Σχεδίαση συστήματος ψηφιακής επεξεργασίας για την βελτίωση σήματος ομιλίας

Κατσιφής, Παναγιώτης Νεκτάριος

Design of a digital processing system for speech signal enhancement

Διπλωματική εργασία

Author

Κατσιφής, Παναγιώτης Νεκτάριος

Date

2024-07-10

Advisor

Τσακιρίδης, Οδυσσέας

Katsifis_19387095.pdf (7.085Mb)

Keywords

Θόρυβος ; Ηχομείωση ; Αλγόριθμοι μείωσης θορύβου ; SigmaStudio ; ADAU1701

Abstract

Είναι γεγονός ότι τα τελευταία χρόνια οι απαιτήσεις των ανθρώπων για υψηλή ποιότητα ήχου έχουν αυξηθεί. Ολοένα και περισσότεροι καταναλωτές προσπαθούν διαρκώς να βρούνε τρόπους αύξησης ποιότητας και της πιστότητας των συστημάτων αναπαραγωγής φωνής. Ωστόσο, ο θόρυβος που εισάγεται στα συστήματα αυτά, όπως επίσης και η πολυπλοκότητα του συγκεκριμένου θέματος θέτουν σημαντικές προκλήσεις. Για την αντιμετώπιση του θορύβου, η παρούσα διπλωματική εργασία προτείνει ένα κύκλωμα ενός συστήματος ψηφιακής επεξεργασίας για την βελτίωση σημάτων ομιλίας. Η εργασία αυτή αποτελείται από μια εκτενή μελέτη των ηχητικών κυμάτων και της αλληλεπίδρασής τους στον χώρο και από μια λεπτομερή ανάλυση ορισμένων παθητικών και ενεργών τρόπων ηχομείωσης. Ύστερα, πραγματοποιείται μια εξέταση των αναπτυξιακών εργαλείων που χρησιμοποιήθηκαν για τον σχεδιασμό του κυκλώματος δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή στο πρόγραμμα γραφικού προγραμματισμού SigmaStudio και στον DSP επεξεργαστή που επιλέχθηκε. Έπειτα, αναλύεται η φυσική συνδεσμολογία του συστήματος και στην συνέχεια μελετάται ο προγραμματισμός του κυκλώματος με την βοήθεια του προγράμματος SigmaStudio. Τέλος, διεξάγονται συνολικά δύο πειράματα κατά τα οποία επιβεβαιώνεται και αξιολογείται η ορθή λειτουργία του συστήματος.

Abstract

It’s widely known that the last decades people's demands for high sound quality have increased. More and more consumers are constantly trying to find ways to increase the quality and fidelity of voice reproduction systems. However, the noise introduced into these systems, as well as the complexity of the specific subject, pose significant challenges. To deal with noise, this thesis proposes a circuit of a digital processing system for the improvement of speech signals. This work consists of an extensive study of sound waves and their interaction in space and a detailed analysis of some passive and active sound reduction methods. Next, an examination of the development tools used to design the circuit is performed, paying particular attention to the SigmaStudio graphical programming program and the DSP processor chosen. Then, the physical wiring of the system is analyzed and afterwards the programming of the circuit is studied with the help of the SigmaStudio program. Finally, a total of two experiments are conducted in which the correct operation of the system is confirmed and evaluated.