基于噪聲幅度譜估計的單通道語音增強算法研究.pdf

1、在人類的日常生活和工作中，面對面或通過電子通訊設備的語音交流是不可缺少的。然而在現(xiàn)實生活中，由于說話，經常會處于各種嗜雜的環(huán)境中，語音信號總是不可避免地受到來自周圍環(huán)境的各種噪聲的干擾和影響。這些噪聲的存在不僅使得語音接受者對這些語音難以感知和理解，還會使得處于這些噪聲環(huán)境下工作的語音處理和傳輸系統(tǒng)的性能大打折扣。為了減小這些背景噪聲對語音的影響，就需要運用語音增強技術來抑制背景噪聲、提高語音信號的質量。語音增強通過不同的理論和方法，從

2、被噪聲污染的語音信號中盡可能多地還原出純凈語音信號，以提高語音的質量與可懂度。按照對語音信號處理方式上的不同，現(xiàn)有的語音增強方法可分為時域內的語音增強和變換域內語音增強。由于變換域內語音增強技術能夠更加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，因此各種變換域下的語音增強算法和技術一直都是中外學者們研究的重點。
　　本文研究工作在離散傅里葉變換域內圍繞基于幅度譜恢復的單通道語音增強算法開展，針對其核心參數(shù)

3、的估計問題進行了詳細的分析和有效改進，提出了新的噪聲幅度譜估計方法以及相應的語音增強算技術，并從理論和實驗兩方面分析和驗證了所提出算法的有效性和適用性。本文的主要研究和創(chuàng)新工作體現(xiàn)在以下幾方面:
　　首先，在幅度譜減算法的基礎上，研究和分析了一種基于定量分析的語音增強(Quantity Analysis Based Speech Spectral Recovery,QASSR)算法，并指出該算法中所存在的兩方面缺陪問題:1、算法輸

4、出結果中殘留噪聲過多；2、需假設噪聲幅度譜已知。針對其第一個缺陷問題，基于語音存在概率和直接判決先驗信噪比估計技術，提出了一種改進的語譜恢復算法，并通過實驗仿真驗證了改進算法的性能。
　　其次，針對原 QASSR算法中存在的第二個，即缺乏對于噪聲幅度譜估計的問題，研究了傳統(tǒng)的基于語音活動檢測(Voice Activity Detection,VAD)的噪聲譜估計算法，并指出了該算法在處理非平穩(wěn)噪聲時的不足。通過推導高斯模型假設條件

5、下噪聲功率譜與其幅度譜之間的關系，在利用軟判決技術獲取噪聲功率譜的基礎上，提出了一種噪聲幅度譜的間接估計算法。另外，通過引入貝葉斯風險函數(shù)，在高斯模型條件下提出了一種基于最小均方誤差(MinimumMean Square Error,MMSE)的噪聲幅度譜估計算法。實驗仿真分析和驗證了三種噪聲幅度譜估計方法的效果。
　　最后，將提出的改進語譜恢復技術與噪聲幅度譜估計算法相融合，給出了一套完整的基于噪聲幅度譜估計的語音增強算法系統(tǒng)，