基于自适应滤波的语音降噪算法
发布时间：2021-11-17 03:57
为提高语音通信系统在工业现场环境下的抗噪性能,提出一种基于自适应滤波的语音降噪算法,即改进递归对数最小均方p范数（QN-RLLMP）算法,通过拟牛顿法构建正定矩阵进行语音降噪处理。设计以STM32F429为控制核心的双通道语音降噪系统硬件,编写自适应滤波算法处理软件,并进行实验验证。结果表明:与RLLMP算法和RLS算法相比,本文算法在处理适用于α稳定分布描述的有色噪声时具有更快的收敛速度和更小的稳态误差;在本文实验条件下,得到的降噪语音信号比含噪语音信号的信噪比平均提升10 dB,语音可懂度平均提升0.3,说明本文算法能够有效降低语音信号中混杂的有色噪声信号,提高语音信号质量。
【文章来源】：天津工业大学学报. 2020,39(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
语音降噪系统的基本原理
STM32F429采用Cortex M4内核，集成FPU与DSP指令，主频为180 MHz，非常适合需要浮点运算和DSP处理的应用。芯片自带1 024 k B的FLASH用于程序存储与256 k B的SRAM用于数据存储，外围接口包括IIC、I2S和SDIO。语音编解码电路采用的编解码芯片为WM8978。WM8978为全功能音频处理器，最高支持192 k Hz、24 bit的音频播放。SD卡容量为4 GB，用来存储含噪语音信号和降噪语音信号的wav文件。STM32F429与WM8978的连接示意图如图3所示。图3 STM32F429与WM8978连接示意图
图2 语音降噪系统硬件设计STM32F429通过IIC协议对WM8978相关寄存器进行配置，通过I2S协议进行语音数据传输。STM32F429的IIC接口包括数据线SDA与时钟线SCL。SDA与WM8978的SDIN相连，用于STM32F429向WM8978写相关寄存器命令。SCL与WM8978的SCLK相连，用于向WM8978提供IIC时钟信号。STM32F429的I2S接口包括字段选择线（WS）、串行时钟线（CK）、串行数据线（SD）以及扩展串行数据线（ext＿SD）。WM8978的I2S接口包括数据左右对齐时钟（LRC）、位时钟（BCLK）、DAC数据输入（DACAT）及ADC数据输出（ADCAT）。WS与LRC相连，用于语音左右声道切换，频率设置为8 k Hz。CK与BCLK相连，用于信号同步，频率设置为256 k Hz。SD与DACAT相连，用于STM32F429向WM8978发送语音数据。ext＿SD与ADCAT相连，用于STM32F429接收来自WM8978的语音数据。STM32F429给WM8978一个主时钟信号（MCLK），其频率设置为2 048 k Hz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于最大相关波形延拓改进的EEMD方法[J]. 郭翠娟,李德冲,荣锋,刘晓勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]改进自适应对消算法在工业噪声处理中的应用[J]. 茅正冲,涂文辉. 传感器与微系统. 2017(03)
[3]基于有色噪声的改进卡尔曼滤波方法[J]. 熊雪,郭敏华,李伟杰,赵瑾,崔金华. 中国惯性技术学报. 2017(01)
[4]基于STM32F103的无主机通信系统的设计[J]. 缪竟鸿,王薇,武志刚,韩信. 科学技术与工程. 2017(04)
[5]关于多通道语音去噪的识别优化研究[J]. 陆振宇,何珏杉,赵为汉. 计算机仿真. 2016(06)
[6]基于LMS自适应噪声抵消和小波阈值的语音降噪算法研究[J]. 柯水霞,李迟生. 现代电子技术. 2016(03)
[7]自适应滤波语音增强算法改进及其DSP实现[J]. 王瑜琳,田学隆,高雪利. 计算机工程与应用. 2015(01)
[8]α稳定分布噪声下基于梯度范数的VSS-NLMP算法[J]. 郝燕玲,单志明,沈锋. 系统工程与电子技术. 2012(04)
