Фильтр сообщений от шумного голосового сигнала

Я пытаюсь расшифровать сообщение, скрытое в очень шумном аудиофайле (.wav) (я думаю, что это белый шум с дополнительным низким дроном). Сообщение представляет собой шестизначное число . У меня нет более подробной информации о шуме.

Я попытался использовать фильтр нижних частот в надежде, что устранение большей части высоких частот позволит мне услышать цифры, но, похоже, я не могу избавиться от достаточного количества низких частот, чтобы слышать голос достаточно хорошо. Моя попытка была следующей (занятая функция freq_space_low_pass_filterвключена в конце):

[data, SampleRate, NbitsPerSample]=wavread('noisy_msg6.wav');

y=data(:,1); % we will work only with one channel in this demo 
N=length(y); %number of sample points
t=( (1:N)*1/SampleRate ).'; % time spacing is 1/SampleRate and we want column vector

Y=fft(y);

spectrum_freq=fourier_frequencies(SampleRate, N);

Freq3db=100;
[spectrum_filtered,g_vs_freq]=freq_space_low_pass_filter(Y, SampleRate, Freq3db);


y_filtered=ifft(spectrum_filtered);

y_filtered=real(y_filtered);



wavwrite(y_filtered/(0.1+max(y_filtered)), SampleRate, NbitsPerSample,
         'noisy_msg6_filtered.wav');

%%%%%%%%down sampling%%%%%%%%

indexes=(abs(spectrum_freq) < 10*Freq3db);
spectrum_freq_down_sampled = spectrum_freq(indexes);
spectrum_down_sampled = spectrum_filtered(indexes);
N_down_sampled = length(spectrum_down_sampled);

spectrum_down_sampled=spectrum_down_sampled*N_down_sampled/N;

SampleRate_down_sampled=SampleRate*N_down_sampled/N;

y_down_sampled=real(ifft(spectrum_down_sampled));
t_down_sampled = ( (1:N_down_sampled)*1/SampleRate_down_sampled ).';

sound(y_down_sampled, SampleRate_down_sampled)

function [spectrum_filtered,g]=freq_space_low_pass_filter(spectrum, SampleRate, Freq3db)
%% applies low pass filter in the frequency domain
% spectrum - result of fft on time series data (column vector is expected)
% SampleRate - measured in Hz, 1/dt where dt spacing of the points in time domain
% Freq3db - desired 3db roll off point in Hz

N=length(spectrum);

function G=filter_gain(freq, Freq3db)
    G=1./(1+1i*freq/Freq3db); % this corresponds to low pass RC filter
end

spectrum_freq=fourier_frequencies(SampleRate, N);

% calculate filter gain for each spectrum frequency
g=filter_gain(spectrum_freq, Freq3db);
spectrum_filtered=spectrum.*g;
end

Участок спектра сигнала:

Несколько моментов:

1. Фильтрация в частотной области сложна и требует реального алгоритма, такого как добавление перекрытия, чтобы избежать наложения временной области. Гораздо проще фильтровать напрямую во временной области: [b, a] = butter (1100 / (SampleRate / 2); y_filtered = filter (b, a, y); намного лучше
2. Вы, вероятно, хотите поставить режекторный фильтр на частоту беспилотника
3. Для широкополосного стационарного шума хорошим методом является фильтрация Винера или спектральное вычитание. Многие статьи были опубликованы по этому вопросу.

Вы упоминаете об использовании фильтра нижних частот, но, как отметил один из комментаторов, вам, вероятно, лучше работать с полосовым фильтром, чтобы также отфильтровывать низкочастотный шум. Существуют также фильтры шумоподавления в сторонних библиотеках, если вы заинтересованы в уже существующих решениях.

У человеческого голоса есть некоторые особенности, которые могут помочь. Во-первых, женский голос начинается с частоты около 200 Гц, мужской - ниже, поэтому использование фильтра верхних частот здесь немного поможет. Смотрите также акустические особенности, отличающие мужской и женский голос .

Кроме того, определить частоты беспилотников с помощью гистограммы.

Делать все это в коде немного громоздко. Вы рассматривали какую-нибудь аудиопрограмму, например Audacity ?