基于语音重分配谱图的先验信噪比估计算法

发布时间：2017-09-02 11:21

  本文关键词：基于语音重分配谱图的先验信噪比估计算法

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【摘要】：在日常的语音通信中,语音信号会受到不同的噪声干扰,由于噪声会严重降低语音质量和可懂度,因此研究语音增强技术降低噪声干扰显得十分必要。语音增强以从含噪语音信号恢复处纯净音信号为目的,从而提高语音质量和清晰度。语音增强技术被广泛应用在音视频通信系统和数字助听器等领域。按照语音增强算法的原理分为单通道语音增强和多通道语音增强算法。单通道语音增强算法运算量较小,易于实现。已有先验信噪比算法虽能有效地去除噪声,提升语音增强算法性能,但只考虑了语音帧间特性而忽略了语音频间特性,无法利用语音频间特性更好地抑制非语音成分。针对该问题本文提出了基于重分配谱图先验信噪比估计算法(RS:Reassigned Spectrogram Algorithm)。在RS算法中利用了瞬时信道频率(CIF:Channel Instantaneous Frequency)和本地群延迟(LGD:Local Group Delay),同时考虑语音信号帧间和频间的特性。仿真结果表明结合两者能提高先验信噪比算法估计性能,但也发现RS算法对Babble噪声存在较大的语音失真问题,进一步地,本文提出利用倒谱处理来准确地估计出噪声功率谱,降低语音失真和减少残留噪声。本文的主要工作内容和创新点包括以下三个方面。1)对经典先验信噪比和语音信号时频分布进行研究和仿真分析,并进行归纳总结,发现当前先验信噪比估计算法存在一定不足,为提出重分配谱图方法提供依据。2)研究分析重分配谱图中CIF和LGD的特性,利用CIF更新语音信号当前帧当前频带的先验信噪比;利用LGD更新当前帧不同频带先验信噪比估计,提出基于语音重分配谱图的先验信噪比估计算法。3)根据客观评价指标测试表明本文提出的RS算法对非平稳态噪声还存在不足,通过倒谱处理使得RS算法能准确地估计出噪声功率谱,避免噪声功率谱过估和低估的问题,从而减少语音失真和残留噪声,提升算法的性能。实验结果表明经过倒谱处理后的RS算法(RS_CP:RS Combining with Cepstrum Preprocessing)具有较低的语音失真,同时保留更少残留噪声。本文创新之处有以下两点1)结合利用CIF和LGD体现了语音帧间和频间特性,能更好地减少残留噪声。2)利用倒谱处理能更准确地估计出噪声功率谱,更好地解决噪声功率谱过估和低估的问题。
【关键词】：语音增强 信道瞬时频率 本地群延时 重分配谱图 倒谱 先验信噪比
【学位授予单位】：广州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 语音增强研究背景与意义10-11
• 1.2 语音增强算法的研究现状11-14
• 1.2.1 单通道非参数类算法11-12
• 1.2.2 单通道参数类算法12
• 1.2.3 多通道空域滤波算法12-13
• 1.2.4 多通道后滤波算法13
• 1.2.5 其他语音增强算法13-14
• 1.3 本文研究目的和动机14-15
• 1.4 本文主要研究内容15-18
• 第二章 先验信噪比算法性能分析18-32
• 2.1 谱减法18-23
• 2.1.1 功率谱减法和幅度减法18-21
• 2.1.2 MMSE-STSA和MMSE-LSA算法21-23
• 2.2 经典先验信噪比算法分析23-28
• 2.2.1 极大似然估计算法23-24
• 2.2.2 DD算法24-26
• 2.2.3 Cohen的因果算法26-27
• 2.2.4 Plapous改进型算法27-28
• 2.3 先验信噪比估计算法性能分析28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 语音信号时频特性分析32-44
• 3.1 魏格纳-威尔分布33
• 3.2 Cohen类时频分布33-36
• 3.3 谱图重排36-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 基于语音重分配谱图的先验信噪比估计算法44-62
• 4.1 信道瞬时频率CIF和本地群延时LGD44-46
• 4.2 基于语音重分配谱图的先验信噪比估计46-51
• 4.3 RS算法性能测试51-55
• 4.3.1 语音信号先验信噪比估计对比51-54
• 4.3.2 时域波形和语谱图比较54-55
• 4.4 客观评价指标分析55-59
• 4.5 本章小结59-62
• 第五章 基于倒谱处理的RS算法62-72
• 5.1 倒谱处理算法62-65
• 5.2 基于倒谱处理的RS算法65-68
• 5.3 客观评价指标分析68-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 结论与展望72-76
• 6.1 研究总结72-73
• 6.2 工作展望73-76
• 参考文献76-84
• 致谢84-85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 王辉;黄成军;姚林朋;钱勇;江秀臣;;利用重排分布理论的GIS局放信号时频分析[J];高电压技术;2010年09期

2 冯涛;袁超伟;;跳频信号的几种Cohen类时频分布性能比较[J];通信对抗;2010年03期

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4 郑成诗;周];李晓东;;基于联合语音出现概率的先验信噪比估计算法[J];电子与信息学报;2008年07期

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本文编号：778255