小波分析在语音信号处理中的应用

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小波变换技术在语音信号处理中的应用研究

小波变换技术在语音信号处理中的应用研究

小波变换技术在语音信号处理中的应用研究语音信号是一种非常重要的信号,广泛应用于语音识别、声学模式识别、语音合成和音频信号处理等领域。

在语音信号处理中,小波变换是一种非常重要的技术,它可以将信号分解成不同的频率分量,并对这些分量进行分析和处理,从而提高信号处理的效果。

一、小波变换技术的基本原理小波变换是一种时频分析方法,它是通过将原始信号与一种称为小波基函数的特定函数进行卷积来实现的。

小波基函数是一组具有一定性质的函数,它们可以通过平移和尺度变换形成一组完备基函数,这些基函数可以近似任何一种信号。

在小波变换中,信号可以被分解成不同的频率分量,这些分量对应于不同尺度的小波基函数。

在小波变换的数学表述中,这些分量被称为小波系数,它们可以描述信号在不同尺度和频率上的变化情况。

小波变换技术具有多尺度分析的特点,它可以捕捉到信号在不同尺度上的细节和特征,从而提高信号处理的效果。

小波变换技术在语音信号处理中被广泛应用,它可以用于语音信号的去噪、特征提取、压缩编码等方面。

二、小波变换技术在语音信号去噪中的应用语音信号是一种非常容易受到噪声干扰的信号,噪声会影响到语音信号的质量和可读性。

因此,在语音信号处理中,去噪是一种非常重要的技术。

在小波变换技术中,可以将语音信号分解成多个频率分量,其中高频分量通常包含了噪声信号。

因此,可以通过对高频分量进行滤波,去除噪声信号,从而实现语音信号的去噪。

在实际应用中,可以使用小波阈值去噪算法来实现语音信号的去噪。

该算法的基本原理是,通过设置一个适当的阈值,将小波系数中比阈值小的系数置为0,从而滤除噪声信号。

三、小波变换技术在语音信号特征提取中的应用语音信号的特征提取是一种非常重要的技术,它可以将语音信号转化为一组可测量的特征,以便于后续的分析和处理。

在小波变换技术中,可以利用小波系数来提取语音信号的特征。

可以使用不同的小波基函数来提取不同的特征,如包络特征、频谱特征、时频特征等。

小波变换在语音信号处理中的应用及局限性

小波变换在语音信号处理中的应用及局限性

小波变换在语音信号处理中的应用及局限性引言:语音信号处理是一门研究如何对人类语音进行分析、合成和识别的学科,其应用广泛,涉及到语音识别、语音合成、语音增强等领域。

