C++应用维纳滤波实现语音信号的去噪

维纳滤波是一种滤波器,它根据全部过去的和当前的观察数据来估计信号的当前值,它的解是以均方误差最小条件下所得到的系统的传递函数H(z)或单位样本响应h(n)的形式给出的,因此维纳滤波器也称为最佳线性滤波器。
可以使用MATLAB语言实现应用维纳滤波来实现语音信号去噪。代码中FFT是快速傅里叶变换,IFFT为傅里叶逆变换,是将信号频域表达转换为信号时域表达的算法。

% 读取带噪音的语音信号
[x, fs] = audioread('采煤机与人声混合右2架位置.wav');
% 设置参数
frameLength = 256; % 窗口长度
overlap = 128; % 窗口重叠
win = hamming(frameLength); % 加窗函数
N = length(x); % 信号长度
M = floor((N-frameLength)/overlap) + 1; % 窗口数
% 初始化去噪后的语音信号
y = zeros(N, 1);
for i = 1:MstartIndex = (i-1)*overlap + 1;endIndex = startIndex + frameLength - 1;frame = x(startIndex:endIndex);X = fft(frame);% 估计噪声功率谱密度noisePower = mean(abs(X(1:floor(frameLength/2))).^2);% 维纳滤波器参数设置alpha = 2; % 维纳滤波器增益因子X_denoised = X ./ (1 + alpha * (noisePower./abs(X).^2));frame_denoised = real(ifft(X_denoised));y(startIndex:endIndex) = y(startIndex:endIndex) + frame_denoised .* win;
end
audiowrite('采煤机与人声混合右2架位置2.wav', y, fs);

将MATLAB代码转换为C++代码涉及到多个方面,包括文件I/O、信号处理算法、FFT和IFFT的实现等,以下是转换后的C++代码。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <fstream>
#include <fftw3.h> // 需要安装FFTW库
// WAV文件头部结构体
struct WAVHeader {char chunkID;unsigned long chunkSize;char format;char subchunk1ID;unsigned long subchunk1Size;unsigned short audioFormat;unsigned short numChannels; unsigned long sampleRate;unsigned long byteRate;unsigned short blockAlign;unsigned short bitsPerSample;char subchunk2ID;unsigned long subchunk2Size;
};
using namespace std;
// 使用FFTW库进行FFT和IFFT
void applyWienerFilter(const vector<double>& input, vector<double>& output, int frameLength, int overlap, double alpha){int N = input.size();int M = (N - frameLength) / overlap +1; output. assign(N, 0.0);// FFTW计划fftw_complex* in, *out;fftw_plan p;in = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * frameLength); out = (fftw_complex*)fftw_malloc(sizeof(fftw_complex) * frameLength) ;p = fftw_plan_dft_1d(frameLength, in, out, FFTW_FORWARD, FFTW_ESTIMATE);for (int i= 0; i < M; ++i) {int startIndex = i * overlap;int endIndex = startIndex + frameLength;// 填充FFT输入for (int j = startIndex; j < endIndex; ++j) {in[j - startIndex]= input[j] * (0.54 - 0.46 * cos(2 * M_PI * (j - startIndex) / (frameLength-1))); //汉明窗in[j - startIndex] = 0.0;}// 执行FFT fftw_execute(p);// 估计噪声功率谱密度double noisePower = 0.0;for (int j = 0; j < frameLength / 2; ++j) {noisePower += (out[j] * out[j] + out[j] * out[j]);}noisePower /= (frameLength / 2);// 应用维纳滤波器for (int j = 0; j < frameLength; ++j) {double magnitude = sqrt(out[j] * out[j] + out[j] * out[j]); double factor = 1.0 / (1.0 + alpha * (noisePower / (magnitude * magnitude)));out [j] *= factor; out [j] *= factor}// IFFT计划fftw_plan q = fftw_plan_dft_1d(frameLength, out, in, FFTW_BACKWARD,FFTW_ESTIMATE);// 执行IFFTfftw_execute(q);// 叠加到输出信号for(int j = startIndex; j < endIndex; ++j) {output[j] += in[j - startIndex] / frameLength; // FFTW的IFFT结果需要除以N}fftw_destroy_plan(q);}fftw_destroy_plan(p); fftw_free(in); fftw_free(out);
}
vector<double> ReadWaveFile(ifstream& inFile) {if (!inFile) {cerr << "无法打开文件" << endl;vector<double> emptyAudioData;return emptyAudioData;}WAVHeader wavHeader;inFile.read(reinterpret_cast<char*>(&wavHeader), sizeof(WAVHeader));// 检查格式是否为PCMif (wavHeader.audioFormat != 1) {cerr << "不支持的音频格式”<< endl;         vector<double> emptyAudioData;return emptyAudioData;}// 读取音频数据vector<double> audioData(wavHeader.subchunk2Size /(wavHeader.bitsPerSample / 8));inFile.read(reinterpret_cast<char*>(audioData.data()), wavHeader.subchunk2Size);inFile.close();return audioData;
}
void WriteWaveFile(ofstream& outFile, const vector<double>& audioData, int sampleRate) {if (!outFile) {cerr << "无法打开文件" << endl;return;}WAVHeader wavHeader;// 填充WAV头部信息memcpy((void*)wavHeader.chunkID, "RIFF", 4);wavHeader.chunkSize = 36 + audioData.size() * sizeof(double);     memcpy((void*)wavHeader.format, "WAVE", 4);memcpy((void*)wavHeader.subchunk1ID, "fmt ", 4);wavHeader.subchunk1Size = 16;wavHeader.audioFormat = 1;wavHeader.numChannels = 1;wavHeader.sampleRate = sampleRate;wavHeader.byteRate = sampleRate * sizeof(double); wavHeader.blockAlign = sizeof(double);wavHeader.bitsPerSample = 8 * sizeof(double); memcpy((void*)wavHeader, subchunk2ID,"data"4);wavHeader.subchunk2Size = audioData.size() * sizeof (double);// 写入头部信息outFile.write(reinterpret_cast<const char*>(&wavHeader), sizeof(WAVHeader));// 写入音频数据outFile.write(reinterpret_cast<const char*>(audioData.data()),audioData.size() * sizeof(double));outFile.close();
}
int main() {// 读取带噪音的语音信号ifstream inFile("采煤机与人声混合右2架位置.wav",ios::binary);// 读取WAV文件代码vector<double> x = ReadWaveFile(inFile); // 从WAV文件中读取的信号数据int fs; //采样率// 设置参数int frameLength = 256; //窗口长度 int overlap = 128; // 窗口重叠double alpha = 2.0; // 维纳滤波器增益因子// 初始化去噪后的语音信号vector<double> y;// 应用维纳滤波器applyWienerFilter(x, y, frameLength, overlap, alpha);// 写入去噪后的语音信号到WAV文件ofstream outFile("采煤机与人声混合右2架位置2.wav",ios::binary);// 写入WAV文件代码WriteWaveFile(outFile, y, fs);return 0;
}

