的广泛关注。
随着人们对小波去噪算法的研究,基于小波去噪的方法也日趋丰富了。
在小波去噪算法当中,主要的方法可分为三种:模极大值去噪法、阈值去噪法和相关去噪法。
本文主要对小波去噪理论进行分析,并对基于小波去噪算法的以上三种去噪法进行研究,通过MATLAB软件进行仿真,根据去噪前后的信噪比对比,深入研究这三种算法在计算量、稳定性、去噪效果以及适用范围等方面各自的特点。
2、小波变换基本理论连续小波变换定义为:,函数内积为:（2.1）以上定义为的连续小波变换,简称CWT。
为小波变换系数。
连续小波变换一般只适用于理论分析推导,计算机一般采用数字处理模式,所以必须将连续小波离散化处理。
离散小波变换（DTW）是指对尺度因子和时间因子的离散化。
离散化的主要原因是:连续小波变换的系数是高度冗余的,要对其进行离散化,最大的消除和降低冗余性。
若对尺度因子按二进的方式离散化,就得到了二进小波和二进小波变换。
设小波函数的傅里叶变换为,若存在二常数,使得（2.2）称为二进母小波,式(2.3)为二进小波的稳定性条件。
对于任意整数j,二进小波函数为:（2.3）3、小波变换去噪方法一般情况下,对于一维信号的去噪流程如下图3-1所示:由以上图形可知,去噪成功的关键在于阈值的选取和采用什么准则去除属于噪声的小波系数,并增强属于信号的部分。
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Voice signal de-noise base on wavelet and arithmetic implement with DSP
Candidate:
Yan Feng
Supervisor:
We study the application of wavelet in voice signal de-noising, focus on the wavelet shrinkage de-noising. There are three main wavelet de-noising methods at present, they are wavelet shrinkage de-noising, model-max de-noising and spatial selection de-noising. wavelet shrinkage de-noising method has a small amount calculation and good de-noising effect, so it has got wide application. But the selection of de-noising threshold directly related to the de-noising effect. Some wavelet coefficients can't be set zero when the threshold is undersize and parts of noises are retained; some useful signals will be reduced if the threshold is up-size. These cases may degrade the de-noising effect.
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
We design real time de-noising method, and transplant the above-mentioned algorithms to DSP with SEED-EDC6713 module. We completed spectral subtraction, wavelet shrinkage de-noising and the method this article put forward, verify the simulation results. Keywords wavelet shrinkage de-noising; voice signal de-noising;
我们将仿真的算法移植到 DSP 平台中，利用 SEED-DEC6713 模块，设 计实时算法，实现了谱减法、小波阈值法以及我们所提出的方法，验证了仿 真效果。 关键词 小波阈值去噪；语音信号去噪；谱减法；DSP
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哈尔滨工业பைடு நூலகம்学工学硕士学位论文
Abstract
Wavelet analysis is a mathematical analysis tools which was developed in the 1990s, because of its excellent time-frequency analysis ability.Wavelet analysis has undergone a unprecedented development in the signal processing field. As an important branch of wavelet analysis, wavelet de-noising theory has also got a great development and application. Voice signal de-noising is an important area of voice signal processing, generally as a pretreatment module exists in the system. Scholars often carry through study on the basis of broad band plus noise, and has brought forward many voice de-noising methods. Although in theory, still not completely solve the problem of voice de-noising, some methods have been proved to be effective in practice. Wavelet analysis can simultaneously analyse signal in time and frequency domain, so it can effectively achieve the voice signal de-noising.
第 1 章 绪论................................................................................................................ 1 1.1 课题背景........................................................................................................... 1 1.1.1 语音去噪的意义........................................................................................ 1 1.1.2 语音去噪的发展现状................................................................................ 2 1.2 小波分析的发展和应用................................................................................... 4 1.2.1 小波分析的发展........................................................................................ 4 1.2.2 小波分析的应用........................................................................................ 5 1.3 小波分析在语音信号去噪方面的应用........................................................... 6 1.4 课题研究内容................................................................................................... 7
本文重点研究了小波阈值法，针对不同的阈值函数的选取、阈值处理方 法及小波函数的选取做了研究。针对阈值法中高频信号失真的缺点，我们对 小尺度上的小波系数做谱减法预处理，之后以一个小阈值去除剩余噪声，大 尺度上仍然利用阈值法处理。经过仿真实验表明，这种处理方法较传统的小 波阈值法，保留了更多有用信号，减小了去噪后语音信号的失真。
本文研究小波在语音信号去噪方面的应用，重点研究小波阈值语音去 噪。目前已经提出的小波去噪方法主要有三种，模极大值去噪、空域相关滤 波去噪以及小波阈值去噪法。阈值法具有计算量小、去噪效果好的特点，取 得了广泛的应用。然而在阈值法中，阈值的选取直接关系到去噪效果的优 劣。如果阈值选取过小，那么一部分噪声小波系数将不能被置零，从而在去 噪后的信号中保留了部分噪声信息；如果阈值选的偏大，则会将一部分有用 信号去掉，使得去噪后的信号丢失信息。
Prof. Wang Qi
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality:
Instrument Science and Technology
Affiliation：
Dept. of Automatic Testing and Control
spectral subtraction; DSP
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘要 ............................................................................................................................... I Abstract ....................................................................................................................... V
导
师：
申 请 学 位：
学 科、专 业：
所 在 单 位：
答 辩 日 期：
授予学位单位：
闫峰 王祁 教授 工学硕士 测试计量技术及仪器 自动化测试与控制系 2008 年 6 月 哈尔滨工业大学
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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Classified Index: TB535 U.D.C: 621.3
This article focuses on the wavelet shrinkage de-noising, study different threshold function, different threshold approach and the selection of mother wavelet. For the shortcoming of high frequency signal distortion in the wavelet shrinkage de-noising, we use spectral subtraction to treat with small scales wavelet coefficients and then remove the residual noise with a small threshold; in big scales, we still use threshold method directly. The simulation shows that this method has a better effect than wavelet shrinkage de-noising, it could reserves more high frequency signal, reduce distortion.