小波變換在語音信號處理上的應用

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1、第25卷第1期四川理工學院學報(自然科學版)Vol.25No.12012年2月JournalofSichuanUniversityofScience＆Engineering(NaturalScienceEdition)Feb.2012文章編號:1673-1549(2012

2、)01-0067-04小波變換在語音信號處理上的應用1，22唐玲，程建(1．四川理工學院自動化與電子信息學院，四川自貢643000;2．電子科技大學電子工程學院，成都610054)摘要:利用小波的多分辨率分析，以及其良好的空間域和頻率域局部化特點，針對語音信號特征，選取適當?shù)男〔ㄋ惴ㄟM行去噪和增強語音，壓縮編碼，提取語音信號特征等處理。通過Matlab仿真分析，得到增強后的信號圖和壓縮后的壓縮比參數(shù)、能量保留參數(shù)、零系數(shù)比例系數(shù)，提取的信號特征。結果表明，基于小波變換的語音信號處理表現(xiàn)出良好的特性。關鍵詞:語音信號處

3、理;小波變換;去噪;增強;壓縮編碼;特征提取中圖分類號:TB115文獻標識碼:A小波分析是近十幾年發(fā)展起來的一種新的時頻分其重構公式(逆變換)為:∞∞析方法，它是泛函數(shù)、Fourier分析、調和分析、數(shù)值分析11t－bf(t)=W(a，b)Ψdadb(2)∫∫2f()的最完美的結晶;在應用領域，特別是在信號處理、圖像CΨ－∞－∞aa處理、語音處理以及眾多非線性科學領域，它被認為是1.2離散小波變換繼Fourier分析之后的又一有效的時頻分析方法。小波為了減小小波變換系數(shù)冗余度，將小波基函數(shù)變換是傳統(tǒng)傅里葉變換的繼承和

4、發(fā)展。由于小波的多Ψ(t)=1Ψt－τ的a，τ限定在一些離散點上的a，τ()分辨率分析具有良好的空間域和頻率域局部化特性，對槡aa取值。在離散小波變換中，待分析信號f(t)和分析小高頻采用逐漸精細的時域和空域步長，可以聚焦到分析對象的任意細節(jié)，因此，特別適合于信號非平穩(wěn)信源的波Ψa0，kτ0(t)中的時間變換t并沒有被離散化，只是離散a，τ柵格下的小波變換。處理，并已成為一種信息處理的新手段。目前，小波分1.2.1尺度離散化析已成功地應用于語音信號處理。m對尺度進行冪數(shù)級離散化即取a=a0(a0＞0，m∈1小波理論Z

5、)，此時對應的小波函數(shù)是:－ja2Ψ[a－j]1.1連續(xù)小波變換00(t－τ)j=0，1，2，…(3)2(R)，若1.2.2位移離散化設Ψ(t)為一平方可積函數(shù)，即Ψ(t)∈L對τ進行均勻離散取值，以覆蓋整個時間軸。在尺其傅里葉變換Ψ(ω)滿足－jjΨ(ω)2度j下由于Ψ(a0t)的寬度是Ψ(t)的a0倍，采樣間隔可條件:CΨ=∫Rdω＜∞，則稱Ψ(t)jω以擴大a0，但信息也不會丟失。這樣，Ψa，τ(t)就改為－j為一基本小波或小波母函數(shù)，稱上式為小波函數(shù)的Ψ[a－j]2Ψ[a－j]0(t－ka0τ0)=a00(t

6、－kτ0)(4)2容許條件。將任意L(R)空間中的函數(shù)f(t)在小波基記為Ψa0，kτ0(t)。下展開，函數(shù)f(t)連續(xù)小波變換(continuewavelettrans-［1］離散小波變換定義為:［1］form，簡稱CWT)表達式為:jnjWT(a，τ)=〈f(t)，Ψ(t)〉=WTf(a0，kτ0)=∫f(t)Ψa0，kτ0(t)dt(5)fa，τ1nt－τj=0，1，2，…，k∈Z∫Rf(t)Ψ()dt(1)槡aa其重構公式為:收稿日期:2011-11-09作者簡介:唐玲(1976-)，女，四川富順人，講師，碩

7、士生，主要從事信息處理、電氣工程方面的研究，(E-mail)tara_hq@yahoo．com．cn68四川理工學院學報(自然科學版)2012年2月∞∞將被濾掉，引起偏差。從直觀上，對于給定小波系數(shù)，噪f(t)=c∑∑cj，kΨj，k(t)(6)－∞－∞聲越大，閾值就越大。大多數(shù)閾值選擇過程是根據(jù)本組其中，c是一個與信號無關的常數(shù)。小波系數(shù)的統(tǒng)計特性，計算出一個閾值。本文后邊的1.3多分辨率分析matlab中采用db3母小波函數(shù)對語音波形進行5層分定義函數(shù):解，并選用全閾值進行信號去噪增強處理。－jφ(t)=22φ(

8、2－jt－k)j，k∈Z(7)j，k則函數(shù)系〈φj，k(t)

9、k∈Z〉為規(guī)范正交。三層多分辨率分3小波變換在語音壓縮編碼中的應用析樹結構如圖1所示。設Vj代表圖中的低頻部分Aj;語音信號的壓縮編碼是研究如何降低語音信號編Wj代表分解中的高頻部分Dj，則Wj是Vj和Vj+1中的正碼速率的問題。數(shù)碼率低于64Kbit/s的語音編碼方法交補，即:Vj