基于LMS算法的多麦克风降噪模板

课程设计任务书学生姓名：柯一凡专业班级：通信1102指导教师：艾青松工作单位：信息工程学院题目:基于LMS算法的多麦克风降噪初始条件：MATLAB软件数字信号处理基础知识要求完成的主要任务:给定主麦克风录制的受噪声污染的语音信号和参考麦克风录制的噪声，实现语音增强的目标，得到清晰的语音信号。（1）阅读参考资料和文献，明晰算法的计算过程，理解LMS算法基本过程；（2）主麦克风录制的语音信号是LMSprimsp.wav，参考麦克风录制的参考噪声是LMSrefns.wav.用matlab指令读取；（3）根据算法编写相应的MATLAB程序；（4）算法仿真收敛以后，得到增强的语音信号；（5）用matlab指令回放增强后的语音信号；(6）分别对增强前后的语音信号作频谱分析。指导教师签名：2012年月日系主任（或责任教师）签名：2012年月日武汉理工大学《信息处理课群》课程设计报告I摘要随着社会工业生产的不断进步，各种噪声污染越来越严重。目前普遍采用的模拟降噪方法已不能满足要求，未来的研究将朝着以数字信号处理器及相关算法为技术支撑的数字降噪技术发展。滤波器设计在数字信号处理中占有极其重要的地位，Matlab功能强大、简单易学、编程效率高,深受广大科技工作者的欢迎。特别是Matlab还具有信号分析工具箱,不需具备很强的编程能力,就可以很方便地进行信号分析、处理和设计。利用MATLAB信号处理工具箱可以快速有效地设计各种数字滤波器。在过去的几十年中，基于多麦克风的噪声消除问题一直是人们关注的课题。而在众多算法中，基于LMS算法更新滤波器权值的广义旁瓣消除器结构应用最为广泛。多麦克风降噪设计主要是通过自适应滤波器来实现的。文中采用LMS算法在MATLAB中实现了自适应滤波器的设计与实现。在MATLAB中建立了数字降噪系统模型，并且针对该模型利用MATLAB语言进行编程，仿真结果表明此设计实现了对信号中混有的环境噪声进行降噪，并且效果远远高于模拟降噪技术。关键词：MATLAB，语音增强，LMS算法，多麦克风武汉理工大学《信息处理课群》课程设计报告IIAbstractWiththesocialprogressofindustrialproduction,allkindsofnoisepollutionismoreandmoreserious.Thecurrentwidespreaduseofthesimulationofthenoisereductionmethodcannotmeettherequirementhas,andfurtherresearchwilltowardtodigitalsignalprocessorandrelatedalgorithmfortechnicalsupportdigitalnoisereductiontechnologydevelopment.Filterdesignindigitalsignalprocessingplaysanextremelyimportantrole,.Matlabispowerful,easytolearn,programmingefficiency,whichwaswelcomedbythemajorityofscientists.Matlabalsohasaparticularsignalanalysistoolbox,itneednothavestrongprogrammingskillscanbeeasilysignalanalysis,processinganddesign.UsingMATLABSignalProcessingToolboxcanquicklyandefficientlydesignavarietyofdigitalfilters.Inthepastfewdecades,basedonthenoiseofthemicrophoneisalwaysthepeopletopayattentiontoeliminatethesubject.Andinnumerousalgorithm,LMSalgorithmbasedonthegeneralizedupdatefilterweightvalueside-lobeeliminatemostwidelyusedthestructure.Morenoisereductiondesignmainlythroughthemicrophonetorealizeadaptivefilter.ThisarticleapplyLMSalgorithminMATLABrealizeadaptivefilter,thedesignandimplementation.InMATLABestablisheddigitalnoisereductionsystemmodel,andthemodelforuseofMATLABlanguageprogramming,thesimulationresultsshowthatthedesignedtosignalmixinsomeenvironmentalnoisenoisereduction,andtheeffectisfarhigherthananalognoisereductiontechnology.Keywords：MATLAB，Speechenhancement,LMSalgorithm,microphone武汉理工大学《信息处理课群》课程设计报告目录摘要.................................................................................................................................IAbstract.........................................................................................................................II1前言.............................................................................................................................12原始语音信号采集与处理.........................................................................................22.1语音信号的采样理论依据.................................................................................22.1.1采样频率........................................................................................................22.1.2采样位数........................................................................................................22.1.3采样定理........................................................................................................22.2语音信号的采集..................................................................................................32.3语音信号的时频分析..........................................................................................32.4语音信号加噪与频谱分析.................................................................................53基于LMS自适应滤波器的设计..............................................................................73.1基本LMS算法...................................................................................................73.2自适应噪声抵消原理.......................................................................................113.3基于最小均方误差准则(LMS)的自适应噪声抵消.........................................134程序及运行结果......................................................................................................154.1程序....................................................................................................................154.2运行结果............................................................................................................174.3调试分析............................................................................................................195心得体会...................................................................................................................20参考文献......................................................................................................................21武汉理工大学《信息处理课群》课程设计报告11前言多麦克风降噪是降噪技术的一个重要应用。我国的降噪技术研究始于80年代初期，采用的手段主要有三种，其中的动态降噪技术(DNR)又可以分为模拟动态降噪技术和数字动态降噪技术。目前国内外解决噪声问题最普遍的方法是采用模拟动态降噪技术，数字降噪技术的研究尚处于初期阶段。数字降噪技术比模拟降噪技术具有更大的优点。模拟降噪技术全采用硬件实施，修改和调试十分困难，对元器件参数的变化也很敏感，技术指标受元器件的误差影响较大，降噪效果不稳定，不利于产品的批量生产。而数字降噪技术由于采用计算机技术实现自适应滤波，通过修改软件算法就可以达到不同的降噪效果，不用更改硬件结构，调试和维修都非常方便；数字降噪技术采用自适应滤波技术，可以实时跟踪噪声的变化进一步进行处理，因此降噪效果较好。另外，数字降噪技术抗干扰能力强，本身具有自恢复能