基于信號子空間的語音增強算法研究與實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)代語音通信系統(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。語音增強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。所以在語音應(yīng)用多樣化的今天,展開對語音增強技術(shù)的研究工作有著重要的現(xiàn)實意義。
　　語音增強的目標主要有兩個,一是以提高語音質(zhì)量為目的,另一個是要提高語音可懂度。語音增強算法的目標與具體的應(yīng)用相關(guān),理想情況下希望語音增強算法既能夠改善語音質(zhì)量,又能提

2、高可懂度。而實際上,大多數(shù)算法在減少背景噪聲的同時,會引入語音的失真進而損傷了語音的可懂度。因此,語音增強的一個主要挑戰(zhàn)就是設(shè)計一個高效的算法,在不明顯引入信號失真的前提的下,能夠?qū)г胝Z音中的噪聲進行有效的抑制?；谛盘栕涌臻g的語音增強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音信號向量投影到信號子空間和噪聲子空間這兩個正交子空間中,通過消除映射到噪聲子空間的向量成份便可以得到估計的純凈語音信號。該算法的優(yōu)點是

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

4、降噪效果的朗格朗日參數(shù)選擇方法進行了分析。在以上基礎(chǔ)上提出了一種使用穩(wěn)態(tài)窗共享協(xié)方差估計方法,以及一種基于后驗信噪比的拉格朗日參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整方法。改進的協(xié)方差估計方法很好的提升了子空間降噪算法的計算效率,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音的不同區(qū)間使用不同的降噪強度,在語音主導(dǎo)段減小降噪程度,最小化語音失真;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。同時論文也引入了解決有色噪聲