基于DCT与维纳滤波的单通道语音增强算法

针对复杂噪声背景下的语音增强问题,基于离散余弦变换(DCT)和维纳滤波提出了一种新的单通道语音增强算法。该算法不依赖任何语音信号模型且无需对噪声的统计特性进行先验假定,它利用DCT域中连续时刻语音信号分量间的相关特性结合最小均方误差算法实现纯净语音分量的最优估计,弥补了一般算法仅依赖单帧带噪语音对语音分量估计得不足。多种噪声背景下的仿真结果表明,该算法在主观和客观测试中都具有良好的语音增强效果。     

基于两步噪声消除技术与高斯统计模型的语音增强算法

针对语音增强技术中先验信噪比参数的估计问题,本文通过结合两步噪声消除技术以及语音与噪声分量的高斯统计模型,在频率域中提出了一种新的先验信噪比估计算法。该算法基于直接判决方法的输出结果,利用最小均方误差估计理论直接计算当前帧纯净语音分量的谱能量,以获取带噪语音的先验信噪比估计。算法在保留两步噪声消除算法优点的基础上,无需语音增强系统中增益因子的任何先验条件,且在有效消除背景噪声的同时能够最大程度地抑制输出语音中音乐噪声的生成。多种噪声背景下的仿真结果表明:相对于经典的直接判决方法和新近的两步噪声消除算法,基于本文先验信噪比估计方案的语音增强系统在主观与客观评价标准下都具有更加优良的语音增强效果。      

改进的基于语音存在概率的噪声功率谱估计算法

噪声功率谱估计是语音增强算法中的关键技术之一.针对在非平稳噪声环境下噪声功率谱估计不够准确的问题,采用了基于后验语音存在概率的噪声功率谱估计算法,并对其中的语音存在概率估计算法进行了改进.利用语音信号的短时平稳性,在时域和频域上利用相邻帧和相邻频点的相关性估计当前帧的语音存在概率.仿真结果表明,该算法与原始算法及改进的最小值控制递归平均噪声估计(IMCRA)算法相比,能够有效提升非稳态噪声环境下噪声功率谱估计准确度和语音增强效果.     

非平稳噪声环境下的噪声估计算法

通过对噪音和语音频谱的分析,针对航空背景噪声的特性,提出一种用于语音增强的新的噪声估计算法。通常的噪声估计一般利用语音端点检测方法,取噪声段的谱平均值作为待估计的噪声谱,但该方法在信噪比较低时性能下降严重。笔者提出的基于频率段能量比的噪音谱估计方法,不依赖于语音端点检测而直接由语音帧来估计噪音谱,通过计算一帧语音中各频率段中能量比,以判断该帧是否含有语音来修正噪声谱估计的计算因子。算法提高了谱减法的适用范围,还在一般谱相减方法的基础上提出了改进的谱相减算法。     

一种DCT域的语音增强改进算法

提出了一种DCT域的语音增强改进算法。该算法依据DCT域语音分量和噪声分量统计分布的不同,采用最大后验概率估计方法对语音分量进行精确估计,实现将语音信号从噪声环境中分离出来,从而有效地改善语音质量。在低信噪比条件下,该算法可以有效降噪,且增强效果较频域增强算法更好。     

一种低信噪比语音的增强算法

为改善低信噪比环境下语音的质量,论文提出了一种新的语音增强算法。算法首先根据噪声频谱的高斯统计模型得到用先验信噪比形式表示的噪声频谱估计值,然后利用帧内、帧间平滑算法估计每一个频点的先验信噪比,从而能够更好地跟踪先验信噪比的变化。算法接着引入一种简便的估计语音在每一个频点出现概率的方法,得出一种新的语音增强算法。客观测试和非正式听音测试表明：该算法在几乎不损伤语音清晰度的前提下,能够更好地抑制低信噪比语音增强所产生的音乐噪声,同时使语音信噪比得到了明显提高。     

基于Gamma语音模型的语音增强算法

提出了一种新的基于Gamma语音模型的语音增强算法。首先,在假定语音和噪声的短时DCT系数分别服从Gamma和Gaussian分布的基础上,推导了最小均方误差意义下的语音信号短时DCT系数估计;然后,根据语音存在概率估计,提出了语音信号短时DCT系数估计的修正因子。在增强算法中,提出了基于Gamma语音模型的改进最小统计量控制递归平均(IMCRA)噪声估计算法。仿真结果表明,该算法不仅在噪声抑制性能方面优于近两年国际上提出的几种基于Gaussian语音模型的语音增强算法,而且在增强语音质量方面也具有更好的性能。     

一种基于Laplacian语音模型的语音增强算法

本文提出了一种新的基于Laplacian语音模型的语音增强算法。首先,在假定语音和噪声的短时DCT系数分别服从Laplacian和Gaussian分布的基础上,推导了最小均方误差意义下的语音信号短时DCT系数估计;然后,根据语音存在概率估计,提出了语音信号短时DCT系数估计的修正因子。在增强算法中,提出了面向判决的Laplacian语音模型参数估计和基于Laplacian语音模型的改进最小量控制递归平均(IMCRA)噪声估计算法。仿真结果表明,本文算法不仅在噪声抑制性能方面优于近两年国际上提出的几种基于Gaussian语音模型的语音增强算法,而且在增强语音质量方面也具有更好的性能。     

一种基于语音和噪声统计信息改进相位估计的语音增强算法

为改善低信噪比环境下语音的质量,论文提出了一种改进相位估计的语音增强算法。算法首先根据语音和噪声频谱的统计模型的对称性得到用先验信噪比倒数形式表示的噪声频谱估计值,然后通过分析低信噪比条件下（0dB）相位估计对于幅度估计的重要性,利用噪声频谱估计值估计每一个频点的相位修正值,并给出了一种优化的先验信噪比估计算法,得到一种新的语音增强算法。由仿真实验给出的客观测试和非正式听音测试表明:该算法处理后取得了较好的效果,在抑制低信噪比语音增强所产生的音乐噪声的前提下,相比未改进相位估计的算法处理后的信号,语音失真度更小,语音质量有明显提高。      

