语音信号增强方法的研究

论文摘要

语音增强是语音信号处理的重要分支,也是语音识别,语音编码的重要的预处理环节。语音增强的目的就是从带噪语音中提取尽可能纯净的原始语音,提高信噪比,改善语音质量。本文从语音、人耳语音感知和噪声的特性入手,借鉴已有的各种语音增强算法,对语音增强的多种方法进行了研究与探讨。首先对自适应滤波语音增强方法进行了研究,对传统的谱减算法及其增强型进行了探讨验证。然后,利用小波变换多尺度分析的特性,在小波域的各个尺度上选取不同的阈值对基本的频域谱减法进行改进。第一,对语音增强的基本原理和方法进行了阐述,总结归纳了各种语音增强算法的思想、适用条件和存在的问题。第二,介绍了自适应滤波语音增强的方法,将自适应遗忘因子RLS算法和IIR滤波结构相结合,得到性能提高的单通道自适应滤波语音增强算法。并通过仿真研究了相应的语音增强算法。第三,对传统的谱减法及其增强型进行了验证,发现普通谱减算法有一定的去噪功能,但留有明显的类似流水声的“音乐噪声”;而其增强算法在调节α,β系数后可以取得比传统谱减法更高的信噪比,“音乐噪声”有一定减弱。第四,使用小波变换对含有噪声的语音信号进行分解后,在不同尺度上,信号和噪声所引起的小波系数所占比重不同,可以在各尺度设定不同的阈值进行去噪。去噪后语音流畅,噪音非常小。改进型小波变换法针对语音信号的特点在阈值处理之前对其进行了清浊音判别。这种处理方法不但有效地提高了语音信号的信噪比,而且较为完整地保留了语音中清音的重要信息。仿真结果表明,这是一种效果明显,算法简单,易于实现的语音去噪方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 语音及噪声的特点
• 1.2.1 语音的特点
• 1.2.2 噪声特性
• 1.3 人耳的感知特性
• 1.4 语音增强概述
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 语音增强的基本原理及算法
• 2.1 语音增强技术的基本理论
• 2.1.1 语音信号产生的信号模型
• 2.1.2 语音增强信号模型及语音增强系统模型
• 2.2 语音增强算法概述
• 2.2.1 自相关法
• 2.2.2 谐波增强法
• 2.2.3 自适应噪声滤波法
• 2.2.4 基于语音模型的增强法
• 2.2.5 基于短时谱估计的方法
• 2.3 小结
• 第三章 自适应滤波语音增强方法研究
• 3.1 自适应滤波原理
• 3.2 LMS类自适应算法
• 3.3 RLS自适应算法
• 3.3.1 标准RLS算法
• 3.3.2 自适应遗忘因子RLS算法
• 3.4 自适应噪声抵消
• 3.5 单通道自适应噪声消除
• 3.5.1 单通道自适应噪声消除原理
• 3.5.2 IIR结构的单通道自适应滤波器
• 3.6 计算机仿真
• 3.7 小结
• 第四章 谱减法
• 4.1 传统谱相减法
• 4.2 增强型谱相减法
• 4.3 计算机仿真
• 4.4 小结
• 第五章 基于小波变换的语音增强方法研究
• 5.1 小波理论及去噪简介
• 5.1.1 二进小波变换
• 5.1.2 多分辨率分析
• 5.2 三种小波去噪方法的比较
• 5.2.1 模极大值检测法
• 5.2.2 屏蔽去噪法
• 5.2.3 阈值去噪法
• 5.3 小波域增强算法介绍
• 5.3.1 语音的多尺度分析
• 5.3.2 算法步骤与说明
• 5.3.3 计算机实验处理
• 5.4 改进型小波变换法
• 5.4.1 清浊音分离
• 5.4.2 算法步骤与说明
• 5.4.3 实验分析
• 5.5 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果与参加科研情况