一种基于自适应噪声估计的宽带语音增强算法

为解决传统算法对噪声适应性较差,残留音乐噪声较强的问题,本文提出了一种基于自适应噪声估计的宽带语音增强算法。该算法可应用于宽带语音编码器,以提升在噪声环境下的编码质量。本文所提算法利用谱熵对噪声类型进行有效的判别,将背景噪声分为白噪声和有色噪声两类,并根据噪声特性选择适当的噪声估计方法。在白噪声背景下,选择一种谱平滑的方法;在有色噪声背景下,则选择经典的最小值控制递归平均算法。在此基础上结合经典的统计模型方法,构建一种具有较强噪声鲁棒性的宽带语音增强算法。在ITU-T G.160标准下对算法进行性能测试,测试结果表明,在不同强度的背景噪声环境下,增强语音的信噪比提高都较为明显。同时,在低信噪比情况下,该算法有效的抑制了严重影响听觉质量的音乐噪声现象。      

改进的低时延语音增强算法

针对目前语音增强存在较大时延的问题,提出一种低时延语音增强算法。在传统的先验信噪比估计和噪声估计的基础上,对判决引导算法进行低时延的改进,并提出了一种基于语音存在概率和语音激活检测相结合的噪声估计方法,本文的算法采用对数MMSE估计器结合语音存在概率。采用ITU-T P.826 PESQ、分段信噪比、总信噪比和对数谱失真对该算法进行了测试,并与其他几种算法进行了对比,实验结果表明,该算法有效降低了时延,可以很好的跟踪非平稳噪声,在信噪比较低的情况小可以取得很好的增强效果,且音乐噪声和残留背景噪声也可以得到很好的抑制。     

基于噪声谱约束的二值掩码估计语音增强算法

提出一种基于噪声谱约束的二值掩码估计语音增强算法,用以提高低信噪比情况下的语音可懂度。首先分析了低信噪比时,先验信噪比过估对噪声谱估计函数的影响;再分别对先验信噪比和噪声谱估计函数进行修正;最后,根据修正后的噪声谱估计函数和先验信噪比判断出噪声谱被欠估的时频单元,估计出二值掩码值,并对相应的增强后语音时频单元进行幅度谱约束。仿真结果表明,在几种常见背景噪声的低信噪比情况下,相比于传统维纳滤波法,本文算法效果更好,能有效的提高语音可懂度。      

采用复高斯分布模型的两步噪声幅度谱估计算法

噪声幅度谱估计是有效抑制外界噪声干扰、提高语音增强算法整体输出性能的重要环节。但目前针对该问题的研究相对较少,常用的语音激活检测算法只能在语音不存在阶段对噪声信号的幅度谱进行更新或估计,无法适用于更为复杂的非平稳噪声环境。为克服这一问题,本文基于噪声频谱的复高斯分布模型假设,提出了新型的两步噪声幅度谱估计算法。算法首先采用软判决技术计算噪声信号的功率谱,然后再结合复高斯分布条件下信号幅度谱和功率谱之间的数学关系间接地获取噪声幅度谱的估计。文中基于这一结论给出了两种估计算法,并在多种噪声环境下对它们的性能进行了仿真评估,其测试结果有效表明了提出算法优良的估计性能。      

基于稀疏性的相位谱补偿语音增强算法

相位谱补偿语音增强算法通过调整相位谱对噪声进行压缩,提高重构信号的质量。针对传统的相位谱补偿(phase spectrum compensation, PSC)语音增强算法采用固定的相位补偿因子,且算法的性能易受噪声估计准确性的影响,提出了一种基于稀疏性的相位谱补偿(sparsity-based phase spectrum compensation, SPSC)语音增强算法。首先,利用噪声估计算法得到噪声幅度谱,利用基于幅度谱的语音增强算法得到目标语音幅度谱;接着,通过噪声和目标语音幅度谱之间的局部信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)来估计谱时间稀疏性;然后,利用sigmoid函数改进相位补偿因子,联合补偿因子和谱时间稀疏性,得到SPSC函数。最后,使用SPSC函数对相位谱中的谱分量进行补偿,通过短时傅里叶逆变换得到最终增强后的语音信号。仿真实验表明,在四种不同背景噪声的低信噪比下,新的相位谱补偿算法使增强语音获得了更好的LSD、PESQ和segSNR指标,说明新的算法在低信噪比下,可以有效恢复带噪语音中的语音成分,对噪声抑制效果明显,增强语音的质量和听感均有一定提升。      

