حذف بهینه نویز صنعتی با استفاده از فیلترهای تک‌کاناله
86 صفحه در قالب word
فهرست مطالب:
فصل 1- مقدمه 1
1-1- تعریف مسئله. 1
1-2- راهکارهای موجود. 2
1-3- خلاصه کارهای انجام گرفته. 4
1-4- هدف تحقیق.. 5
1-5- فصل بندی پایان‌نامه. 6
فصل 2- روشهای مختلف بهبودگفتار. 7
2-1- پیش زمینه‌های تئوری سیگنال گفتار8
2-2- نویز و انواع آن.. 14
2-4- روش تفریق طیفی.. 19
2-4-1- اصول پایه جداسازی طیفی.. 19
2-5- فیلتر وینر23
2-5-1- فیلتر وینر در حوزه زمان.. 24
2-6- روش هایبرپایه یمدلهایآماری.. 26
2-6-1- تخمینگر حداکثر شباهت... 26
2-7- الگوریتمهای زیرفضایی.. 29
فصل 3- فیلتر کالمن متوالی.. 30
3-1- مقدمه........ 31
3-2- تئوری فیلترکالمن.. 31
3-3- انواع فیلترکالمن.. 34
3-3-1- فیلتر کالمن در حوزه زمان ارائه شده توسط پالیوال.. 34
3-4- فیلتر کالمن متوالی برای حذف نویز رنگی.. 35
3-5- الگوریتم بر پایه EM... 41
3-5-1- قسمت تخمین حالت (قدمE)42
3-5-2- بازگشتی روبه جلو. 42
3-5-3- بازگشتی روبه عقب... 42
3-5-4- تخمین پارامترها )قدم M)43
فصل 4- فیلتر ذره ای 45
4-1- مقدمه........ 46
4-2- فرموله کردن مسئله. 47
4-2-1- مدل GAR......... 47
4-2-2- مدل فضای حالت 48
4-3- EM تحمیلی متوالی.. 49
4-3-1- قدم E.. 50
4-3-2- قدم M... 50
4-4- قدم E استنتاج با استفاده از RBPF. 50
4-5- روش پیشنهادی.. 52
فصل 5- روش های ارزیابی کیفیت گفتار. 55
5-1- اندازهگیری Subjective کیفیت گفتار56
5-2- SNR کلی(OSNR)56
5-2-1- اندازه گیری ایتاکورا-سایتو (IS)57
5-2-2- شیب طیفی وزندار(WSS)57
5-2-3- اندازهگیری اعوجاج طیفی Bark اصلاح شده (MBSD)58
5-3- SNR متوسط تکه ای.. 58
5-4- الگوریتم PESQ.. 59
5-5- لگاریتم نسبت مساحت (LAR)59
فصل 6- آزمون الگوریتمها60
6-1- نتایج آزمایشگاهی.. 61
فصل 7- نتیجه گیری 66
7-1- نتیجهگیری 67
7-2- پیشنهادات 67
فهرست مراجع.. 69
واژه نامه فارسی به انگلیسی.. 72
واژه نامه انگلیسی به فارسی
چکیده
یکی از موضوعات مهم پردازش سیگنال، کاهش و حذف نویز ناخواسته از سیگنال اصلی و بهبودآن است. تکنیک‌های بهبودمی‌توانند به دو گروه تک‌کاناله و چندکاناله تقسیم شوند. سیستم‌های تک‌کاناله، متداولترین نوع الگوریتمهای بلادرنگ می‌باشد چرا که به سادگی قابل پیاده‌سازی هستند و به طور نسبی هزینه آنها کمتر از سیستمهایی با چند کانال ورودی می‌باشد. در میان روشهای تک‌کاناله حذف نویز، روش فیلتر کالمن و فیلتر ذرهای به دلایل متعددی از جمله توانایی بالا در حذف نویز و سرعت بالای الگوریتم از اهمیت زیادی برخوردار هستند. مهمترین چالش در روش کالمن و نیز فیلتر ذرهای، نداشتن تخمین درست از پارامترهای صوت و نویز می‌باشد. که بدلیل تخمین نادقیق مقداری نویز باقی می‌ماند. در این رساله یک فیلتر ذرهای بر اساس جداسازی فریمهای صوتی از غیرصوتی و نسبت مقادیر متفاوت تعداد ذره و مرتبه برازش خودکار به این فریمها ارائه میگردد که حجم محاسبات را به شدت کاهش داده در حالیکه کیفیت به دست آمده به صورت محسوس تغییر نمیکند. این گفته‌ها با معیارهای ذهنی و عینی تایید می‌شوند.
کلید واژه: بهبود گفتار، نویز رنگی، فیلتر کالمن، فیلتر ذرهای.
1-1- تعریف مسئله
نویز صوتی از معضلات دنیای امروزی است. گسترش تکنولوژی و صنعت باعث ایجاد صداهایی با شدت زیاد در اطراف ما شده است. اگر شدت صدا از حد مجاز خود بالاتر برود، به افرادی که در مواجهه با آن هستند آسیب وارد می‌شود. البته شدت این آسیب با توجه به شدت صدا و مدت زمان مواجهه با آن متغیر است. صدای بلند، چه موسیقی باشد و چه صدایی آزاردهنده در صنعت، میتواند بر شنوایی ما تأثیرات نامطلوبی داشته باشد.
شدت صدا را با دسی بل می‌سنجند، به عنوان مثال، شدت صدای ناشی از پرواز یک هواپیمای جت از فاصله 100 متری برابر با 130 دسی بل است. شدت صدا در یک اتاق ساکت و خلوت 20 دسی‌بل است.
