能量匹配的MFS-HMM语音增强方法

针对基于梅尔频谱域隐马尔可夫模型(Mel Frequency Spectral domain Hidden Markov Model, MFS-HMM)的语音增强算法中存在训练集和测试集能量不匹配问题,本文提出了能量匹配的MFS HMM语音增强方法。该方法采用迭代的期望最大(Expectation Maximization, EM)法在线估计纯净语音和噪声的对数能量调整因子,并在线修正纯净语音和噪声的HMM参数,使得训练集和测试集能量相匹配,有效地解决了能量不匹配对增强语音质量影响的问题。主客观测试结果表明,本文所提方法优于参考算法。      

基于蒙特卡洛滤波平滑的语音增强算法

本文在分析统计信号贝叶斯模型和语音信号的时变自回归(TVAR)模型的基础上,利用蒙特卡洛滤波及平滑方法,对语音信号的TVAR模型参数进行了估计,提出了一种有效的针对非平稳加性噪声影响下的语音增强算法.该算法可以很好的跟踪非平稳信号,同时引入对反射系数的判断,保证了跟踪的稳定性.实验表明,本文方法能很好的抑制背景噪声,提高信噪比,改善语音信号的听觉质量.     

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.     

非平稳环境下基于人耳听觉掩蔽特性的语音增强

传统的语音增强算法往往仅对平稳噪声或缓慢变化的噪声有效,且残留的音乐噪声较大。对此,本文研究了一种非平稳环境下基于听觉掩蔽效应的语音增强算法。该算法对传统谱减法的功率谱估计算法进行改进,根据最小均方误差原则和语音信号的听觉掩蔽阈值调整功率谱估计的参数,并引入了基于最小值统计特性的噪声估计算法,使估计的噪声更好地跟踪噪声的变化。实验结果表明:该算法对平稳和非平稳的噪声都得到较好的增强效果,且较好地抑制了音乐噪声。     

基于大小窗双向并行最小值搜索的IMCRA算法

噪声谱的估计,对于语音增强的性能至关重要。为了在非平稳噪声条件下提高噪声谱估计的准确性、减小噪声跟踪的延迟,文章对"改进的最小值控制递归平均"(IMCRA)算法的最小值搜索进行改进,提出了大小窗双向并行最小值搜索方法。实验仿真表明:在非平稳噪声环境和低信噪比条件下,采用文章算法进行语音增强所得到的语音与采用传统IMCRA算法相比,增强效果得到一定改善。     

双通道能量差后滤波语音增强算法统计分析和改进

双通道能量差后滤波语音增强算法在语音通信系统的噪声抑制技术中有较好的应用前景,然而其理论性能和局限性还未得到充分研究。为此,本文采用统计分析方法研究了双通道能量差后滤波语音增强算法的性能,分析了相干性、平滑因子及噪声估计误差对算法的影响。理论和仿真结果表明,噪声估计误差和平滑因子严重影响该算法的降噪性能。依据此分析结果,本文提出一种基于非平稳噪声估计和功率谱自适应平滑的双通道能量差后滤波算法。测试结果表明,本文提出的算法在不增加语音失真的前提下,能更有效地抑制非平稳噪声,段信噪比提高(SegSNRI)和语音质量感知评估(PESQ)等客观评价指标都表明本文的算法优于其它几种经典的后滤波算法。      

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.     

一种改进的最小统计量控制递归平均噪声估计算法

本文提出了一种改进的最小统计量控制递归平均噪声估计算法.算法采用递归平均进行噪声估计,其递归平均的平滑因子受语音存在概率控制,而语音存在概率的计算采用了两次平滑和最小统计量跟踪.与I.Cohen提出的IMCRA算法相比,本文采用了一种快速有效的最小统计量跟踪算法.仿真结果表明在非平稳噪声条件下,算法具有较好的噪声跟踪能力和较小的噪声估计误差,可以有效地提高语音增强系统的性能.     