基于帧间相关性的最大后验估计语音增强算法

通过讨论纯净语音分量的概率分布特征以及相邻分量间的统计相关特性,在自适应K-L变换(KLT,Karhunen-Loève Transform)域给出了一种新的语音信号统计模型,然后基于该信号模型,利用最大后验(MAP,Maximum a Posterior)估计理论提出了一种新型的单通道语音增强算法.该算法充分考虑到在KLT域相邻时刻语音分量间存在的相关信息,利用信号的高斯模型假设条件,以联合概率密度函数的形式将这种相关信息融合到MAP中,获得纯净语音分量的估计.算法不仅结构简单利于实现,且有效地避免了传统算法对语音分量估计的不足.仿真结果表明本文算法在客观和主观测试中都具有较好的语音增强效果.     

基于高斯混合模型的压缩域语音增强方法

 为了有效利用纯净语音导抗谱频率参数(ISFs)的先验知识,本文针对ITU-T G.722.2宽带语音编码标准提出了一种基于高斯混合模型的压缩域语音增强方法.首先,将含噪语音、纯净语音的导抗谱频率参数,以及对应的增益调整因子构成特征矢量,并利用高斯混合模型拟合其概率密度;然后,在最小均方误差 (MMSE) 准则下对纯净语音的特征参数进行最优贝叶斯估计.为了兼容编码器中的非连续性传输模式,当处理信号为非语音信息时,算法在保持噪声帧谱包络参数不变的前提下,按固定比例调整对数帧能量;且若出现帧擦除情况,算法不调整接收到的码流,并按正常帧处理方式调整恢复后的参数以更新相关历史.本文采用ITU-T G.160标准进行了性能测试,结果表明,与参考方法相比,所提方法在保证信噪比提高能力的同时,可以达到更大的噪声衰减量,且增强语音的客观质量更优.     

Speech enhancement using an MMSE short time DCT coefficients estimator with supergaussian speech modeling

In this paper, two speech enhancement systems with supergaussian speech modeling are presented. The clean speech components are estimated by Minimum-Mean-Square-Error （MMSE） estimator under the assumption that the DCT coefficients of clean speech are modeled by a Laplacian or a Gamma distribution and the DCT coefficients of the noise are Gaussian distributed. Then, MMSE estimators under speech presence uncertainty are derived. Furthermore, the proper estimators of the speech statistical parameters are proposed. The speech Laplacian factor is estimated by a new decision-directed method. The simulation results show that the proposed algorithm yields less residual noise and better speech quality than the Gaussian based speech enhancement algorithms proposed in recent years.     

一种基于最小能量统计的语音增强改进算法

针对基于最小能量统计的语音增强算法,用可靠的噪声段检测方法对噪声谱估计流程进行改进,提升噪声谱幅度估计的准确度。实验表明,此方法能有效地追踪背景噪声的变化情况,进而提升语音增强的效果。     

基于最小统计与MMSE-LSA的语音增强

提出了一种基于最小统计及短时对数谱幅度最小均方误差估计单通道语音增强算法,并在此基础上对其进行了修正。噪声功率谱估计不需要VAD进行有无语音的检测,并在每帧数据都进行更新,可跟踪变电平噪声。该算法在MMSE—LsA准则下得到谱增益函数,并考虑到纯净声音信号频谱特性,对增益函数进行了修正。实验结果表明,该算法可有效去除噪声,在消除音乐噪声的同时对语音信号产生很小的失真,并易于实时处理。     

基于频带间相关性的加权噪声功率谱估计

噪声功率谱估计是语音增强系统的一个重要组成部分。本文在加权噪声估计的基础上,考虑了带噪语音在相邻频带间的相关性,提出了一种新的噪声功率谱估计算法。该算法保留了加权噪声估计算法的优点,利用频域平滑及时域平滑后的带噪语音来求加权因子,能够更好地区分弱语音与噪声,尤其是对强语音后的弱语音与噪声区分更明显,从而具有更快的跟踪速度及更少的噪声过估计。客观实验和主观实验都证实了本文提出的算法的有效性。     

基于自适应共轭梯度参数估计的顽健卡尔曼滤波语音增强算法

对于加性噪声影响下的语音信号，利用双通道输入建立起来的增广卡尔曼滤波器模型，采用自适应共轭梯度方法对纯净语音和有色噪声干扰模型分别进行参数估计，提出了一种有效的语音增强算法。由于该方法对模型参数的估计精确性较高，而且估计速度快，同卡尔曼滤波类的其它语音增强方法相比，其语音增强效果良好，且具有一定的顽健性。仿真实验表明在环境噪声很复杂的情况下，该方法仍然有效。     

一种引入延迟的语音增强算法

针对传统语音增强算法中,只采用当前帧和当前帧以前的信息对当前帧语音谱进行估计而造成变电平噪声和音乐噪声的问题,采用一种改进的引入延迟的语音增强算法。通过引入延迟,可以在对当前帧语音谱进行估计时使用当前帧以后帧的信息,在噪声估计中采用类似路径搜索的双向搜索方法消除变电平噪声的影响,在先验信噪比估计中采用改进的非因果先验信噪比估计算法,消除低信噪比平滑不足带来的音乐噪声,在此基础上构建了一个完整的语音增强算法。实验结果表明,该算法基本不受变电平噪声的影响,而且音乐噪声和残留背景噪声都得到了很好的抑制。