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.     

基于改进谱减法的语音增强

针对传统谱减法具有残余音乐噪声过强,清音部分损失严重的缺点,提出了一种利用语音信号的短时平均幅度差特征（AMDF）并结合短时平均幅度（AM）的语音检测算法,在原始语音估计式中引入了参数α和β,对传统的谱减法进行改进。根据采集的真实带噪语音数据,将传统谱减法和改进的谱减法结果进行了比较分析。在研究基于改进的谱减法的语音增强算法基础上,构建了以TMS320VC5509和TLV320AIC23 Codec为核心器件的实时系统,能够有效地提高语音信噪比．信号的信噪比由12．2dB提高到了4．0dB．改善了语音质量。     

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。     

结合人耳听觉感知的两级语音增强算法

针对现有语音增强算法面临残留噪声这一问题,结合人耳听觉系统的掩蔽特性,本文提出了一种优化的语音增强算法。算法分为两级,第一级利用MMSE-LSA谱估计法对带噪语音进行降噪处理,经过处理后,带噪语音信号的信噪比得到了提高。然后,针对第一级增强语音信号中的残余噪声利用人耳听觉掩蔽特性掩蔽掉。为此,算法结合人耳听觉掩蔽特性设计了感知增强滤波器,该滤波器能够有效去除第一级增强语音信号中的残留噪声。仿真实验表明,在各种复杂背景噪声以及信噪比环境下,经过本文算法处理后的增强语音信号残留噪声明显减少,算法提升了增强语音的主观感知质量。      

基于改进谱减法的语音增强

针对传统谱减法具有残余音乐噪声过强,清音部分损失严重的缺点,提出了一种利用语音信号的短时平均幅度差特征(AMDF)并结合短时平均幅度(AM)的语音检测算法,在原始语音估计式中引入了参数α和β,对传统的谱减法进行改进.根据采集的真实带噪语音数据,将传统谱减法和改进的谱减法结果进行了比较分析.在研究基于改进的谱减法的语音增强算法基础上,构建了以TMS320VC5509和TLV320A1C23 Codec为核心器件的实时系统,能够有效地提高语音信噪比,信号的信噪比由12.2 dB提高到了4.0 dB,改善了语音质量.     

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。      

基于独立成分分析的双麦克阵列语音增强算法

提出了利用频域的独立成分分析（Independent components analysis）算法分离语音信号和噪声信号,达到抑制噪声的效果.并且,针对ICA算法在噪声源集中的环境中效果较好,在噪声源分散的环境中性能有所退化的情况,基于时域带噪信号的ICA算法提出频域带噪信号的ICA算法.最后利用最小均方误差估计谱幅度算法（Minimum mean square error）去除残留噪声,达到较好的语音增强效果.通过大量的实验数据测试,文中提出的基于ICA和MMSE短时谱幅度估计的双麦克语音增强算法在不同信噪比（Signal to Noise Ratio）下,都取得了良好的降噪效果.     

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。      

基于噪声空间加权重构的相干信号DOA估计

针对传统相干信号DOA估计算法在低信噪比、少快拍数以及阵列通道幅相误差下存在的角度分辨力差和测角性能不稳定问题,本文提出一种基于噪声空间加权重构的相干信号DOA估计算法。该算法首先利用共轭重构对阵列接收信号协方差矩阵作解相干处理;然后在信源大致方位内对导向矢量作定积分,计算积分矢量与整个噪声子空间正交基矢量的交空间基矢量,并以此对噪声子空间进行加权;最后运用加权重构后的噪声子空间建立算法空间谱函数,谱峰搜索估计得目标的DOA。计算机仿真结果表明,本文所提算法易实现低信噪比、少快拍数以及通道幅相误差下相干信号的DOA估计。     

基于参数估计和感知提升的语音增强降噪算法

为了提高单通道语音增强降噪算法的整体质量,该文从噪声消除和语音感知两个角度出发对传统语音增强算法进行改进,通过引入多种处理手段来达到最佳优化效果。首先在参数估计方面,把基于弱语音出现的平滑算法加入到基于固定先验信噪比的软判决方法中来解决噪声谱过估计问题,并根据语音帧存在概率动态调整平滑因子,从而提高先验信噪比的跟踪效果。其次在语音质量感知提升方面,采用谐波恢复的方法重建语音段的高频谐波分量,并采用相位补偿和增益平滑的方法消除静默段和语音段的音乐噪声。实验结果表明,相比传统算法,该文算法通过引入参数估计改进模块和感知质量提升模块,在消噪效果和语音质量两方面均得到了较大的提高,并适用于多类噪声环境和信噪比条件。     

Two‐Microphone Binary Mask Speech Enhancement in Diffuse and Directional Noise Fields

Two‐microphone binary mask speech enhancement (2mBMSE) has been of particular interest in recent literature and has shown promising results. Current 2mBMSE systems rely on spatial cues of speech and noise sources. Although these cues are helpful for directional noise sources, they lose their efficiency in diffuse noise fields. We propose a new system that is effective in both directional and diffuse noise conditions. The system exploits two features. The first determines whether a given time–frequency (T‐F) unit of the input spectrum is dominated by a diffuse or directional source. A diffuse signal is certainly a noise signal, but a directional signal could correspond to a noise or speech source. The second feature discriminates between T‐F units dominated by speech or directional noise signals. Speech enhancement is performed using a binary mask, calculated based on the proposed features. In both directional and diffuse noise fields, the proposed system segregates speech T‐F units with hit rates above 85%. It outperforms previous solutions in terms of signal‐to‐noise ratio and perceptual evaluation of speech quality improvement, especially in diffuse noise conditions.     

