基于MATLAB语音信号处理(语音信号处理的综合仿真)(2)
2. 语音信号处理的总体方案
2.1 研究的主要内容
本课题主要介绍的是的语音信号的简单处理，目的就是为以后在手机上的移植打下理论基础。主要应用范围是用手机打电话时滤除人声以外的噪声。本论文就前文提到的情况，运用数字信号技术实现对加噪声后的语音信号的处理和分析，具体是在MATLAB7.8.0环境下结合使用信号采样和提取，两种变换方法、滤波等技术实现处理语音信号。所需要做的工作就是在MATLAB7.8.0软件上编写一个处理加噪声语音信号的点M文件。这种文件在调用时比较方便，不仅能对语音信号进行采样，而且还对其实施信号的提取、调整、频谱分析和滤波处理，达到简单的滤除模拟噪声，保留人声的目的，为以后将这种功能移植到手机奠定基础。
2.2 系统方框图
本次论文的系统方框图如图1所示。
图1 系统方框图
图1为系统方框图，系统共分为三大部分，分别是语音信号采集，语音信号处理和处理的效果显示。其中处理部分为核心部分。处理部分的分析又分为时域分析和频域分析。在进行时域分析时，经过提取和调整会得到语音信号的波形。而频域分析中会根据频谱图得到频谱信息，并且根据频谱信息判断得到的有用信息是否在采集的一段语音信号中，包括需要保留的人声信号和需要滤除的噪声信号。如果没有噪声，那么就将这一语音信号添加噪声，然后再通过滤波器，滤除噪声。通过各种滤波器的比较，然后再通过MTALAB仿真图和试听进行效果显示，来找到一个较好的滤波效果，进而确定这种滤波器的应用前景。
2.2.1 语音信号的采集
使用手机的录音设备采集一段语音信号，最好是在大街上，这样可以令采集到的语音信号包含人声和汽车的喇叭噪声，并将其保存在电脑中。或者是用电脑自带的录音设备录取一段语音信号，然后再人工得加上一段噪声。因为在街上没有采集到想要的语音信号，信号噪声过于复杂，达不到对比明显的效果，所以本次使用的是第二种方法进行语音信号的采集。
2.2.2 语音信号的处理
语音信号的处理主要包括信号的提取、信号的调整、信号的变换和信号的滤波。在实际应用中，信号的时频域分析经常同时进行[6]。
(1) 语音信号的时域分析
语音信号是一种随着时间变换而变换的信号，因为人在说话时，无论是音调还是音频每一刻都是变化的，它携带着各种信息。在语音处理中无一例外所有技术都需要得到音频中隐藏的信息。对语音信号进行时域分析的目的就在于可以快捷的提取到语音信号信息。具体的分析方法可以分为以下两种：
① 提取：通过MATLAB中的指令将电脑设备上保存的的一段音频信号提取到MATLAB中，并得到该语音信号的波形图。通过观察语音的高低起伏来比较自己录音的相似度。
② 调整：通过MATLAB指令对已经在MATLAB环境中的音频信号进行幅度和频率的变化，模拟音量的增减，人声的变化，以实现对语音信号的调整。
(2) 语音信号的频域分析
频谱信息在信号分析与处理中非常重要。频谱分析可以得到需要保留的人声信息和需要滤除的噪声信息。频谱信息会使信号的某些特性变得更加突出和明显。因此，语音信号的频域分析能更明朗的展示信号的频率特性。具体的分析方法可以分为以下两种：
① 变换：在MATLAB中使用指令对采集到的语音信号进行快速傅立叶变换（FFT），并且可以画出傅立叶变换前后的频谱图。
② 滤波：可分别采用低通、高通、带通和带阻滤波来滤除噪声，并需要比较各种滤波后的效果。从而选择出一种滤波器来更好的滤除电话中环境嘈杂的噪声。