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9.4音频信号的傅里叶分析和重建225
为了清晰起见,我们将把频率下标k应用到增益上,现在将其写成g【m,k】,而把加窗傅里叶变换写成S【m,k】=C【m】。增益由下式给出:
【1-/【k】/IS【m,kl ISLm,kl>f【k】
8【m,k】
其他
只要S【m,k】的模小于一个门限f【k】,则增益为0,输入因此幅度S【m,k】被0替代。其他情况下,让幅度乘以slm,k】将把模降低到IS【m,k】1-/Ik】。由于增益|提取和成形窗是一个非负实数,因此相位是保持不变的。
在图中,增益是信号的模与本底噪声的比率
|傅里叶变换|本底噪声
x=S【m,k】1/f【k】的一个门限函数;当x<1时,门限是g(x)=1-1/x,其他情况门限为0,不过可以很容易地用其他门限函数代替它。
从一个录制的声音中移除噪声时,这种技术很有用。我们可以测量或猜测本地噪声f【k】的值。由于增益函数(成,】的设计,只有那些高于本底除声-|门限函数的幅度才会被输出。因为这个操作是在各个狭窄的里叶反变】
频带上进行的,因此有时候有可能移除大多数噪声,交叠和
而信号本身则在它比本底噪声大的那些频率范围中相加
几乎保持不变。
在给声音施加某种非线性操作(比如失真)输出之前,用这种技术进行准备也是有用的。通常最好图988使用压扩进行窄带噪声抑制的框图是仅对声音中最突出的频率成分进行失真。从原始信号中减去被噪声门处理的声音将得到一个残差信号,这个信号可以不经失真处理地原样通过。
9.4.2音色冲压(经典声码器)
傅里叶分析与重合成的第2个应用是时变滤波器,这种滤波器能够让一个声音具有另一个声音的频谱包络演进。这就是在电子音乐圈中广为人知的声码器(vocoder),其命名来自于贝尔实验室最初的人声分析/合成设备,不过这个名称不十分准确。更准确地说,这里描述的这种技术应该被称为音色冲压(Timbre Stamping)。它使用了2个输入信号,一个被滤波,另一个通过其自身的时变频谱包络来控制这个滤波器。加窗傅里叶变换被用在控制信号输入上,用于估计其频谱包络;同时,为了施加这个滤波器,加窗傅里叶变换也被用在滤波器的输入上。
音色冲压的框图如图9.9所示。与前例一样,音色冲压是通过滤波器输入的复值加窗傅