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。     

基于稀疏约束的PLCA和谱掩蔽的语音增强算法

针对传统语音增强方法在非平稳噪声环境下增强效果不理想的问题,提出了一种基于稀疏约束的概率潜分量分析(PLCA)和谱掩蔽的语音增强算法。该算法分为训练和增强两个阶段。训练阶段用稀疏约束的PLCA(SPLCA)和无约束的PLCA分别对语音谱和噪声谱建模成意义清晰的边缘分布,并用期望最大(EM)算法求其最优边缘分布,得到语音字典和噪声字典。增强阶段固定训练的字典,利用SPLCA推导出对应的语音编码矩阵和噪声编码矩阵,初步重构出语音和噪声,最后利用谱掩蔽得到增强语音。实验结果表明,该算法在抑制噪声、提高信噪比和减少语音失真方面要优于传统方法。     

基于加权噪声的递归平滑噪声功率谱估计

提出了一种噪声功率谱估计算法,该算法对加权后的带噪语音进行递归平滑,可以持续更新噪声并可应用于非平稳噪声环境中。为了避免在强语音后的弱语音区域出现噪声过估计,本文提出了用于计算加权函数的投影平滑算法。本文噪声估计算法可以快速跟踪噪声的变化并且没有过估计。实验结果表明,本文噪声估计算法应用于一个语音增强系统时,取得了较小的噪声分段估计误差及较好的感知语音质量评价(PESQ)得分。     

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.     

Speech Enhancement Algorithm Based on MMSE Short Time Spectral Amplitude in Whispered Speech

An improved method based on minimum mean square error-short time spectral amplitude （MMSE-STSA） is proposed to cancel background noise in whispered speech. Using the acoustic character of whispered speech, the algorithm can track the change of non-stationary background noise effectively. Compared with original MMSE-STSA algorithm and method in selectable mode Vo-coder （SMV）, the improved algorithm can further suppress the residual noise for low signal-to-noise radio （SNR） and avoid the excessive suppression. Simulations show that under the non-stationary noisy environment, the proposed algorithm can not only get a better performance in enhancement, but also reduce the speech distortion.     

基于改进语音存在概率的自适应噪声跟踪算法

在非平稳环境下,由于时间递归平均噪声功率谱估计算法会出现跟踪延迟和估计误差等问题,本文采用一种新的方式对其核心部分语音存在概率（speech presence probability, spp）进行估计。利用时域特征能量与频域特征谱熵的比值能熵比作为新的特征来构建其与spp的正比关系,从而得到当前语音帧的spp估计值;然后用双平滑系数对该值进行平滑;最后结合时间递归平均算法得到估计的噪声功率谱。该算法充分利用语音帧频点的特征信息控制spp的估计值,以此自适应地跟踪噪声变化。实验结果表明:在地空通信环境下,该方法能够准确且连续地跟踪噪声功率谱、快速响应其变化。集成到语音增强系统后,可以提高语音质量,降低残留噪声。      

新型拉普拉斯模型因子估计语音增强算法

针对拉普拉斯先验模型下的语音增强问题,给出了一种模型因子估计算法,它利用语音分量方差与模型因子的对应关系来获取模型因子的估计;在语音分量方差的估计过程中,通过利用带噪语音分量与先前帧语音方差计算当前帧语音分量方差,提出一种新的语音分量方差估计算法。通过结合这两种新算法获得的拉普拉斯模型因子估计能够有效消除噪声分量能量对估计精度的影响,且提高系统的语音增强性能。多种噪声背景下的仿真结果表明,基于该模型因子估计方案的方法的语音增强算法具有更好的增强效果。     

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。     

基于实值离散Gabor变换的联合时频域语音增强

传统变换域语音增强方法对语音做短时平稳性假设,这会造成对语音信号和噪声信号谱估计不准确,从而导致语音失真和残留噪声。本文提出一种从联合时频域进行语音增强的方法,该算法无需对语音做短时平稳假设。算法采用具有最佳能量聚集特性的高斯变换核函数,利用能快速实现的实值离散Gabor变换（RDGT）将语音信号变换到联合时频域,然后利用语音和噪声谱服从高斯分布的假设和无语音概率的思想进行基于最小均方误差的语音对数谱估计,采用改进的最小受控递归平均算法（IMCRA）进行噪声时频谱估计,在得到纯净语音的谱估计后利用实值离散Gabor逆变换获得纯净语音估计。实验表明,该算法相比频域变换算法具有较好的语音去噪度和较低的语音失真度。      

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。