Unvoiced/voiced classification and voiced harmonic parameters estimation using the third-order statistics

Unvoiced/voiced classification of speech is a challenging problem especially under conditions of low signal-to-noise ratio or the non-white-stationary noise environment. To solve this problem, an algorithm for speech classification, and a technique for the estimation of pairwise magnitude frequency in voiced speech are proposed. By using third order spectrum of speech signal to remove noise, in this algorithm the least spectrum difference to get refined pitch and the max harmonic number is given. And this algorithm utilizes spectral envelope to estimate signal-to-noise ratio of speech harmonics. Speech classification, voicing probability, and harmonic parameters of the voiced frame can be obtained. Simulation results indicate that the proposed algorithm, under complicated background noise, especially Gaussian noise, can effectively classify speech in high accuracy for voicing probability and the voiced parameters.     

基于BLSTM神经网络的回声和噪声抑制算法

考虑到非线性回声和非平稳噪声对智能设备回声消除算法的影响，论文提出一种基于双向长短时记忆(Bidirectional Long Short-Term Memory，BLSTM)神经网络的回声和噪声抑制算法。该算法首先采用多目标预处理模型，同步估计出回声和噪声信号的幅度谱；然后将其作为回声和噪声抑制模型的输入特征，进而估计出目标语音信号的理想比例掩模；最后通过联合训练两个模型得到最优回声和噪声抑制模型。实验结果表明，在非线性回声和非平稳噪声的环境下，该算法均取得了较好的回声和噪声抑制效果，语音失真较小。      

基于人耳感知掩蔽效应的子空间语音增强算法研究

针对传统子空间语音增强算法中,因语音增强方法中去除噪声而出现的音乐噪声和失真问题,提出了一种人耳感知掩蔽效应的子空间语音增强算法,并结合频域到特征值域的变换,在Bark域内实现人耳的感知掩蔽效应的语音增强。实验结果表明,该算法在白噪声和有色噪声的背景下,与传统子空间语音增强算法相比,不仅提高了语音信号的信噪比,而且减少了语音失真和音乐噪声,提高了增强后语音的听觉质量。     

Direction finding with an array of antennas having diverse polarizations

The advantages of using diversely polarized antennas to determine bearings of multiple cochannel narrow-band signals are shown. Three bearing estimation algorithms-maximum likelihood (ML), adapted angular response (AAR), and Music (multiple signal classification)-are extended to handle antenna arrays with diverse polarizations; the maximum entropy method does not readily extend. The proposed algorithms are applicable to arbitrary antenna locations and directional characteristics and arbitrary noise correlations between the antenna outputs. The algorithms are compared on the basis of multiple signal resolution and bearing accuracy in the presence of noise. The Music algorithm exhibits superior performance at moderate to low signal-to-noise ratio (SNR).     

利用奇异谱分析的深度神经网络语音增强方法

针对现有深度神经网络语音增强方法对带噪语音的去噪能力有限、语音质量提升不高的问题，提出了一种基于奇异谱分析的深度神经网络语音增强方法。通过引入奇异谱分析算法对带噪语音进行预处理，以初步分离得到语音信号与噪声。接着将语音信号与噪声用于深度神经网络模型得训练，以得到性能更优的网络模型，从而使得本文方法具有更好的性能。最后在重建干净语音的环节中，同时使用神经网络估计得到的对数功率谱和带噪语音的对数功率谱，并加入了权重系数，使得本文提出的方法可以适应不同信噪比的情形，有效的去除背景噪声，降低语音信号的失真。本文通过仿真实验验证了该方法的有效性和鲁棒性。      

基于盲源分离理论的麦克风阵列信号有音/无音检测方法

该文提出一种在方向性噪声场中多路麦克风信号同时进行有音/无音检测(VAD)的方法。在方向性噪声场中,由于各个麦克风接收信号中的噪声彼此之间相关,因而,可以利用盲源分离理论将方向噪声与语音源信号分离,从而获得相对比较纯净的语音源信号。对分离出的语音源信号进行有音/无音检测,获得VAD结果,同时估计出各个麦克风信号相对于该信号的时延值。以相对纯净语音源信号的VAD检测结果为参考,将其分别平移相应的时延值,即可同时获得多路麦克风信号的VAD结果。计算机模拟结果表明,在方向性噪声场的多种情况下,该方法对具有加性噪声的多路麦克风信号均具有较好的有音/无音检测能力。     

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。