基于譜減法的語音增強(qiáng)在DSP環(huán)境下實時實現(xiàn)的研究.pdf

1、語音是人們相互交流時使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息載體。在實際環(huán)境中,語音總會受到外界噪聲不同程度的干擾和影響,噪聲不但降低了語音質(zhì)量和可懂度,而且還將導(dǎo)致語音處理系統(tǒng)性能的急劇惡化。隨著語音處理技術(shù)研究的深入和實際應(yīng)用的增多,各種語音處理系統(tǒng)面臨著進(jìn)一步提高性能的問題。語音增強(qiáng)技術(shù)廣泛地用來提高語音處理系統(tǒng)前端預(yù)處理的抗噪聲能力和輸入信號的信噪比,改善語音質(zhì)量、可懂度和系統(tǒng)的性能,而作為預(yù)處理或前端處理模塊存在于語音處理系統(tǒng)

2、中。因此,對語音增強(qiáng)技術(shù)的研究具有十分重要的意義。
　　在本文中,首先對語音增強(qiáng)算法及其研究現(xiàn)狀進(jìn)行了說明,并指出基于短時譜估計的譜減法及其改進(jìn)算法由于運算量相對較小,容易實時實現(xiàn)且增強(qiáng)效果也較好而成為目前常用的語音增強(qiáng)算法,也進(jìn)而確定采用譜減法作為本實時語音增強(qiáng)系統(tǒng)的基本算法。因此在分析了語音和噪聲各自特性及人耳感知特性的基礎(chǔ)上,對譜減法語音增強(qiáng)算法的基本原理及其六種改進(jìn)算法進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。針對語音增強(qiáng)算法現(xiàn)行研究存在的問

3、題,最終采用了譜減法語音增強(qiáng)算法的最后一種改進(jìn)算法即基于卡爾曼濾波的譜減法語音增強(qiáng)算法——Martin算法作為實時語音增強(qiáng)的處理算法。該算法在對語音中所包含的噪聲假設(shè)為有色噪聲的前提下,基于純凈語音和噪聲雙AR模型參數(shù)估計的基礎(chǔ)上,運用基于卡爾曼濾波的譜減法語音增強(qiáng)算法有效地抑制和消除噪聲,從而達(dá)到語音增強(qiáng)的目的,并運用C語言和MATLAB軟件兩種方法進(jìn)行對該算法進(jìn)行計算機(jī)仿真,在仿真中對信噪比為-5dB、0 dB、+5 dB、+10d

4、B的帶噪語音信號分別進(jìn)行了增強(qiáng)處理并試聽其各自增強(qiáng)效果,仿真結(jié)果表明該算法在抑制噪聲、提高語音信噪比、增強(qiáng)可懂度方面是非常有效的。
　　在以上仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上,運用TMS320VC5416 DSP和TLV320AIC23 Codec硬件平臺,通過C語言和匯編語言混合編程的方法實現(xiàn)了按幀采樣,75％幀間重疊、移動,雙DMA在ABU工作模式下與CPU同步協(xié)調(diào)工作,中斷調(diào)用及FFT與IFFT程序模塊復(fù)用等技術(shù),進(jìn)而利用這些技術(shù)建立了實時

5、實現(xiàn)平臺系統(tǒng),并運用定浮點轉(zhuǎn)換機(jī)制將Martin算法在該實時實現(xiàn)平臺系統(tǒng)上實時實現(xiàn),達(dá)到了實時譜減法語音增強(qiáng)的目的。
　　最后給出了實時實現(xiàn)平臺系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)和實時語音增強(qiáng)系統(tǒng)在-5dB、0 dB、+5 dB帶噪語音輸入條件下的輸出增強(qiáng)語音的信噪比。從實時語音增強(qiáng)系統(tǒng)對輸入帶噪語音信噪比的很大提高和試聽實驗結(jié)果表明,本系統(tǒng)能夠?qū)崟r、有效地提高語音信噪比、增強(qiáng)語音可懂度和質(zhì)量,主觀測聽MOS值也有明顯的提高,能夠很好地滿足實際實時應(yīng)