小波变换作为一种重要的信号分析工具,被广泛应用于语音信号处理中,本文将探讨小波变换在语音信号处理中的应用以及其局限性。

一、小波变换在语音信号分析中的应用1. 语音信号的时频分析小波变换具有时频局部化的特点,可以将语音信号在时域和频域上进行精确的分析。

通过对语音信号进行小波变换,可以得到语音信号在不同时间和频率上的特征,如短时能量、短时过零率等,从而实现对语音信号的时频分析。

2. 语音信号的特征提取语音信号通常包含大量的冗余信息,为了提取出语音信号中的有效特征,可以利用小波变换对语音信号进行降噪和压缩。

通过小波变换去除语音信号中的噪声和冗余信息,可以提取出语音信号的关键特征,如共振峰频率、基频等,为后续的语音识别和合成提供有力支持。

3. 语音信号的压缩与编码小波变换具有良好的压缩性质,可以将语音信号进行有效的压缩和编码。

通过对语音信号进行小波变换,可以将其转换为小波系数,利用小波系数的稀疏性进行压缩和编码,从而实现对语音信号的高效传输和存储。

二、小波变换在语音信号处理中的局限性1. 小波基函数的选择小波变换的性能很大程度上依赖于所选用的小波基函数。

不同的小波基函数对信号的分辨率、频率响应等有不同的影响,因此选择合适的小波基函数对于语音信号的处理至关重要。

然而,目前并没有一种通用的小波基函数适用于所有语音信号的处理,因此在实际应用中需要根据具体情况进行选择。

2. 小波变换的计算复杂度小波变换的计算复杂度较高,特别是在高精度和高分辨率的情况下。

对于实时语音信号处理来说,计算复杂度是一个较大的挑战。

虽然有一些优化算法可以减少计算复杂度,但仍然需要权衡计算速度和精度。

3. 小波变换对噪声的敏感性小波变换对噪声的敏感性较高,尤其是在低信噪比的情况下。

小波分析在语音信号识别中的应用研究

小波分析在语音信号识别中的应用研究

小波分析在语音信号识别中的应用研究摘要:随着科技的不断发展,语音信号的识别技术逐渐成熟。

而小波分析作为一种具有时频局部性的信号分析方法,已经被广泛应用于语音信号的处理和识别中。

本文通过对小波分析在语音信号识别中的应用进行系统性的研究和总结,旨在深入探讨小波分析的原理及其在语音信号识别中的优势和局限性。

1. 引言语音信号识别是一种广泛应用于通信、语音交互、语音识别等领域的技术,对于提高用户体验、提供高效的语音交互以及实现自动化处理起到了重要的作用。

而小波分析作为一种基于时频局部性的信号分析方法,可以对语音信号进行精细化的分析和处理,因此被广泛应用于语音信号的识别中。

2. 小波分析的原理小波分析是一种通过分解信号为不同频率的组合波形以及相应的时间偏移,从而达到深入分析信号的目的。

其主要分为小波变换和小波包分析两种方法。

小波变换主要是对信号的时频特性进行分析,对于语音信号的频谱特征具有较好的描述能力;而小波包分析则可以进一步对信号进行分解,提取出不同层次的时频特征,有助于更好地分析和理解语音信号。

3. 小波分析在语音信号预处理中的应用在语音信号识别中,预处理是非常关键的一步。

小波分析可以结合语音信号的时频特性,对信号进行去噪和降噪处理,从而提高信号的质量和清晰度。

同时,小波变换还可以对语音信号进行频谱分析,提取关键特征,为后续的特征提取和分类提供重要依据。

4. 小波分析在语音信号特征提取中的应用语音信号的特征提取是语音识别的核心环节之一。

传统的特征提取方法如MFCC等在一定程度上可以提取出语音信号的特征。

而基于小波分析的特征提取算法则更加灵活和全面。

通过对信号进行小波变换,可以得到时频域上的特征图,包括频率、能量、相位等。

这些特征可以更好地反映信号的时频属性,并且对于语音信号的短时变化有较好的适应性。

5. 小波分析在语音信号分类识别中的应用利用小波分析提取的特征,可以应用于语音信号的分类和识别。

通过建立相应的分类模型,可以对不同的语音信号进行区分和归类。

小波分析在语音信号处理中的应用

小波分析在语音信号处理中的应用

信息通信INFORMATION&COMMUNICATIONS2020 (Sum.No206)2020年第02期(总第206期)小波分析在语音信号处理中的应用陈德昊(中国科学院大学,北京10049)摘要:信号分析是当前信工程信息处理中的重要环节,在早期主要依托傅里叶变换进行处理。

然而,傅里叶变换只能进行频域分析,导致信号分析不全面。

基于氏,小波变换引入了时域窗,使得信号分析变得更加有效。

语音信号相比一般通信信号其具有高复杂性,局部稀疏性等局部性的特征较多,这一点和小波处理的特点相融合,因此将小波分析应用于语音信号处理中有着非常现实的意义。

鉴于此,文章立足于小波分析,对语音信号处理中的几个具体场景进行简要的综述。

关键词:小波分析;语音信号处理;应用;综述中图分类号:TN912.3文献标识码:A文章编号:1673-1131(2020)02-0020-02小波分析作为一种新的时频分析方法,实现了泛函数、傅里叶分析调和分析以及数值分析之间的完美结构,成为继傅里叶变换分析方法后,另一个重要的信号分析方法,受到很多研究人员的研究,在理论和应用上得到了极大的扩充。

语音信号作为一种典型的非平稳信号类型,应用小波分析对应的效果要相比传统的方法具有更显著优势,目前已取得了显著的成果。

基于此,本文重点分析小波分析在语音信号处理中的应用。

1小波变换理论1.1连续小波变换假设叽t)表示为平方可积的某一函数,由此可得g)WL'CR),当前对应的傅里叶变换结果屮(w)满足:则该变换为基本小波,也被称作小波母函数,公式(1)则被称为小波函数容许条件。

