基于听觉掩蔽效应和噪声估计的语音增强算法VIP免费

文章编号：1002-868412008)02-0055-03凹⑨6@@堕童塑查【v2毡@@响响◎0⑨⑨V基于听觉掩蔽效应和噪声估计的语音增强算法·论文·阚仁根。于凤芹(江南大学通信与控制工程学院，江苏无锡214122)【摘要】谱减法在增强语音、提高信噪比的同时，残留的音乐噪声较大。在利用听觉掩蔽阚值对谱减系数进行修正的基础上，采用实时噪声估计来减少谱减法噪声估计误差，并对谱减后的语音信号进行感知滤波来进一步抑制残留音乐噪声。实验结果表明，该算法能去除噪声，增强语音，并在不影响信噪比的同时降低语音失真测度值。主观测听表明语音音质有明显提高。【关键词】语音增强；听觉掩蔽；噪声估计；感知滤波器【中图分类号】TN912【文献标识码】ASpeechEnhancementBasedonHumanAuditoryMaskingPropertiesandReal-timeNoiseEstimationKANRen-gen．YUFeng-qin(CommunicationsandControlEngineeringSchool，SouthemYangtzeUniversity，Wu]【iJiangsu214122，China)【Abstract】ThespeechenhancementistoenhancetheSNR．Butwhentheenhancedspeechisobtained，somemusicnoiseisleft．WhentheSNRisenhanced，thevoicehasadistortion．Arealtimenoiseestimationinordertoreducetheerrorofthenoiseestimationisgiven．Duringtheestimationofpowerspectrumofthespeech，theparametersofestimatorcanbemodified．Finally，thefilterofapperceptionisusedtoreducethemusicnoisetothenoisemasking．Thenoiseisreducedinahighleaveanddistortionofvoiceiseliminatedinthisalgorithm．【Keywords】speechenhancement；humanauditorymasking；noiseestimation；filterofapperception1引言在实际的环境中，外界噪声总是对语音信号有干扰，环境噪声会影响语音的质量，在高噪声环境下，听．者无法分辨语音，就不能从环境中得到想要的信息。语音增强技术应声而出，并且发展很快。目前基于短时谱估计的方法有谱减法【l】、维纳滤波和最小均方误差(MinimumMeanSquareError，MMSE)估计[21等方法。维纳滤波和谱减法出发点不同，但形式没有太大差别。谱减法可去除相当一部分背景噪声，提高信噪比，但残留的音乐噪声较大。改进的谱减法通过增加2个参数a和口来调整噪声功率谱的大小，但由于参数是先验得到的，适应性较差，且残留噪声大。P．Lockwood和J．Boudy提出了根据信噪比来自适应调整谱减系数Ot和』B的非线性谱减法131，信噪比有很大提高，但语音最终是要被人耳感知，信噪比的提高不等于听觉质量的提高。MMSE法要预先估计语音谱分布，因而计算量大且很难估计语音频谱。针对上述算法的不足，笔者提出的算法利用人耳的听觉掩蔽效应对谱减法的a和口参数进行修正。首先对噪声进行实时估计问，利用传统谱减法得到初步的增强信号，计算听觉掩蔽阈值嘲，根据听觉掩蔽阈值调整参数Ot和|；B。针对谱减法残留的音乐噪声，利用基于听觉掩蔽效应的感知滤波器进行滤波，进一步滤除音乐噪声。此法可有效抑制残留的音乐噪声，同时能提高语音的听觉质量。2参数可调的谱减法含噪语音时域模型y(n)-s(n)+d(n)(1)其中，y(n)为含噪语音，s(n)为纯净语音信号，d(n)为加性噪声，s(n)和d(n)统计不相关。一帧加窗后的语音信号y(m，n)哥(m，珏)+d(m，，1)m=l，2，3，⋯；n--0，1，⋯，^乙1(2)其中，m为帧号，Ⅳ为帧长。进行F兀’变换，在短时谱减法中，由带噪语音的短时谱幅度IY(m，后)l和噪声谱的估计值IN(m，k)I可得到增强后的语音功率谱垒塞熊童型生差墼堂蔓!塑I到万方数据nn语音技术W⑥6@@毡⑨@响响⑥0⑥⑨够lIS(m，I|})I={Il，(m，七)I2一E[IⅣ(m，七)I2]}T(3)随后进行反变换得到增强后的语音。这种谱减法简单易行但信噪比不高，残留噪声大。在原有的谱减法基础上增加了2个谱减系数ot和口来改善信噪比fS(m，k)={【，川[慌甜】2}2圳础，，叫慌槲】‘}2圳吣，，其他'(4)其中，a和届为谱减系数，可通过适当调整系数值来提高信噪比。但由于谱减系数是先验得到的，适应性较差，且残留噪声大，影响听觉效果。笔者在调整a和JB系数时，利用听觉掩蔽值来修正。当2个响度不同的声音作用于人耳时，响度较高的频率成分的存在会影响到对响度较低的频率成...