基于新型先驗(yàn)信噪比估計(jì)的語音增強(qiáng)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(shí)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(qiáng)烈的干擾，進(jìn)而影響語音的質(zhì)量和可懂度。語音增強(qiáng)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(qiáng)方法可分為時(shí)域內(nèi)語音增強(qiáng)和變換域內(nèi)語音增強(qiáng)。變換域語音增強(qiáng)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(qiáng)算法一直都是中外學(xué)者們的研究重點(diǎn)。本文重點(diǎn)研究了基于離散傅里葉變換(DFT，Discrete Fourier Transform)的語音增強(qiáng)技術(shù)，并針對其核心參數(shù)的估計(jì)問題進(jìn)行了詳細(xì)分析和有效改進(jìn)，論文研究內(nèi)容簡要概括如下：
　　首先，本文闡述了語音增強(qiáng)的研究意義和研究背景，給出了語音增強(qiáng)技術(shù)的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀，對語音增強(qiáng)算法的分類

3、和基本方法進(jìn)行了簡單概述，并介紹了論文重點(diǎn)的研究工作及各個(gè)章節(jié)的具體安排。
　　然后，論文針對語音增強(qiáng)技術(shù)的基本理論進(jìn)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(qiáng)技術(shù)的性能評價(jià)原則和標(biāo)準(zhǔn)。針對基于DFT變換的語音增強(qiáng)理論進(jìn)行了廣泛論述，分析了DFT變換在語音增強(qiáng)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(qiáng)算法的原理及設(shè)計(jì)步驟。重點(diǎn)研究了DFT域語音增強(qiáng)算法中核心參數(shù)

4、——先驗(yàn)信噪比的估計(jì)問題，通過對于DFT域語音增強(qiáng)理論的闡述，分析了先驗(yàn)信噪比參數(shù)的估計(jì)問題對于語音增強(qiáng)技術(shù)總體性能的影響，給出了幾種常用的先驗(yàn)信噪比估計(jì)算法，并通過仿真實(shí)驗(yàn)對其性能進(jìn)行了驗(yàn)證和分析。
　　其次，著重研究了先驗(yàn)信噪比估計(jì)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(jìn)行了詳盡論述，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了該算法存在的弊端：其在跟蹤瞬時(shí)信噪比變化的過程中存在著幀延遲，導(dǎo)致輸出語

5、音存在較多的噪聲殘留和語音損傷，嚴(yán)重影響語音增強(qiáng)算法的性能。針對這一問題，論文研究了一種融合動量項(xiàng)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(gè)動量項(xiàng)來加快系統(tǒng)的跟蹤速度，進(jìn)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(xiàng)DD算法中，其動量因子為一固定值或通過經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)定，在不同應(yīng)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(zhǔn)則設(shè)計(jì)了一種具有變