基于噪声估计的改进能量熵语音端点检测算法

针对传统能量熵的短时能量与子带谱熵容易受噪声环境影响,低信噪比下端点检测性能下降的问题,提出一种基于噪声估计的改进能量熵语音端点检测算法.首先对语音进行噪声估计并以此计算语音存在概率;然后利用估计的噪声能量修正短时能量,用语音存在概率作为加权系数优化子带谱熵,并将两者结合生成改进的能量熵;最后给出基于噪声估计的动态门限以及实时的端点检测策略.实验结果表明,在信噪比5 dB、0 dB的多种噪声环境中,基于噪声估计的改进能量熵端点检测算法相比传统能量熵算法与改进子带能谱比算法,检测正确率平均提升7％.     

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。     

一种基于几何谱减法和听觉掩蔽效应的语音增强方法

针对低信噪比下非平稳噪声环境情况,几何谱减算法产生较大的语音畸变的缺点,提出了一种结合听觉掩蔽效应的改进算法,该算法通过对噪声的实时估计,同时结合听觉掩蔽效应设计一个感知滤波器,对增强后的信号频谱进行滤波以抑制背景噪声,从而将残留噪声强度控制在掩蔽阈值之下.通过计算PESQ、oSNR、语谱图及时域仿真波形图分析及主观试听表明:改进的几何谱减算法不仅提高了语音信号的信噪比,而且残留噪声和语音畸变较小,提高了语音的可懂度.     

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。     

基于MEFF倒谱距离与对数能量融合的语音端点检测方法

为提高低信噪比环境下语音端点检测算法性能不高的问题,提出将MFCC倒谱距离与对数能量结合进行端点检测.首先,对语音计算对数能量,然后计算改进的倒谱距离,将MFCC倒谱距离与对数能量融合,获得了一种新的语音参数,该参数能有效地提高低信噪比情况下语音与噪声的区别,对参数进行顺利滤波用于语音端点检测,采用自动更新的双阈值进行语音端判别.仿真实验表明,该算法具有较好的适用不同噪声,在低信噪比下依然能获得比较理想的端点检测效果.     

基于多特征的语音端点检测技术研究

针对传统的端点检测技术,如基于能量、过零率等方法,在低信噪比噪声环境下检测性能急剧下降的问题,根据汉语语音发音的特点,提出了一种新的检测方法,该方法结合了Mel频率倒谱系数（MFCC）和能量、过零率、频带方差等多个语音特征。基于多特征融合的模糊判决二次搜索端点检测方法,能有效减少清音、拖尾音的截断,提高端点检测的精度,并对噪声环境具有一定的自适应性。实验结果表明,即使在低信噪比条件下,该方法仍具有较高的准确性。     

基于SC-FDMA系统的噪声估计算法研究

为了提高单载波频分多址接入(SC-FDMA)系统的性能,一种简单且有效的基于探测参考信号(SRS)的噪声估计算法是必要的.针对传统基于离散傅里叶变换(DFT)算法的缺陷,提出了一种改进的基于DFT的算法.另外,在该改进的基于DFT的算法的基础上,又通过增加汉宁窗进行修正,减小了高信噪比下信号能量的泄露.仿真结果表明,在低信噪比下,改进的基于DFT的算法的性能相比传统的算法性能上有4 dB的改善.但是,在高信噪比下,改进的基于DFT的算法的性能逐渐变差,而通过添加汉宁窗却能修正这一缺陷,使其性能得到至少4 dB的改善.     