对L2(R)空间中某一函数/(t)在小波基下进行分解,由此得到对应的函数的连续小波变换,其对应的表达式如下:网(必)==土”(河佇*⑵同傅里叶变换类似,可以得到对应的小波逆变换北)=右匸匚時%彷佇卿⑶1.2离散小波变换实际数据主要表征为离散数字特性,釆用连续小波变换显然不方便。

信号处理中的小波分析方法

信号处理中的小波分析方法

信号处理中的小波分析方法信号处理是一门研究如何对信号进行采集、处理和分析的学科,而小波分析则是信号处理领域中一种重要的方法。

本文将介绍信号处理中的小波分析方法及其应用。

一、小波分析的基本原理小波分析是一种基于数学小波理论的信号处理方法。

它的基本思想是利用小波函数将非平稳信号分解为不同频率的多个小波成分,并用于信号的时域和频域分析。

小波分析与傅里叶分析不同的是,它不依赖于正弦余弦基函数,而是利用小波函数,如Daubechies小波、Morlet小波等,进行信号的变换和分析。

小波函数具有时域局部性和频域局部性的特点,可以更好地处理非平稳信号。

二、小波分析的应用1. 信号压缩与去噪小波分析在信号压缩与去噪方面有广泛的应用。

通过将信号分解为不同频率的小波成分,可以对信号进行压缩和去除噪声。

小波分析相比于传统的傅里叶分析方法,能够更准确地捕捉信号的瞬态特征,提高信号的压缩和去噪效果。

2. 图像处理小波分析在图像处理中也具有重要的应用。

通过对图像进行小波变换,可以实现图像去噪、图像压缩和边缘检测等功能。

小波变换能够更好地保持图像的边缘信息,避免出现模糊和失真情况。

3. 语音信号处理在语音信号处理中,小波分析可以用于语音信号的压缩、语音识别和语音变换等方面。

小波变换可以提取语音信号的特征参数,并用于语音识别和语音变换算法中。

4. 生物医学信号处理小波分析在生物医学信号处理中也有广泛的应用。

例如,在心电图分析中,小波变换可以提取心电信号的特征波形,用于疾病的诊断与监测。

在脑电图分析中,小波变换可以提取脑电信号的频谱特征,帮助研究人员研究大脑的功能活动。

三、小波分析方法的发展与挑战小波分析作为一种新兴的信号处理方法,近年来得到了广泛的研究和应用。

在发展过程中,小波分析方法也面临一些挑战。

首先,小波分析方法在计算上比较复杂,需要进行多次尺度和平移变换,计算量较大,对计算资源要求较高。

因此,在实际应用中需要寻求更高效的算法和技术。

小波分析在语音信号处理中的应用研究

小波分析在语音信号处理中的应用研究

小波分析在语音信号处理中的应用研究一、前言随着科技的发展,语音信号处理已经成为一个热门领域。

目前,语音识别、语音合成和语音合成技术在日常生活中得到广泛应用,例如语音助手和智能家居系统。

而小波分析作为一种信号分析的工具,可以帮助我们更好地理解语音信号特征和处理方法,因此在语音信号处理中的应用研究也越来越受到关注。

二、什么是小波分析?所谓小波分析,是指利用小波变换的技术对信号进行分析的过程。

小波变换是一种信号分析和处理方法,它将一个信号分解成不同尺度下的频率成分。

这个过程可以帮助我们更好地理解信号的频率特征、时域特性和功率谱。

三、小波分析在语音信号处理中的应用1、语音信号的表示小波分析可以帮助我们更好地表示语音信号。

通常情况下,语音信号是通过数字信号处理(DSP)技术转化为数字信号的形式。

而数字信号通常可以看做是一组数字序列。

我们可以用小波函数对这个数字序列进行分解,得到它的频域和时域特征。

这个过程可以帮助我们更好地表示语音信号,从而更好地提取语音信号的特征。

2、语音信号的去噪在语音信号处理中,噪声是一个常见的问题。

我们通常希望去除一些噪声成分,从而得到清晰的语音信号。

