基于新型先驗信噪比估計的語音增強算法研究.pdf

1、在人類日常生活和工作中，語音交流不可或缺，然而在現(xiàn)實的環(huán)境下，語音信號總是不可避免的受到來自外界的各種干擾，如生活噪聲、工業(yè)噪聲等。這些噪聲的存在會使語音信號在傳輸過程中受到強烈的干擾，進而影響語音的質(zhì)量和可懂度。語音增強技術(shù)則是通過不同的算法，從受到噪聲干擾的語音信號中盡可能多的還原出純凈語音信號，以提高輸出語音的質(zhì)量與可懂度。按照信號處理方式的不同，現(xiàn)有的語音增強方法可分為時域內(nèi)語音增強和變換域內(nèi)語音增強。變換域語音增強由于能夠更加

2、突出純凈語音信號和噪聲信號之間的特征差別，更有利于對于背景噪聲的消除，因此基于不同變換域的語音增強算法一直都是中外學者們的研究重點。本文重點研究了基于離散傅里葉變換(DFT，Discrete Fourier Transform)的語音增強技術(shù)，并針對其核心參數(shù)的估計問題進行了詳細分析和有效改進，論文研究內(nèi)容簡要概括如下：
　　首先，本文闡述了語音增強的研究意義和研究背景，給出了語音增強技術(shù)的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，對語音增強算法的分類

3、和基本方法進行了簡單概述，并介紹了論文重點的研究工作及各個章節(jié)的具體安排。
　　然后，論文針對語音增強技術(shù)的基本理論進行了介紹，闡述了語音及噪聲信號的基本特征與人耳的感知特性，給出了語音增強技術(shù)的性能評價原則和標準。針對基于DFT變換的語音增強理論進行了廣泛論述，分析了DFT變換在語音增強中的重要地位及DFT域中噪聲消除技術(shù)的基本理論，并簡單介紹了DFT域中常用語音增強算法的原理及設(shè)計步驟。重點研究了DFT域語音增強算法中核心參數(shù)

4、——先驗信噪比的估計問題，通過對于DFT域語音增強理論的闡述，分析了先驗信噪比參數(shù)的估計問題對于語音增強技術(shù)總體性能的影響，給出了幾種常用的先驗信噪比估計算法，并通過仿真實驗對其性能進行了驗證和分析。
　　其次，著重研究了先驗信噪比估計中經(jīng)典算法——直接判決（DD，decision-directed）方法，對該算法的基本理論進行了詳盡論述，并通過仿真試驗驗證了該算法存在的弊端：其在跟蹤瞬時信噪比變化的過程中存在著幀延遲，導致輸出語

5、音存在較多的噪聲殘留和語音損傷，嚴重影響語音增強算法的性能。針對這一問題，論文研究了一種融合動量項技術(shù)的DD算法，該算法在DD算法的基礎(chǔ)上通過引入了一個動量項來加快系統(tǒng)的跟蹤速度，進而在一定程度上減小DD算法中的幀延遲問題。但在該動量項DD算法中，其動量因子為一固定值或通過經(jīng)驗來進行設(shè)定，在不同應用環(huán)境下，算法的性能將會受到較大影響。故本文根據(jù)最小均方(MMSE，minimum mean-squared error)準則設(shè)計了一種具有變