基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法

当麦克风阵列用于封闭环境中非手持式语音拾取时,必须面对的一个问题是声场为阵列近场的问题。该文在子带自适应波束形成方法的基础上,引进了一种基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法。该方法充分利用了近场球面波的波前弯曲率,有效地衰减了混响和噪声对期望信号的影响。仿真实验结果表明,在小房间混响条件下,基于近场波束形成的麦克风阵列语音增强方法取得了较好的噪声抑制效果。     

一种适用于混响环境的双传声器自适应指向性算法

在许多语音信号处理系统(如助听器)中,都采用了指向性算法处理在空间上相互分离的信号,但在客厅、会议室等室内环境中混响的存在严重影响了指向性系统的降噪性能,现有的去混响算法不能有效地抑制干扰噪声。该文提出一种适用于混响环境的自适应双传声器指向性算法,采用两个间距很小的全向性传声器,将自适应零限波束形成(ANF)结构和利用概率模型抑制混响的方法相结合,实现了在混响环境中的自适应指向性。与现有指向性和抑制混响算法相比,该算法采用一个简单的结构同步实现了指向性和抑制混响,具有较低的复杂度和较强的实时性。仿真验证了算法在混响环境中的指向性降噪性能。     

基于分层采样粒子滤波的麦克风阵列说话人跟踪方法

针对噪声与混响环境下的说话人跟踪问题,本文提出了一种基于粒子滤波的麦克风阵列声源定位与跟踪方法.该方法在粒子滤波框架下,将无混响影响的语音建立信号作为观测信息,通过计算麦克风阵列波束形成器的输出能量来构建似然函数,同时考虑语音信号不同频率成分在声源定位中的作用,利用分层采样方法提高粒子的采样效率.实验结果表明,本文方法提高了说话人声源跟踪系统的抗噪声与抗混响能力.     

基于相干性滤波器的广义旁瓣抵消器麦克风小阵列语音增强方法

为了克服传统麦克风小阵列语音增强算法噪音抑制能力有限的问题,该文提出一种基于相干性滤波器的广义旁瓣抵消器语音增强算法, 该算法基于动态平滑系数噪声谱估计来获得相干性滤波器,分别对每个阵元接收到的信号进行滤波用以抑制包括混响等噪声信号的干扰,并把滤波后的信号作为输入信号,使用基于小阵列的广义旁瓣抵消器波束形成算法抑制残余噪声信号的干扰。模拟和实际试验表明,该文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。     

基于信号相位差和后置滤波的语音增强方法

 在复杂的声学环境中,通常噪声场特性和混响强度是未知的,这样就对麦克风阵列语音增强算法的性能提出了较高的要求.本文提出一种基于带噪语音信号相位差和后置滤波的语音增强方法.首先,将麦克风阵列接收信号分帧,利用相邻两个麦克风之间每帧带噪语音信号的相位差,构成该帧改变频率点幅度谱值的比例系数,对该帧带噪语音信号进行掩蔽增强处理,得到预处理信号;然后利用固定波束形成、独立分量分析算法和后置滤波技术对预处理信号进一步处理,从而有效地抑制了噪声.计算机仿真实验结果表明,在存在一定混响的多种噪声场中,该方法均具有较好的噪声抑制能力.     

一种适用于混响环境的麦克风阵列语音增强方法

在小型视频会议系统中,影响语音处理系统性能的主要因素是房间混响效应.现有语音增强方法大都采用加性噪声模型,没有考虑混响;而基于倒谱的语音去混响方法大多计算复杂.为此,本文给出了一种改进的麦克风阵列倒谱域语音去混响方法.该方法首先计算含噪语音倒谱域的最小相位分量,并对其进行波束形成,再进行低通滤波;然后利用人耳对相位信息的不敏感性,采用含噪语音的相位来合成增强后的语音信号,从而有效地降低了运算量.仿真结果表明,该方法在混响环境下能有效地改善语音质量.     