小波分析可以帮助我们去除噪声,同时保留重要的语音成分。

通常情况下,我们可以将小波分析和门限函数相结合,对语音信号进行去噪。

这个过程可以帮助我们在保留语音信号成分的同时,去除噪声,得到更清晰的语音信号。

3、语音信号的压缩在语音信号传输和存储过程中,信号需要压缩,以便更好地传输和存储。

小波分析可以帮助我们将语音信号压缩成更小的数据量,同时又不损失太多的重要信息。

我们可以通过小波分析将语音信号分解为几个小波分量,并根据需要对不同的小波分量进行不同的压缩。

这个过程可以帮助我们更好地压缩语音信号,同时保证重要的信号成分不被丢失。

四、结论正如本文所述,小波分析在语音信号处理中有着非常广泛的应用。

通过小波分析技术,我们可以更好地表示语音信号,去噪,压缩等。

小波分析在音频信号处理中的应用

小波分析在音频信号处理中的应用随着技术的不断进步,我们的生活变得越来越丰富多彩。

其中,音乐作为人类文化的重要组成部分,一直发挥着不可忽略的作用。

音频信号处理技术的崛起,更是为音乐产业注入了新的活力。

在众多的音频信号处理技术中,小波分析技术因其优越的性能而备受青睐。

本文将介绍小波分析在音频信号处理中的应用。

一、小波分析的基本原理小波分析是一种基于局部信号分析的数学方法。

其基本原理为将信号与不同长度和幅度的小波进行卷积分析,从中提取出信号的各种特征。

与傅里叶变换不同,小波分析不仅可以分析信号的频率,还能分析信号的变化率,因此具有更好的分析效果。

二、小波分析在音频信号压缩中的应用由于音频文件太大,传输和存储成本较高,因此音频信号的压缩一直是音频产业关注的重点。

小波分析技术可以将音频信号分解成不同频率范围内的子信号,进而通过对子信号的压缩来实现音频信号的压缩。

与其它压缩方法相比,小波分析压缩技术具有压缩比高、还原质量好等优点,因此受到了音频产业的广泛应用。

同时,小波分析技术还可以通过对子信号的选择来实现不同层次的压缩,因此在音频文件的在线播放和传输时,可以根据不同网络带宽的情况,选择不同方法和层次的压缩,从而提高用户体验。

三、小波分析在音频信号滤波中的应用音频信号中常常包含有不必要的噪声或者杂音,这些噪声会影响到音频信号的质量和效果。

利用小波变换,可以将音频信号分解成不同频率范围内的子信号,进而根据需要去掉某些子信号,实现音频信号的滤波。

不同于传统的滤波方法,小波分析技术可以选择不同频率范围内的子信号进行滤波,因此在滤波效果和音频信号还原的质量方面,都具有显著的优势。

四、小波分析在音频信号降噪中的应用由于环境因素和设备问题等原因,音频信号中常常夹杂着不必要的噪音。

因此,针对这种情况,可以采用小波分析技术来实现音频信号的降噪。

小波分析技术可以将音频信号分解成不同频率范围内的子信号,进而根据需要去掉某些子信号,实现音频信号的降噪。

基于小波分析的语音信号处理技术研究

基于小波分析的语音信号处理技术研究随着信息时代和人工智能技术的不断发展,语音信号处理技术也应运而生。

基于小波分析的语音信号处理技术能够从语音信号中分离出有用的信息,如音位和音节,从而为语音识别、合成和压缩等领域提供了有力的支持。

一、小波分析的原理小波分析是一种可变时间分辨率的信号分析技术,可以将信号分解为时频互不干扰的一系列小波包。

小波包可以分为高频和低频两种,其中高频小波包对应信号的细节部分,低频小波包对应信号的平滑部分。

小波变换的目的是将信号从时域变换到小波域,以便更好地分析信号的时频特性。

二、小波变换在语音信号处理中的应用小波变换在语音信号处理中的应用主要包括以下几个方面:1. 语音信号的分解与重构通过小波变换,可以将语音信号分解为多个小波包,从而提取语音信号的不同频率成分。

