小波变换在语音信号处理上的应用

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1、第25卷第1期四川理工学院学报(自然科学版)Vol.25No.12012年2月JournalofSichuanUniversityofScience＆Engineering(NaturalScienceEdition)Feb.2012文章编号:1673-1549(2012

2、)01-0067-04小波变换在语音信号处理上的应用1，22唐玲，程建(1．四川理工学院自动化与电子信息学院，四川自贡643000;2．电子科技大学电子工程学院，成都610054)摘要:利用小波的多分辨率分析，以及其良好的空间域和频率域局部化特点，针对语音信号特征，选取适当的小波算法进行去噪和增强语音，压缩编码，提取语音信号特征等处理。通过Matlab仿真分析，得到增强后的信号图和压缩后的压缩比参数、能量保留参数、零系数比例系数，提取的信号特征。结果表明，基于小波变换的语音信号处理表现出良好的特性。关键词:语音信号处

3、理;小波变换;去噪;增强;压缩编码;特征提取中图分类号:TB115文献标识码:A小波分析是近十几年发展起来的一种新的时频分其重构公式(逆变换)为:∞∞析方法，它是泛函数、Fourier分析、调和分析、数值分析11t－bf(t)=W(a，b)Ψdadb(2)∫∫2f()的最完美的结晶;在应用领域，特别是在信号处理、图像CΨ－∞－∞aa处理、语音处理以及众多非线性科学领域，它被认为是1.2离散小波变换继Fourier分析之后的又一有效的时频分析方法。小波为了减小小波变换系数冗余度，将小波基函数变换是传统傅里叶变换的继承和

4、发展。由于小波的多Ψ(t)=1Ψt－τ的a，τ限定在一些离散点上的a，τ()分辨率分析具有良好的空间域和频率域局部化特性，对槡aa取值。在离散小波变换中，待分析信号f(t)和分析小高频采用逐渐精细的时域和空域步长，可以聚焦到分析对象的任意细节，因此，特别适合于信号非平稳信源的波Ψa0，kτ0(t)中的时间变换t并没有被离散化，只是离散a，τ栅格下的小波变换。处理，并已成为一种信息处理的新手段。目前，小波分1.2.1尺度离散化析已成功地应用于语音信号处理。m对尺度进行幂数级离散化即取a=a0(a0＞0，m∈1小波理论Z

5、)，此时对应的小波函数是:－ja2Ψ[a－j]1.1连续小波变换00(t－τ)j=0，1，2，…(3)2(R)，若1.2.2位移离散化设Ψ(t)为一平方可积函数，即Ψ(t)∈L对τ进行均匀离散取值，以覆盖整个时间轴。在尺其傅里叶变换Ψ(ω)满足－jjΨ(ω)2度j下由于Ψ(a0t)的宽度是Ψ(t)的a0倍，采样间隔可条件:CΨ=∫Rdω＜∞，则称Ψ(t)jω以扩大a0，但信息也不会丢失。这样，Ψa，τ(t)就改为－j为一基本小波或小波母函数，称上式为小波函数的Ψ[a－j]2Ψ[a－j]0(t－ka0τ0)=a00(t

6、－kτ0)(4)2容许条件。将任意L(R)空间中的函数f(t)在小波基记为Ψa0，kτ0(t)。下展开，函数f(t)连续小波变换(continuewavelettrans-［1］离散小波变换定义为:［1］form，简称CWT)表达式为: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其重构公式为:收稿日期:2011-11-09作者简介:唐玲(1976-)，女，四川富顺人，讲师，硕

7、士生，主要从事信息处理、电气工程方面的研究，(E-mail)tara_hq@yahoo．com．cn68四川理工学院学报(自然科学版)2012年2月∞∞将被滤掉，引起偏差。从直观上，对于给定小波系数，噪f(t)=c∑∑cj，kΨj，k(t)(6)－∞－∞声越大，阈值就越大。大多数阈值选择过程是根据本组其中，c是一个与信号无关的常数。小波系数的统计特性，计算出一个阈值。本文后边的1.3多分辨率分析matlab中采用db3母小波函数对语音波形进行5层分定义函数:解，并选用全阈值进行信号去噪增强处理。－jφ(t)=22φ(

8、2－jt－k)j，k∈Z(7)j，k则函数系〈φj，k(t)

9、k∈Z〉为规范正交。三层多分辨率分3小波变换在语音压缩编码中的应用析树结构如图1所示。设Vj代表图中的低频部分Aj;语音信号的压缩编码是研究如何降低语音信号编Wj代表分解中的高频部分Dj，则Wj是Vj和Vj+1中的正码速率的问题。数码率低于64Kbit/s的语音编码方法交补，即:Vj