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/diannao/24056.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

RERCS系统开发实战案例-Part01 快速启动面板创建新功能启动面板

需求背景&#xff1a;RERCS系统设计合同应收付比例调整界面&#xff0c;目的为合同与应收付款调整关联&#xff0c;保证数据的完整性与准确性。 步骤① 参数化快速启动板事务码 &#xff1a;LPD_CUST_PARAM 选择对应的角色与实例 可以看到系统中的快速启动面板菜单中已有的功能…

Spring Boot 中的异步 @Async

效率工具 推荐一个程序员常用的工具网站&#xff1a;程序员常用工具&#xff08;http://cxytools.com&#xff09;&#xff0c;有时间戳、JSON格式化、文本对比、HASH生成、UUID生成等常用工具&#xff0c;效率加倍嘎嘎好用。 小报童专栏精选Top100 推荐一个小报童专栏导航站&a…

SD卡格式化怎么恢复?一键扫描,轻松找回丢失的数据

SD卡格式化怎么恢复数据&#xff1f;在日常生活中&#xff0c;我们常常会使用SD卡来存储各种数据&#xff0c;如照片、视频、文档等。然而&#xff0c;当SD卡意外格式化或者出现其他问题时&#xff0c;里面的数据就会面临丢失的风险。 此时&#xff0c;如何恢复格式化的SD卡就…

gitleb详细的搭建步骤

在本地机房部署GitLab时&#xff0c;详细的搭建步骤如下&#xff1a; 1. 准备环境 1.1 硬件准备 服务器&#xff1a;高性能服务器&#xff0c;建议配置至少4核CPU、8GB内存、100GB存储。网络设备&#xff1a;确保服务器与网络的连接稳定。 1.2 操作系统 推荐使用Ubuntu Se…

女生学计算机当程序员真的好酷!

总有人觉得IT是男生的天下&#xff0c;“女孩子不适合学计算机”“计算机对女孩子没用”的刻板思想。那是你不知道&#xff0c;会写代码的女孩子有多酷多厉害&#x1f60e; 给大家盘点几个我觉得特别棒特别适合女孩子学习的计算机方向&#x1f447;&#x1f447;&#x1f447; …

本地启动ollama大语言模型

官网 Ollama 安装 rootmaster-node:~# snap install ollama 启动 rootmaster-node:~# ollama run gemma:2b 输出 verifying sha256 digest writing manifest removing any unused layers success >>> who are you? I am a large language model, trained by…

2024-06-06 问AI: 在深度学习中,什么是欧几里德长度?

