非平稳环境下谱减语音增强算法研究

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1、摘要摘要语音增强作为解决噪声污染并提高通信中语音质量的一种有效手段，主要日的是从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音。同时，噪声环境的多样性导致了语音增强算法各不相同。本文在谱减语音增强算法的基础上，着重研究了非平稳噪声环境下的语音增强算法。为了在残留音乐噪声、语音畸变度以及原有噪声残留之间进行有效的折衷，达到最佳增强效果，本文首先从增益函数、先验信噪比、平滑系数、语音存在概率等方面对谱减语音增强算法进行了系统分析，总结各部分对算法的具体影响，在此基础上得出谱减语音增强系统去噪性能的优劣关键在于先验无语音概率和噪声谱估计的准确性和实时性。随后，在分析了带噪语音统计模型及现有噪声潜算法的

2、优缺点的基础上，针对非平稳噪声的特性，提出了一种适合非平稳噪声谱估计的改进算法。该算法先对语音帧进行有／无语音的划分，再在有／无语音帧分别利用不同的方法估计噪声谱的，从而能够快速有效地估计非平稳噪声。其次，为了改善语音的可懂度，在保留较少噪声的同时取得更清晰的目标语音信号，在语音增强算法中引入了入耳听觉掩蔽模型。最后，针对目前硬判决估计先验无语音概率无法准确地处理快速语音变化的问题，提出了一种能够快速自适应跟踪先验无语音概率的改进算法，并将其代入增益函数，同时利用人耳听觉掩蔽效应，对谱减算法中的参数进行了自适应调整。实验结果表明，相对于传统的谱减法，在几乎不损伤语音清晰度的前提下，该算法

3、能更好地抑制残留噪声和背景噪声，特别是对低信噪比和非平稳噪声干扰下的语音信号，效果更加明显。关键词：语音增强，谱减法，非平稳噪声，人耳听觉掩蔽特性AbsUactABSTRACTAsakindofvaliditywaytosuppressnoisepollutionandimprovethespeechqualityincommunication，speechenhancementisusedtogetpureoriginalspeechasmuchaspossiblefromthenoisyspeech．Meanwhile，thespeechenhancementalgorismsare

4、differentfromeachotherbecauseofthevarietyofnoises．Thispaperaimsatthespeechenhancementalgorismsonthebaseofspectralsubtractionundernon·stationarynoiseenvironment．Inordertogetthebestenhancementresult,thecompromisemethodamongresidualmusicnoise，speechdistortionandoriginalresidualnoiseisconsidered．Firs

5、t．gainfunction，apriorSNR,thesmoothingparameterandspeechabsenceprobabilityareanalyzedseparatelytogettheireffectsonthealgorithm．Conclusionscomeoutthatthequalityofthespectralsubtractionenhancementdependsontheveracityandrealityofpriorspeechabsenceprobabilityandthenoisespectrumestimate．Then，thestatist

6、icaImodelofnoisyspeechandtheexistednoisespectrumestimatemethodsarediscussed．Afterthat．animprovednoiseestimatemethodsuitforthenon．stationarynoiseenvironmentiSproposed,whichfirstdividesthespeechflameintovoicedandunvoiced，thenappliesdifferentestimatorstodifferentconditionstoestimatenon。stationarynoi

7、seinalleffectiveway．Thirdly,auditorymaskingpropertymodelisintroducedtothespeechenhancementalgorithms，whichcouldbringoncleanerspeechandlessnoise．Finally,comparedwithpriorspeechabsenceprobabilityestimationusedhard-decisi