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《基于倒谱距离的语音端点检测改进算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第7卷第1期空军工程大学学报(自然科学版)Vol.7No.12006年2月JOURNALOFAIRFORCEENGINEERINGUNIVERSITY(NATURALSCIENCEEDITION)Feb.2006基于倒谱距离的语音端点检测改进算法王博,郭英,李宏伟,韩立峰(空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077)摘要:在讨论传统倒谱距离语音端点检测算法不足的基础上,提出了一种改进方案,该方法首先估计短时信噪比,然后由统计方法确定短时信噪比与门限的关系,进而完成正确的语音端点判决。通过对3种典型噪声环境下信噪比从-5dB到20dB的
2、带噪语音信号进行的仿真实验结果表明,所提方法能更为准确地检测到语音端点。关键词:端点检测;倒谱距离;判决准则;语音增强中图分类号:TN912.34文献标识码:A文章编号:1009-3516(2006)01-0059-05准确的语音信号端点检测(VAD-VoiceActivityDetection)可以实现对噪声谱的实时更新,从而提高谱减法语音增强系统的性能。传统的检测方法采用短时能量、过零率和自相关参数,在高信噪比环境下可以获得较好的检测效果,但是在低信噪比环境下其检测性能却急剧下降。本文提出了一种基于倒谱距离的改进方法,通过分析信号的倒
3、谱参数来进行带噪语音的端点检测。仿真结果表明,在低信噪比环境下较之传统的方法能更准确地检测出语音的端点。1基于倒谱距离的端点检测算法1.1倒谱距离定义设信号s(n),其倒谱变换为c(n)。信号倒谱的一种定义是信号的能量谱密度函数s(ω)的对数的傅[1]里叶反变换,或者可以将信号s(n)的倒谱c(n)看成是logS(ω)的傅里叶级数展开,即∞π-jnω1logS(ω)=∑c(n)e,c(0)=logS(ω)dω(1)n=-∞2π-∫π式中,c(n)为倒谱系数,且c(n)=c(-n)是实数。假设信号s(n)的Z变换具有有理函数的形式m1m0-
4、1∏(1-akz)∏(1-bkz)rk=1k=1S(z)=Azp1p0(2)-1∏(1-ckz)∏(1-dkz)k=1k=1式中ak、bk、ck和dk的模都小于1,m1和m0分别表示单位圆内和外的零点数目,p1和p0分别表示单位圆内和外的极点数目。对logS(z)取逆Z变换得到倒谱系数的另一种表达式为log
5、A
6、n=0m1np1nakck-∑+∑n>0(3)c(n)=k=1nk=1nm0-np0-nbkdk-∑+∑n<0k=1nk=1n收稿日期:2005-06-03基金项目:军队科研基金资助项目作者简介:王博(1981-),男,陕西商州人
7、,硕士生,主要从事语音信号处理研究;郭英(1961-),女,山西临汾人,教授,博士生导师,主要从事自适应信号处理和信息对抗技术研究160空军工程大学学报(自然科学版)2006年很明显当n趋向无穷大时倒谱的幅度值是收敛的。
8、n
9、λ
10、c(n)
11、<ξ,当
12、n
13、v∞时(4)
14、n
15、式中λ是ak、bk、ck和dk模的最大值,ξ为一实常数。由式(4)可以看出,倒谱是一个快速衰减序列,其衰减速[1]率至少为1/
16、n
17、,所以在误差允许的范围内可以用有限阶(比如p阶)的倒谱系数近似无限阶的倒谱系数。根据Parseval定理,对于两个不同信号s0(n)和s1(
18、n),其倒谱差异的均方值可用倒谱距离表示:π∞2122dcep=
19、logS1(ω)-logS0(ω)
20、dω=∑(c1(n)-c0(n))(5)2π-∫πn=-∞式中dcep为倒谱距离,c0(n)和c1(n)分别是对应于谱密度函数S0(ω)和S1(ω)的倒谱系数。用p阶倒谱系[1]数近似无限阶倒谱系数,式(5)可以近似为p22dcep=413429(c1(n)-c0(n))+2∑(c1(n)-c0(n))(6)n=1信号与其倒谱是一一对应的变换,因此倒谱的均方距离可以反映两个信号(比如语音与背景噪声)谱的区别,倒谱距离可以作为端点检测的一个
21、判决参数,属于相似距离范畴。[5,7]1.2传统的倒谱距离检测算法流程1)预处理:对8kHz采样信号进行预加重处理,然后分帧加窗,帧长取30ms(240个采样点),帧移10ms,对每一帧信号加240点的Hamming窗。2)估计噪声倒谱系数和倒谱距离Dcepsil:阶数p取12,首先假定抽样信号起始10帧是背景噪声,利用这10帧的前5帧倒谱系数的统计平均值作为背景噪声倒谱系数的估计值,用向量c0表示。同时采用式(6)计算这10帧的后5帧倒谱距离平均值作为背景噪声倒谱距离的估计值,其中c1(n)表示当前帧的倒谱系数,c0(n)为对应于C0的
22、倒谱系数。3)逐帧计算dcep值:逐帧计算倒谱系数,然后由每帧信号的倒谱系数和噪声倒谱系数的估计值通过式(6)计算倒谱距离。4)确定判决门限:采用类似于短时能量检测法所使用的动态门限判决准则,