面向语音通信与交互的麦克风阵列波束形成方法

临境语音通信与智能语音交互都面临复杂声学环境中的远距离高保真拾音难题，解决这一难题的有效途径是使用由多个麦克风传感器组成的麦克风阵列或多通道拾音系统，这种系统的核心是信号处理，通过对空间采样的声场信息进行时、空、频三域的联合处理来实现声源定向/定位、信号增强、噪声抑制、混响抑制、声源分离、声场参数估计等功能。麦克风阵列信号处理的方法有很多，其中研究的最多、使用的最广的方法是波束形成。本文对麦克风阵列波束形成的原理、进展以及当前常用的方法进行简要综述，内容涵盖延迟求和、超指向、差分、正交级数展开、Kronecker和自适应波束形成方法等。论文侧重于方法原理、机理和架构方面的探讨，具体的算法实现细节感兴趣的读者可以参考相应的文献。      

全自适应数字阵列的近场测试

在模拟阵列近场测试基础上,对全自适应数字阵列的近场测试进行研究,结合全自适应数字阵列的特点,采用多通道并行处理等技术,对近场测试系统进行全面升级,从而解决全自适应数字阵列的测试难题。另外,为了解决干扰抑制零深评估的难题,采用改进后的近场测试系统,对自适应响应波束进行测试,从而得到真实的干扰抑制零深。仿真和实验结果表明,改进后的近场测试系统能完成全自适应数字阵列测试,从而实现了对全自适应数字阵列的全面评估。     

利用相位时频掩蔽的麦克风阵列噪声消除方法

本文提出了一种在干扰声源和背景噪声存在条件下麦克风阵列噪声消除的方法。麦克风阵列通过波束形成增强由导向矢量所指定方向的目标声源来抑制背景噪声。然而,现有的波束形成算法在干扰声源存在的情况下,无法进行准确的导向矢量估计。为此,本文提出一种基于音频信号互相关功率谱相位的麦克风阵列噪声消除方法。首先通过音频信号的相位时频掩码估计导向矢量,并对其进行波束形成,从而有效抑制干扰声源和背景噪声;然后利用语音存在概率,采用最大似然的方法估计波束形成后信号中残留的干扰噪声功率谱密度,对其进行后处理,进一步抑制残留干扰和噪声。实验结果表明在干扰声源和背景噪声存在的条件下,所提方法有效地实现了麦克风阵列噪声消除,且各种性能指标优于基线方法。      

基于盲波束形成的麦克风阵列语音增强方法

考虑到语音信号方向向量估计误差对传统波束形成语音增强性能的影响,该文提出一种盲波束形成语音增强方法。由于采用阵列四阶互累积量和线性约束最小方差波束形成器相结合,使得该方法对语音信号方向向量误差具有一定韧性。此外,采用多通道后置滤波去除盲波束形成器输出端的残留噪声。仿真结果表明,在语音信号波达方向等先验信息未知的情况下,该文提出的盲波束形成语音增强方法仍具有较好的噪声抑制性能。     

基于传声器阵列超增益波束形成的语音增强--频域方法

提出了一种在频域实现的基于传声器阵列超增益波束形成的语音增强方法。该方法利用小孔径线列阵端射方向具有超增益的特性,针对均匀噪声场,设计出相应的超增益权,形成超增益波束。基于超增益波束形成的输出相对常规处理,可大幅度提高信噪比。仿真了间距为0.05m的5元均匀线性传声器阵列接收到的端射方向带噪线性调频信号和语音信号,并进行超增益处理,获得12dB左右的阵增益,从而表明超增益传声器阵列具有优越的性能。     

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干性滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干性滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干性滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。      

脉冲噪声环境中鲁棒的自适应波束形成方法

本文提出一种脉冲噪声环境中的自适应波束形成方法.方法假定噪声服从对称 α 稳定(S α S:Symmetric α -stable)分布,首先定义分数低阶阵列响应,然后根据最小方差无畸变响应波束形成器(MVDR)提出分数低阶最小方差无畸变响应波束形成器(FrMVDR).理论上证明了当阶数小于噪声特征指数的一半时,分数低阶阵列输出功率有界.计算机仿真实验证明了本文提出的FrMVDR波束形成器在高斯噪声和非高斯脉冲噪声环境中性能都优于MVDR和其他有关的基于分数低阶矩的波束形成器,是一种鲁棒的自适应波束形成器.     

