基于卡谱减法的语音增强Matlab代码显示波形及语谱图

以下是基于卡谱减法的语音增强Matlab代码，包括显示波形和语谱图的部分：

% 读取语音文件
[x, fs] = audioread('speech.wav');

% 设置参数
winLen = 20; % 窗口长度，单位毫秒
winShift = 10; % 窗口移动步长，单位毫秒
fftSize = 512; % FFT长度
alpha = 0.95; % 卡谱减法的平滑系数
beta = 1.5; % 卡谱减法的增益系数
noiseWinSize = 20; % 噪声估计窗口大小，单位毫秒

% 将参数转换为样本数
winLen = round(winLen / 1000 * fs);
winShift = round(winShift / 1000 * fs);
noiseWinSize = round(noiseWinSize / 1000 * fs);

% 分帧并进行加窗
frames = enframe(x, winLen, winShift);
frames = frames .* hamming(winLen);

% 计算每帧的功率谱
psd = abs(fft(frames, fftSize, 2)) .^ 2;

% 计算每帧的卡曼谷矩阵
cmn = cmnMat(winLen);

% 计算每帧的卡曼谷系数
cc = dct(log10(cmn * frames'));

% 初始化噪声功率谱和信号功率谱
noisePsd = psd(1:noiseWinSize, :);
signalPsd = psd(noiseWinSize+1:end, :);

% 进行卡谱减法增强
for i = 1:size(signalPsd, 2)
    % 计算信噪比
    snr = signalPsd(:, i) ./ noisePsd(:, i);
    
    % 进行卡谱减法
    gain = beta * (snr - 1).^alpha;
    gain(snr < 1) = 0;
    signalPsd(:, i) = gain .* signalPsd(:, i);
end

% 合成增强后的语音信号
enhancedFrames = real(ifft([signalPsd; zeros(fftSize-noiseWinSize, size(signalPsd, 2))], fftSize, 1));
enhancedFrames = enhancedFrames(1:winLen, :);
enhanced = overlapadd(enhancedFrames, winShift);

% 显示波形
subplot(211);
plot(x);
title('原始语音波形');
subplot(212);
plot(enhanced);
title('增强后的语音波形');

% 显示语谱图
subplot(211);
spectrogram(x, hamming(winLen), winLen-winShift, fftSize, fs, 'yaxis');
title('原始语音语谱图');
subplot(212);
spectrogram(enhanced, hamming(winLen), winLen-winShift, fftSize, fs, 'yaxis');
title('增强后的语音语谱图');

代码中使用了 `enframe` 和 `overlapadd` 函数来进行分帧和重叠相加，使用了 `spectrogram` 函数来显示语谱图。其中，`cmnMat` 函数用于计算卡曼谷矩阵，代码如下：

function [cmn] = cmnMat(winLen)
% 计算卡曼谷矩阵

% 构造卡曼谷滤波器
a = [1 -0.97];
b = 1;
k = 1;
C = 1;

% 计算卡曼谷矩阵
cmn = zeros(winLen, winLen);
for i = 1:winLen
    for j = 1:winLen
        if i <= j
            cmn(i, j) = k^(j-i) * C * (b * a.^(j-i));
        else
            cmn(i, j) = k^(i-j) * C * (b * a.^(i-j));
        end
    end
end

该函数中使用了卡曼谷滤波器来计算卡曼谷矩阵。需要注意的是，卡曼谷矩阵的计算比较复杂，可能需要根据具体情况进行调整。