[9]语音通信中的自适应噪声对消系统设计[J]. 徐玮,孙象. 现代电子技术. 2007(11)
[10]α稳定分布下的加权平均最小p-范数算法[J]. 邱天爽,杨志春,李小兵,陈艳霞. 电子与信息学报. 2007(02)
本文编号：3500148
【文章来源】：天津工业大学学报. 2020,39(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
语音降噪系统的基本原理
STM32F429采用Cortex M4内核，集成FPU与DSP指令，主频为180 MHz，非常适合需要浮点运算和DSP处理的应用。芯片自带1 024 k B的FLASH用于程序存储与256 k B的SRAM用于数据存储，外围接口包括IIC、I2S和SDIO。语音编解码电路采用的编解码芯片为WM8978。WM8978为全功能音频处理器，最高支持192 k Hz、24 bit的音频播放。SD卡容量为4 GB，用来存储含噪语音信号和降噪语音信号的wav文件。STM32F429与WM8978的连接示意图如图3所示。图3 STM32F429与WM8978连接示意图
图2 语音降噪系统硬件设计STM32F429通过IIC协议对WM8978相关寄存器进行配置，通过I2S协议进行语音数据传输。STM32F429的IIC接口包括数据线SDA与时钟线SCL。SDA与WM8978的SDIN相连，用于STM32F429向WM8978写相关寄存器命令。SCL与WM8978的SCLK相连，用于向WM8978提供IIC时钟信号。STM32F429的I2S接口包括字段选择线（WS）、串行时钟线（CK）、串行数据线（SD）以及扩展串行数据线（ext＿SD）。WM8978的I2S接口包括数据左右对齐时钟（LRC）、位时钟（BCLK）、DAC数据输入（DACAT）及ADC数据输出（ADCAT）。WS与LRC相连，用于语音左右声道切换，频率设置为8 k Hz。CK与BCLK相连，用于信号同步，频率设置为256 k Hz。SD与DACAT相连，用于STM32F429向WM8978发送语音数据。ext＿SD与ADCAT相连，用于STM32F429接收来自WM8978的语音数据。STM32F429给WM8978一个主时钟信号（MCLK），其频率设置为2 048 k Hz。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于最大相关波形延拓改进的EEMD方法[J]. 郭翠娟,李德冲,荣锋,刘晓勇. 重庆邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[2]改进自适应对消算法在工业噪声处理中的应用[J]. 茅正冲,涂文辉. 传感器与微系统. 2017(03)
[3]基于有色噪声的改进卡尔曼滤波方法[J]. 熊雪,郭敏华,李伟杰,赵瑾,崔金华. 中国惯性技术学报. 2017(01)
[4]基于STM32F103的无主机通信系统的设计[J]. 缪竟鸿,王薇,武志刚,韩信. 科学技术与工程. 2017(04)
[5]关于多通道语音去噪的识别优化研究[J]. 陆振宇,何珏杉,赵为汉. 计算机仿真. 2016(06)
[6]基于LMS自适应噪声抵消和小波阈值的语音降噪算法研究[J]. 柯水霞,李迟生. 现代电子技术. 2016(03)
[7]自适应滤波语音增强算法改进及其DSP实现[J]. 王瑜琳,田学隆,高雪利. 计算机工程与应用. 2015(01)
[8]α稳定分布噪声下基于梯度范数的VSS-NLMP算法[J]. 郝燕玲,单志明,沈锋. 系统工程与电子技术. 2012(04)
[9]语音通信中的自适应噪声对消系统设计[J]. 徐玮,孙象. 现代电子技术. 2007(11)
[10]α稳定分布下的加权平均最小p-范数算法[J]. 邱天爽,杨志春,李小兵,陈艳霞. 电子与信息学报. 2007(02)
本文编号：3500148
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