基于传声器阵列语音增强方法研究

传声器阵列通过对拾取的多路语音信号进行分析与处理,能取得改进语音质量、消除背景噪声和提高语音可懂度等明显效果,现已成为语音信号增强的一个重要的研究领域。介绍了基于传声器阵列的自适应波束形成方法,该方法采用GSC结构基于TF-GSC的最优后置滤波算法。仿真实验结果表明,该自适应波束形成器对干扰有很好的消除作用,对阵元的增益误差、位置误差不敏感,可以取得较好的语音增强效果。     

基于联合时空图拓扑结构的多通道语音MVDR增强算法

本文研究图频域内的多通道语音增强,利用图信号处理理论（GSP）构建一种时间-空间维度的联合图拓扑结构,在此基础上设计增强算法进行多通道语音消噪。具体而言,基于输入阵列某个麦克风输入帧间语音顶点信号的时间相关关系,构造时间维度上的一种图拓扑结构;同时针对多通道含噪语音,根据各通道接收信号的空间相关关系,构造空间维度上的一种图拓扑结构。基于时间和空间二种图拓扑构成的联合图拓扑结构,采用图频域内的最小方差无失真响应（MVDR）增强算法,进行多通道语音增强。仿真实验结果表明,在平均客观语音质量评估（PESQ）得分和平均拓展短时客观可懂度（ESTOI）评价指标下,本文所提出的基于联合图拓扑结构的MVDR波束形成（JG-MVDR）方法都优于常规图MVDR波束形成（GMVDR）方法和基于复高斯混合模型的MVDR波束形成（CGMM-MVDR）方法。      

基于小波变换的后置自适应滤波传声器阵列的语音增强

提出了一种将传统后置自适应滤波技术和小波变换技术相结合的传声器阵列语音增强方法。首先利用传统的延时-累加波束形成技术获取目标语音,并采用后置自适应维纳滤波器来估计原始语音,然后再使用小波变换分解与重构技术进一步去除噪声。经计算机仿真,表明当系统输入信噪比为0.11dB时,输出信噪比提高近6.28dB。     

谱相减与波束形成相结合的语音增强算法

根据阵列信号语音增强的思想,提出一种基于频城处理的谱相减与波束形成相结合的语音增强结构。结构为多路信号输入,每路含噪信号在谱相减后,增加了波束形成结构,不仅有效地消除了背景噪声,也抑制了谱相减后的音乐噪声。并使用该算法对实际环境中采集到的含噪语音信号进行了仿真,结果显示经过该系统处理后的增强语音的信噪比有了较大的提高,主观试听效果也很好。     

Self-Calibration-Based Robust Near-Field Adaptive Beamforming for Microphone Arrays

Near-field beamforming using a microphone array has found many applications, such as sound acquisition in small rooms. However, robust near-field adaptive beamforming (NABF) against focal point errors has not been studied much in the literature until recently. In this brief, a robust near-field adaptive beamformer is proposed. The proposed method is developed by combining a new formulation of the point-constrained NABF and a self-calibration technique, in the presence of focal point uncertainties. The proposed method suffers from no loss in the degrees of freedom for interference rejection. Compared with conventional calibration-based adaptive beamformers, the proposed method has the advantage of not needing a noise-free calibration signal. Simulation results demonstrate that the performance of the proposed method is superior to that of the existing methods     

基于传声器阵列的语音增强技术

介绍了几种传声器阵列语音增强算法,包括固定波束形成、自适应波束形成、传声器阵后维纳滤波,并对各算法的性能和特点进行了分析。同时,对近几年基于传声器阵的语音增强技术的发展趋势进行了简单介绍。