延时方式的自适应语音增强技术研究

论文摘要

在现实生活中,根本不存在完全“纯净”的有用信号,所有的这些信号都或多或少受到噪声信号的“污染”。尤其是人们日常交流所用的语音信号,由于各种生活噪音的普遍存在,使其更易受到干扰,当其受到较严重的“污染”时,会给人们的日常生活、工作和学习或多或少带来不必要的麻烦。随着人们进入数字信息时代,数字语音通信在生产和生活等各方面起到越来越重要的作用。然而在数字语音通信中,背景噪声的干扰以及信号传输的损耗使得很多语音处理系统的性能急剧下降。为了消除环境数字语音对人们主观听觉造成的负面影响,对语音增强技术及其实用化的研究是非常有必要的。通过增强处理可以大大改善原系统在外界环境干扰条件下的性能,提高语音通信质量。语音增强的目的就是从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音。然而,由于干扰通常是随机的,从带噪语音中提取完全纯净的语音几乎是不可能的。因此,如何有效地提高语音通信的信噪比,提高语音质量,是语音通信中长期以来一直研究的问题。本文针对语音通信信噪比低下的情况,通过采用延时方式的自适应语音增强技术,尽最大可能滤除其中混杂的高强度随机噪声,以提高语音通信的质量。带自适应滤波器的自适应噪声抵消法对含噪语音的增强效果较好。因为这种方法多用一个参考输入作为辅助输入。但在很多的实际语音通信应用中,例如手机,不可能采用双声音采集方式,这时候仅仅只能得到一个含有噪声的语音信号,并不能得到噪声信号的相关信号。我们知道,语音信号浊音部分存在准周期性,根据周期信号的自相关函数也是周期的,且和原信号同周期,那么语音信号浊音部分的自相关函数也具有准周期性,并且两者的周期相同。那么信号经过延迟后只与语音信号具有相关性,而和噪声信号基本上没有相关性。语音信号的这种短时（在10-30ms）平稳性启发我们,对噪声环境下的噪声进行同样的分析,找出语音与噪声信号在时间轴时移后的异同点,然后对这种情况进行方法上改进,即采用延时方式的自适应语音增强技术。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 国内外相关领域的发展动态
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 语音信号处理
• 2.1 语音特性和人耳感知特性
• 2.1.1 语音特性
• 2.1.2 人耳感知特性
• 2.2 语音发音系统和语音信号生成模型
• 2.3 语音信号的数字化和预处理基本概念
• 2.3.1 语音信号的数字化
• 2.3.2 语音信号预处理
• 2.4 噪声特性与语音信号增强
• 2.4.1 噪声特性
• 2.4.2 语音增强的目的
• 2.4.3 语音增强的方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 自适应噪声抵消法
• 3.1 自适应滤波原理
• 3.2 最陡下降算法
• 3.2.1 算法稳定与收敛
• 3.2.2 算法自调整过程
• 3.3 LMS算法及其收敛性分析
• 3.4 自适应噪声抵消系统的组成原理
• 3.5 信噪比的计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 延迟方式的自适应语音增强
• 4.1 延迟方式的相关理论
• 4.1.1 信号的自相关函数
• 4.1.2 关于声学的基础知识
• 4.1.3 语音信号采样序列的加窗分帧
• 4.1.4 语音信号和噪声信号的相关函数
• 4.2 延迟方式的系统构成
• 4.3 本章小结
• 第五章 延迟方式的计算机仿真
• 5.1 正弦波输入信号仿真
• 5.2 语音输入信号仿真
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读期间的研究成果