文心一言 在深度学习中&#xff0c;欧几里德长度&#xff08;也称为欧几里得距离或欧氏距离&#xff09;是一个常用的概念&#xff0c;它衡量的是在多维空间中两个点之间的真实距离&#xff0c;或者说是向量的自然长度&#xff08;即该点到原点的距离&#xff09;。以下是关于…

【ARM Cache 及 MMU 系列文章 6.3 -- ARMv8/v9 Cache Tag数据读取及分析】

请阅读【ARM Cache 及 MMU/MPU 系列文章专栏导读】 及【嵌入式开发学习必备专栏】 文章目录 Cache Tag 数据读取测试代码Cache Tag 数据读取 在处理器中,缓存是一种快速存储资源,用于减少访问主内存时的延迟。缓存通过存储主内存中经常访问的数据来实现这一点。为了有效地管…

问题:卫生事业的发展受多种因素的影响和制约,以下属于卫生事业发展影响因素的有(? ?)。 #微信#其他

问题&#xff1a;卫生事业的发展受多种因素的影响和制约&#xff0c;以下属于卫生事业发展影响因素的有&#xff08;? ?&#xff09;。 A、经济水平 B、管理水平 C、人口素质 D、科技发展 参考答案如图所示

编译libredwg

1. 安装编译工具 安装 MSYS2&#xff1a;MSYS2 提供了一个 Unix-like 环境&#xff0c;可以在 Windows 上编译软件。下载地址&#xff1a;https://www.msys2.org/ 安装 GCC 编译器&#xff1a;可以通过 MSYS2 终端来安装 pacman -Syu pacman -S mingw-w64-x86_64-gcc 安装 make…

做外贸一些恶心人但是却很有效果的方法

最近在国内的网购平台上买了一些日用品&#xff0c;一般情况下&#xff0c;我在购物的时候&#xff0c;会打算买什么&#xff0c;然后就直接打上这个产品的名称&#xff0c;然后去选择自己喜欢的图片样式&#xff0c;接着看对应的价格&#xff0c;再选择要不要购买。 但是最近…

RockPI 4A单板Linux 4.4内核下的RK3399 GPIO功能解析

RockPI 4A单板Linux 4.4内核下的RK3399 GPIO功能解析 摘要&#xff1a;本文将基于RockPI 4A单板&#xff0c;介绍Linux 4.4内核下RK3399 GPIO&#xff08;通用输入输出&#xff09;功能的使用方法。通过详细的代码解析和示例&#xff0c;帮助读者理解如何在Linux内核中使用GPI…

PCL 高阶多项式曲线回归拟合(二维)

文章目录 一、简介二、实现代码三、实现效果参考资料一、简介 高阶多项式曲线回归(Polynomial Regression)是一种线性回归模型的扩展,它允许数据拟合一个非线性的曲线。虽然多项式本身是非线性的,但我们可以通过引入新的变量(例如,原始变量的平方、立方等)来将问题转化为…

Android系统中xml的解压与压缩

Android系统中有一部分xml是二进制加密保存的&#xff0c;当我门用adb pull导出查看的时候发现是乱码&#xff0c;不用慌&#xff0c;下面我给大家介绍安卓系统自带的xml加解密工具&#xff0c;位于 /system/bin下&#xff0c;有abx2xml和xml2abx Android xml二进制解压 usage…

240508Scala笔记

240508Scala笔记 Scala概述: SCala是Java的拓展,在Java的基础上又拓展了一些语法,例如: 输出Hello World println("HelloWorld")System.out.println("Hello Scala from Java") 上面两段代码都可以输出内容. package chapter01 ​ /*object: 关键字,声明…

深度学习革命-AI发展详解

深度学习革命 《深度学习革命》是一部引人深思的作品&#xff0c;详细讲述了深度学习技术的发展历程及其对各个行业的深远影响。由杰出的计算机科学家、深度学习专家撰写&#xff0c;这本书不仅适合科技领域的专业人士阅读&#xff0c;也为普通读者提供了一个理解人工智能革命…

vue数组在浏览器里可以看到值, 但是length为空

arr数组 length为0, 检查了代码在created 里调用了 this.getEnergyList(); 和 this.initChart(); 问题就在这里, this.initChart用到了getEnergyList里的数据, 造成了数据异步, 把this.initChart(); 放入 this.getEnergyList(); 方法里即可解决问题

鸿蒙原生应用元服务开发-设备管理USB服务开发场景与接口

场景介绍 Host模式下&#xff0c;可以获取到已经连接的USB设备列表&#xff0c;并根据需要打开和关闭设备、控制设备权限、进行数据传输等。 接口说明 USB服务主要提供的功能有&#xff1a;查询USB设备列表、批量数据传输、控制命令传输、权限控制等。 USB类开放能力如下&#…

ssh版本升级

借用别人的博客 博客地址 //查看ssh版本命令 ssh -V //查看系统版本命令 lsb_release如果使用make命令报错 configure: error: *** zlib.h missing - please install first or check config.报错解释&#xff1a; 这个错误表明配置脚本在检查系统是否有必要的库来编译软件时&…

C++的算法:Dijkstra算法与Floyd算法的原理及应用

在计算机科学中&#xff0c;图论是一个重要的分支&#xff0c;它涉及到网络、路径查找、最短路径等多种问题。Dijkstra算法和Floyd算法是图论中常用的两种算法&#xff0c;分别用于单源最短路径问题和所有顶点对之间的最短路径问题。下面我们将详细解释这两种算法的原理&#x…