根据实际应用需求,可以将某些小波包进行滤波和抽样,提取有用信息并降低数据量。

同时,在合成语音信号的过程中,也可以利用小波包进行信号的重构和调整,从而使合成语音更加自然。

2. 语音信号的降噪和去除回声在语音信号处理中,噪声、回声等干扰信号会严重影响语音信号的质量和识别率。

通过小波变换,可以将噪声、回声等干扰信号分解为高频和低频两种小波包,并根据不同干扰信号的特点,选择合适的小波包进行降噪或去除回声的操作,从而提高语音信号的质量和识别率。

3. 语音信号的分割和识别小波变换能够帮助对语音信号进行精细的分割和特征提取,从而为语音信号的识别提供更加准确的特征。

同时,小波变换还可以帮助进行语音信号的音素、音节的分离和识别,并对口音以及说话人的特征进行建模和分析。

三、基于小波分析的语音信号处理技术的发展趋势目前,基于小波分析的语音信号处理技术正向着更加准确、实时和个性化的方向发展。

其中,一些有代表性的研究领域包括:1. 基于端到端模型的语音信号识别端到端模型是一种利用深度学习技术,直接从原始数据中提取特征并输出预测结果的模型。

在语音信号识别中,基于端到端模型的方法可以直接使用原始语音信号,通过卷积神经网络、循环神经网络等深度学习模型,直接输出语音信号的识别结果。

小波变换在语音信号处理中的应用

小波变换在语音信号处理中的应用语音信号是一种非常常见的信号,我们每天都会面对很多不同种类的语音信号,例如电视、广播、电话和虚拟语音助手等等。

然而,在进行语音信号处理时,我们常常会遇到许多问题,例如信号噪声,时域和频域信息的难以解释和处理等等。

因此,使用小波变换来处理语音信号已经成为了一个越来越受欢迎和广泛使用的技术。

小波变换是一种数字信号处理技术,可以将信号分解成不同的频率组成部分。

它比传统的傅里叶变换更加有用,因为小波变换不仅可以提供频域信息,还可以提供时域信息,这使得它在许多应用领域具有独特的优势。

使用小波变换来处理语音信号,有许多好处。

下面我们将详细介绍其中的几个。

1. 去噪处理在语音信号处理过程中,经常会遇到信号受到噪声干扰的情况。

这些噪声可能来自于语音信号的采集设备,可能来自于语音信号传输途中的信号失真和干扰,可能来自于其他信号源的干扰等等。

如果不将这些噪声从信号中去除,就会影响到最终的信号质量。

因此,在语音信号处理过程中,去噪是一项必不可少的工作。

小波变换去噪是一种非常有效的方法。

它利用小波变换将信号分解成不同频率的组成部分,并且对每个频率的组成部分进行独立的处理。

通过这种方式,我们可以保留信号的低频部分,抑制信号的高频噪声。

2. 信号分析和特征提取使用小波变换分析语音信号,可以得到更多的信号特征信息。

因为小波变换不仅可以提供频域信息,还可以提供时域信息。

这对于对信号的分析和特征提取非常有帮助。

在语音信号处理中,信号分析和特征提取是一项非常重要的任务。

通过分析信号的特征,我们可以更好地理解信号,更好地描述和分类信号。

同时,特征提取也是许多应用的前提条件,例如语音识别、情感分析和说话人识别等等。

小波变换可以很好地完成信号分析和特征提取的任务。

通过小波变换,我们可以提取信号的一些重要特征,如频率、幅度、相位、包络等等。

这些特征可以用于对信号进行分类、处理和识别。

3. 信号压缩在传输和存储语音信号时,信号的大小是一个非常重要的问题。

基于小波分析的语音信号处理技术研究

基于小波分析的语音信号处理技术研究第一章:引言语音信号处理技术是当今信息处理领域中广泛关注的一个重要领域。

在现代通信、计算机语音识别、语音合成、信息传输、多媒体技术等众多领域,语音信号处理技术都扮演着重要角色。

而小波分析作为一种能够完成信号分析、压缩和降噪等多种功能的分析工具,近年来在语音信号处理领域中广泛应用。

本文将围绕基于小波分析的语音信号处理技术展开研究,以期进一步提升语音信号处理技术的研究和应用水平,为相关行业做出更大贡献。

第二章:小波分析概述小波分析,又称小波变换,是在正交基函数的基础上,利用基函数长度不同的正交性来对信号进行表示的一种分析方法。

与傅里叶分析相比,小波分析能够对非稳态信号或不规则信号进行较好的分析,特别适用于音频信号处理。

小波分析在音频信号压缩、降噪、去除杂音、特征提取等方面有着广泛的应用。

第三章:小波变换在语音信号处理中的应用3.1 语音信号压缩语音信号具有很高的冗余性,采用小波分析将其分解成若干频带,只需保存重要的频带信息即可实现语音信号的压缩。

