基于FPGA和小波提升算法的语音采集及去噪系统设计

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:zhang_250
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语音相关技术在生产生活和科研中的广泛应用,对语音的采集速度和处理效果提出了越来越高的要求。语音信号在传输时极易被噪声干扰,往往导致语音信号的后续处理出现偏差。因此,对语音信号去噪技术的研究,具有重要的现实意义。小波分析因其良好的时频分析及多分辨率分析特性,能有效的提取出信号中的有用信息,在语音去噪领域得到了广泛应用。本课题将FPGA芯片的并行处理特性和USB接口的高速数据传输特性结合起来,提升了语音信号的采集和处理速度。在现有小波去噪算法的基础上,重点研究了提升小波的阈值去噪算法在语音去噪中的应用。通过选取合适的小波基、分解层数、阈值处理策略提升小波提升算法的去噪效果,并采用matlab平台对语音去噪系统的去噪效果进行了验证。同时研究了小波去噪算法在硬件上的实现,在FPGA上设计了基于bior2.2提升小波的语音去噪系统。本系统采用DSP Builder和verilog HDL两种设计方式相结合来构建整个语音采集及去噪系统的FPGA部分。DSP Builder架构在Matlab/Simlink的图形化设计平台上,将算法仿真建模和硬件实现两个设计领域连接了起来。其可以将相应的算法在matlab的Simlink中进行图形化的设计和仿真,随后通过Signal Compiler将模型设计文件经过综合编译后转换成硬件描述语言下载到FPGA中,完成整个算法的硬件设计。本文正是利用DSP Builder的图形化设计优点完成了提升小波阈值去噪模块的构建,缩短了算法的设计周期。本论文主要完成了以下几个方面的工作:(1)对小波及其提升小波在语音去噪系统中的应用做了研究,并通过matlab平台测试了小波提升算法去噪性能。(2)用DE2开发板和USB芯片搭建了整个语音采集及去噪系统的硬件平台。(3)完成FPGA内的音频编解码芯片控制模块、提升小波去噪算法模块、USB接口芯片控制模块等硬件程序的编写。(4)设计了USB接口芯片固件程序,通过固件程序实现对USB芯片工作模式的配置。(5)编写了系统上位机软件,通过上位机软件与硬件平台的协同工作,在PC机上实现对采集到的经过去噪处理后的语音信号的保存和监测。
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