基于差分阵列的双麦语音增强算法研究

发布时间：2020-04-06 02:26

【摘要】：随着电子设备发展的小型化,一些传统的麦克风阵列语音增强方法受阵列尺寸、麦克风数量、运算速度等限制并不适用。差分麦克风阵列体积小,具有超强方向性,在算法性能与可应用性两方面达到了平衡,受到广泛的关注与应用。在此背景下,本文在已有的基于差分阵列的双麦语音增强算法的基础上进行深入的研究,对其做出一些改进。具体内容如下:首先,对基于一阶差分麦克风(First-order Differential Microphone,FDM)阵列的双通道语音增强算法(简称FDM-SS算法)做出理论分析与算法仿真实现。通过仿真实验发现该算法处理后的语音仍有一定量的残留噪声,语音可懂度和信噪比不理想。当静音段估计不准时,该算法会对语音造成一定程度的损伤,影响语音的质量。其次,针对FDM-SS算法处理后仍有残留噪声,语音可懂度和信噪比不理想的问题,提出了结合理想浮值掩蔽(Ideal Ratio Mask,IRM)的改进算法。该算法首先在一阶差分阵列的基础上,将两通道信号分别通过可以模拟人工耳蜗模型的gammatone滤波器组进行滤波处理,得到各自的时频表示形式。然后计算语音通道信号的IRM。最后利用IRM合成增强语音信号。仿真实验表明,提出的改进算法与原算法相比主观质量评估和分段信噪比都有提高。最后,对FDM-SS算法的信噪比估计方法深入研究做出改进。提出了基于差分阵列的信噪比估计算法,解决了原算法由于先验信噪比估计不准造成的语音损伤问题。该算法利用差分阵列处理后的两通道信号构造方程,求解语音通道信号的信噪比,针对信噪比求解方程的构造给出两种不同的方法。然后利用幅度谱减法消除残留噪声。仿真实验表明,改进算法有能效的抑制噪声,改善语音的质量,去噪效果及语音质量均优于对比算法。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN912.35

【参考文献】