3.2 语音信号降噪小波分析在语音信号降噪方面拥有显著的应用。

通过小波阈值去除信号的高频噪声,以此实现对语音信号的降噪处理。

3.3 语音信号去除杂音小波分析的去噪效果同样可以应用到去除语音信号中的杂音。

采用小波分析去除语音信号中的杂音,可以大大提高语音信号的质量和清晰度。

3.4 语音信号特征提取将语音信号转换到小波域中进行分析,可以有效地提取语音信号中的特征信息。

这种小波域的语音信号特征在语音信号识别中有着广泛的应用。

第四章:基于小波分析的语音识别技术研究语音信号的识别一直是语音信号处理技术中的一个热门研究领域。

利用小波变换的相关算法,可以对语音信号进行特征提取和分类。

其中,小波包分析是一种非常常见且实用的与语音信号特征提取相关技术。

同时,小波神经网络的方法也在语音识别任务中取得了不错的效果。

第五章:小波分析在语音信号处理中存在的问题及解决方案小波分析在语音信号处理中存在的问题主要涉及到小波变换的阶数、小波基函数的选择以及小波变换的参数设置等。

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小波分析在语音信号处理中的应用
摘要:本文介绍了小波变换及小波变换在语音信号处理中的应用,效果显著。

这里主要介绍运用小波变换对语音信号的压缩和增强,给出了仿真结果并进行了分析。

关键词:小波去噪压缩基因检测
中图分类号:p631 文献标识码:a 文章编号:
1007-9416(2012)02-0158-02
1、引言
小波分析是在傅里叶基础上发展起来的一个有效的调和分析工具,傅里叶分析作为最早的调和分析工具,在信号频谱分析中有着非常重要的作用,是调和分析发展的一个重要分支。

但是在当需要对信号的某一时间点,或某一时间段的频率成分进行分析时,传统的傅里叶变换就显得无能为力了,所以在他得基础上发展了短时傅里叶变换,gabor变换,以致到后来具有革命性意义的小波变换。

小波变换是采用面积固定不变但形状不断变化的分析窗口对信号进行变换,其多分辨分析的特点,很适合于分析非平稳信号。

语音信号是一个典型的非平稳信号,目前,小波变换已经成功运用于语音信号处理。

2、小波变换
连续小波变换把一维信号投影到二维的时间一尺度相平面上,其基本思想是用一组函数去表示或逼近一信号或函数,这一组函数称
为小波函数系,通过一基本小波的平移和伸缩构成小波变换的定义如下:
设 x(t)是平方可积函数,记作x(t)∈l2(r),ψ(t)是被称作基本小波或母小波(motherwavelet)的函数则
称为x(t)的小波变换。

式中a>0是尺度因子,b反应位移,*表示共轭。

因为一维信号x(t)作小波变换成为二维的wtx(a,b)后其信息是有冗余的,因此在工程应用中常见的是离散的小波变换。

目前通行的办法是对尺度幂级数作离散化,可将尺度因子a和移位因子b离散化。

若对尺度因子a按二进的方式离散化,就得到了二进小波和二进小波变换。

3、语音信号的小波增强
对信号进行消噪实际上是抑制信号中的无用部分,增强信号中的有用部分的过程。

小波去噪的方法有很多种,概括起来主要有屏蔽去噪法值法、阈值去噪法、模极大值检测去噪法等。

本文用的是阈值去噪,它的思想是利用阈值对经过变换后的较低尺度上的小波系数进行处理,将那些对应于高斯噪声的小波系数置零,而保留那些对应于信号的小波系数,再由处理后的小波系数重构原信号,获得对有效信号的最优估计。