噪声估计和谱熵结合的语音激活检测算法

本文提出一种语音激活检测的改进算法。首先在传统噪声估计的基础上,用Bark子带代替了DFr频域变换,目的在于降低计算复杂度;其次将估计的噪声谱进行白化滤波,并运用于子带谱熵算法中的谱熵计算中。把谱熵值作为VAD算法提取的特征参数,通过门限设定与比较,得出最初的VAD判决结果。增加拖尾延迟保护机制得出最终的VAD判决结果。     

融合统计模型与EMD的宽带话音增强方法

提出了一种融合统计模型和经验模态分解(EMD)的宽带话音增强方法。该方法首先用统计模型增强算法消除含噪话音中的主要噪声成分,然后用一种基于活动话音检测(VAD)的EMD增强算法做后处理进一步抑制残留噪声,从而使以上2种方法的优点有效地结合。在ITU-T G.160标准下对算法进行了性能测试,测试结果表明,与经典的统计模型方法相比,在不同强度的背景噪声下,增强话音的信噪比提高都较为明显。同时,在低信噪比情况下,该方法能有效抑制增强话音高频部分的音乐噪声,提高了听觉舒适度。     

采用子带长时信号变化特征的稳健语音活动检测

为提高语音活动检测(VAD)在低信噪比下的准确率,提出了一种基于子带长时信号变化特征的VAD算法.将语音信号转换到频域,并分解为几个不重复的子频带,对这些子带信号分别提取长时信号变化特征,然后采用GMM在线建立语音和非语音模型,以模型的似然比进行VAD判决.实验结果表明,算法在较低的信噪比下能够显著地提高语音活动检测的准确率,且在多种噪声环境和信噪比条件下具有较好的稳健性.应用于语音识别系统的实验表明,该算法能有效提高噪声环境下的语音识别率.     

一种基于支持向量机的含噪语音的清/浊/静音分类的新方法

本文将支持向量机(SVM)方法应用于语音信号的清/浊/静音检测中,提出并验证了一种在各种信噪比等级下将语音信号有效地分为清音、浊音和静音三类信号的新型分类算法.首先,在高信噪比情况下,本文采用了G.729B VAD中的四个差分参数作为SVM分类器的输入特征参数,进行了静音分类的对比实验,得到了优于G.729B VAD和BP神经网络传统算法的实验结果,说明引入这种机器学习方法做语音分类是可行的,并分析讨论了在核函数不同的情况下支持向量机在实验中所表现出的性能.其次,又讨论了在低信噪比条件下,如何通过对含噪语音建立统计模型,提取对噪音免疫的统计特征参数,并给出了一种对时变背景噪声自适应的估计方法.最后,通过在不同噪音环境下的对比实验结果,验证了本文所提出的算法在中低信噪比情况下的分类性能要优于其他传统算法.     

Off-grid DOA estimation algorithm based on unitary transform and sparse Bayesian learning

A rapid off-grid DOA estimating method of RV-OGSBL was raised based on unitary transformation,against the problem of traditional sparse Bayesian learning (SBL) algorithm in solving effectiveness of signal’s DOA estimation under condition of lower signal noise ratio (SNR).Actual received signal of uniform linear array was generated through constructing augment matrix as the processing signal used by DOA estimation.Then,estimation model was transformed from complex value to real value by using unitary transformation.In the next step,off-grid model and sparse Bayesian learning algorithm were combined together to process the realization of DOA estimation iteratively.The accuracy of estimation could made relatively high.The simulation result demonstrates that the RV-OGSBL method not only maintains the performance of traditional SBL algorithm,but also reduces the computational complexity significantly.Under the situation of lower signal noise ratio (SNR) and low number of snapshots,the running time of algorithm is reduced about 50%.This shows the RV-OGSBL method is a rapid DOA estimation algorithm.