بر اساس استانداردهای کمیته فنی بهداشت حرفه‌ای کشور مقدار حد مجاز تماس شغلی صدا برای 8 ساعت کار روزانه (یک شیفت کار)، برابر با 85 دسی‌بل است که به ازای هر 3 دسی‌بل افزایش صدا، زمان کار فرد در آن محیط باید به نصف، کاهش یابد تا از آثار سوء صدا بر سلامتی فرد جلوگیری شود (به ازای هر 3 دسی‌بل افزایش شدت صوت، میزان فشاری که به پرده صماخ گوش وارد می‌شود، دو برابر می‌شود). مثلاً اگر کارگری در محیط کار خود در معرض تماس با صدایی معادل 88 دسی‌بل باشد، زمان مجاز کار او 4 ساعت است و اگر میزان صدا به 91 دسی‌بل برسد فقط مجاز به 2 ساعت مواجهه با صدا خواهد بود.
آلودگی صوتی علاوه براینکه به طور مستقیم تاثیرات غیرقابل برگشتی بر روی سیستم شنوایی انسان وارد می‌کند، میتواند بر روی بسیاری از دستگاه ها و سیستم های دیگر بدن نظیر سیستم قلب و عروق، دستگاه گوارش، اعصاب و روان، ایجاد عوارضی به صورت سردرد، پرخاشگری، اضطراب، تغییرات در خلق و خو، افزایش فشار خون و ... شود. سر و صدا و نویز بر سلامتی ما تاثیر میگذارد، در ارتباطات ما دخالت دارد و بر لذت بردن ما از زندگی اثر میگذارد (شکل 1‑1).
اغلب در محیط‌های صنعتی، کارگران در معرض سر و صدای شدید دستگاه‌هایی از قبیل، دستگاه‌های پرس، برش، فرز و ... قرار می‌گیرند که در دراز مدت آسیب‌های جدی بر سلامتی آنها وارد می‌سازد و همچنین باعث افت کارایی و کیفیت عملکرد آنها در ساعات کاری می‌شود. در بعضی از محیط‌های کاری استفاده از گوشی حفاظتی مناسب نیست چراکه اولاً این گوشیها فقط در حذف نویزهای فرکانس بالا موثر بوده و حال آنکه اکثر نویزهای صنعتی، فرکانس هارمونیک‌های اصلی زیر 800 هرتز دارند. دوماً، این گوشیها هر دو سیگنال مهم و غیرمهم را حذف می‌کنند درحالیکه بعضی صداهای هشداردهنده، صداهای گفتاری و ... برای ما اهمیت دارند و نباید از شنیدن آنها جلوگیری شود.
1-2- راهکارهای موجود
عمل حذف نویز و یا کاهش آن از سیگنال گفتاری آلوده به نویز به دو صورت مورد توجه است:
کنترل فعال نویز سعی در ایجاد سکوت در نقاط مشخص می‌کند. روشهای متداول حذف نویز اکوستیکی همانند استفاده از مواد جذب کننده صدا، عموماً در فرکانس‌های پایین قابل استفاده نیستند، چون در این فرکانس‌ها طول موج صدا بزرگ بوده و به تناسب آن، ابعاد و ضخامت مواد جذب کننده و خفه کننده صدا باید بزرگ انتخاب شوند. کنترل فعال نویز(ANC) شامل یک سیستم الکتریکی-آوایی یا الکتریکی-مکانیکی است، که نویز ناخواسته (اولیه) را بر مبنای اصل جمع آثار به طور فیزیکی حذف می‌کند. مطابق با شکل 1‑، یک موج ضد نویز (نویز ثانویه) با دامنه برابر و فاز مخالف تولید شده و پس از پخش توسط یک بلندگو، به‌طور اکوستیکی با نویز اولیه ترکیب می‌شود و منجر به حذف هر دو نویز می‌شود (تداخل ویرانگر) که درنتیجه انرژی صوت به گرما تبدیل خواهد شود. تمام فرآیند بستگی به سرعت انتشار نسبتاً کند موج صدا، در مقایسه با پردازش سریع سیگنال الکتریکی دارد. چون در این صورت است که قبل از اینکه نویز ناخواسته در میکروفن به بلندگوی حذف کننده برسد، شکل موج معکوس میتواند ایجاد شود. از آنجاییکه ویژگی‌های منبع نویز آوایی و محیط، محتویات فرکانسی، دامنه، فاز و تندی صدا (بر حسب زمان) متغیر با زمان است، لذا نویز نامطلوب غیر ایستا است. یک سیستم ANC باید به طور وفقی باشد تا با این تغییرات سازگار شود. فیلترهای وفقی، ضرایبشان را تنظیم می‌کنند تا سیگنال خطا را کمینه کنند و می‌توانند به عنوان فیلترهای پاسخ ضربه محدود(FIR) و پاسخ ضربه نامحدود(IIR) استفاده شوند سیستم‌های ANC به دو گروه کنترل به روش پیشخور (جلوسو) و پسخور (فیدبک) تقسیم می‌شوند. عیب اصلی این روش این است که عمل حذف نویز تنها در یک ناحیه خاص از فضا انجام می‌گیرد و عملکرد آنرا در کاربردهای خاص محدود می‌کند ضمن اینکه تاکنون هیچ کس ادعای حل کامل آن را ندارد.
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
پایان نامه حذف بهینه نویز صنعتی با استفاده از فیلترهای تک‌کاناله