其主要依据是:小波变换特别是正交小波变换具有很强的去数据相关性的能力,它能使信号的能量在小波域集中于一些大的小波系
数;而噪声的能量却分布于整个小波域内,因此经小波分解后,信号的小波系数幅值要大于噪声的小波系数幅值,幅值较大的小波系数一般以信号为主,而幅值较小的在很大程度上是噪声。

于是,采用阈值去噪的方法可以把信号系数保留,而使大部分噪声系数减少为零。

3.1 语音信号的小波增强的阈值选择
无论是使用小波变换对语音信号增强或者是压缩的,阈值的选择都是关键。

压缩时:阈值过大,信号会有较大的失真;阈值过小,则压缩的意义不大。

去噪时:阈值过大,虽然可以减少信号中的噪声,会除去信号的一部分能量,重构信号也会有较大的失真;阈值过小,则重构信号中将包含过多的噪声分量,达不到去噪的目的。

小波分析进行消噪处理一般有3种方法:默认阈值消噪处理、给定阈值(软阈值或硬阈值)消噪处理、强制消噪处理。

小波变换后传统的阈值处理方法有硬阈值(hard shrinkage)和软阈值(soft shrinkage)处理方法。

采用硬阈值,就是把绝对值小于阈值的小波系数设为0,其他的系统不变;采用软阈值就是用小波系数的绝对值减去小于的小波系统设为0。

一般来说,硬阈值比软阈值处理后的信号更加粗糙。

3.2 小波对语音信号去噪的仿真结果和分析
本列中对原始信号加入高斯白噪声,去噪时用小波‘sym6’执行分解,使用启发式阈值选择(heursure),然后再通过软阈值方法
去噪。

去噪效果如图1所示。

从图像中可以看出,增强后的语言信号很光滑,基本不含噪声分量,显示了原始信号的大量信息,但是也去掉了原信号的一些细节信息,而且想要提高去噪时的效果通过改变小波基或者提高层数,其改进的效果不大,所以传统的小波去噪的算法还存在很大的改进空间,但是其前景不容小觑。

4、语音信号的小波压缩
信号压缩的基本目的就是在不损失信号所携带信息的前提下,尽可能减少用于存储信号的开销。

基于小波变换实现信号压缩的基本思想是:信号经小波变换后,通过作用域值过滤掉不是信号主要性
质的细节系数,然后利用低采样率的近似系数,加上少量关心的细
节系数恢复原信号,从而实现信号的压缩。

语音信号的小波压缩仿真和分析。

本列中用小波db5进行5层分解,算出默认阈值,对信号进行压缩,并计算零系数比例pze ros,保留的能量大小pnormen,压缩比compratio。

得到结果如图2所示。

对信号进行压缩处理是小波分析的一个重要应用,实验表明,利
用小波变换对语音信号进行数据压缩,效果比较明显,信号失真不大,保留一定的细节信息,是一种行之有效的方法。

5、小波变换在语言信号处理的其他方面的应用
小波变换在语音信号处理,出了上述的应用之外,在其他的方面也有不俗的表现。

如:基音周期估计(pitch detection )、元音辅
音的分割(c/v segmentation),语音识别(speech recognition)等,应用非常广泛。

6、结语
小波变换较传统的傅里叶变换在语音信号处理上的优势已不必
再赘述,从上述例子可以看出小波变换在语音信号处理中得广泛应用和优良表现,小波分析是同时具有理论深刻和应用十分广泛的双重意义,其理论研究结果和应用范围还无法准确预料,但可以肯定的是:小波变换作为一种新的优良的时频分析方法,必将不断发展与完善,为数学和信号处理等众多科学领域的发展做出重大贡献。

相对于小波变换在图像处理中大量的被应用,其在语音信号处理中的潜力是无穷的,前途不可限量。

参考文献
[1]张雪英.数字语音处理及matlab仿真[m].电子工业出版
社,2010.7.
[2]dwight f.mix kraig j.olejiniczak elements of wavelets for engineers and scientists[m].john wiley & sons,2003. [3]张铁强,牛滨华.小波去除随机噪声方法的matlab应用[j].西部探矿工程.2007,(4),90-91.
[4]边静,戈振兴.小波变换在信号去噪中的应用[j].科技信
息,2011,(10),522-523.。

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