基于信號(hào)子空間的語(yǔ)音增強(qiáng)算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代語(yǔ)音通信系統(tǒng)往往無法工作在理想環(huán)境下,相反其使用過程中總是伴有噪聲的干擾。語(yǔ)音增強(qiáng)算法能在某種程度上減輕或者抑制背景噪聲,它是使工作在非理想環(huán)境中的通信系統(tǒng)獲得較滿意結(jié)果的重要手段。所以在語(yǔ)音應(yīng)用多樣化的今天,展開對(duì)語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)的研究工作有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　語(yǔ)音增強(qiáng)的目標(biāo)主要有兩個(gè),一是以提高語(yǔ)音質(zhì)量為目的,另一個(gè)是要提高語(yǔ)音可懂度。語(yǔ)音增強(qiáng)算法的目標(biāo)與具體的應(yīng)用相關(guān),理想情況下希望語(yǔ)音增強(qiáng)算法既能夠改善語(yǔ)音質(zhì)量,又能提

2、高可懂度。而實(shí)際上,大多數(shù)算法在減少背景噪聲的同時(shí),會(huì)引入語(yǔ)音的失真進(jìn)而損傷了語(yǔ)音的可懂度。因此,語(yǔ)音增強(qiáng)的一個(gè)主要挑戰(zhàn)就是設(shè)計(jì)一個(gè)高效的算法,在不明顯引入信號(hào)失真的前提的下,能夠?qū)г胝Z(yǔ)音中的噪聲進(jìn)行有效的抑制?；谛盘?hào)子空間的語(yǔ)音增強(qiáng)方法是利用線性代數(shù)和矩陣分析的一門降噪技術(shù),其主要的思想是將帶噪語(yǔ)音信號(hào)向量投影到信號(hào)子空間和噪聲子空間這兩個(gè)正交子空間中,通過消除映射到噪聲子空間的向量成份便可以得到估計(jì)的純凈語(yǔ)音信號(hào)。該算法的優(yōu)點(diǎn)是

3、一般不僅不會(huì)引入像頻域降噪方法中一樣的音樂噪聲,而且語(yǔ)音失真程度和殘留噪聲程度是可折衷調(diào)節(jié)的,能夠達(dá)到使殘余噪聲低于一定的程度的并且最小化語(yǔ)音失真。相對(duì)其他方法類,近年關(guān)于信號(hào)子空間語(yǔ)音降噪技術(shù)的研究不多,且主要是理論研究和性能分析方面,甚少有針對(duì)實(shí)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的研究。
　　本文從信號(hào)子空間方法的基本模型出發(fā),對(duì)子空間降噪方法的基本原理和常用估計(jì)器的方法進(jìn)行了較系統(tǒng)的分析,并重點(diǎn)針對(duì)子空間降噪算法的關(guān)鍵環(huán)節(jié),如協(xié)方差的估計(jì)方法、影響

4、降噪效果的朗格朗日參數(shù)選擇方法進(jìn)行了分析。在以上基礎(chǔ)上提出了一種使用穩(wěn)態(tài)窗共享協(xié)方差估計(jì)方法,以及一種基于后驗(yàn)信噪比的拉格朗日參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法。改進(jìn)的協(xié)方差估計(jì)方法很好的提升了子空間降噪算法的計(jì)算效率,一定程度上解決了子空間降噪算法高復(fù)雜度的問題。而拉格朗日參數(shù)的選擇方法使得在帶噪語(yǔ)音的不同區(qū)間使用不同的降噪強(qiáng)度,在語(yǔ)音主導(dǎo)段減小降噪程度,最小化語(yǔ)音失真;而在噪聲主導(dǎo)段最大化降噪程度從而保持較少的殘留噪聲。同時(shí)論文也引入了解決有色噪聲