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1、ISSN100020054清华大学学报(自然科学版)2001年第41卷第7期1ö34CN1122223öNJTsinghuaUniv(Sci&Tech),2001,Vol.41,No.7124一种基于听觉掩蔽效应的语音增强方法张金杰, 曹志刚, 马正新(清华大学电子工程系,微波与数字通信国家重点实验室,北京100084)摘 要:为提高增强语音的听觉效果,研究了一种基于听觉声道语音增强方法。单声道语音增强方法中目前常掩蔽效应的语音增强方法。推出了一个功率谱域的基于听觉用的是一类基于短时谱幅度(STSA)估计的语音增掩蔽效应的不等式准则,并用这个准则动态地选择一个作为强方法,该类方法认为语音信号的
2、STSA对语音的语音短时谱幅度估计器的非线性函数的参数值,通过这个参感知起主导作用,从而在语音增强中需要精确估计,数自适应变化的非线性函数对语音谱幅度进行估计实现语而相位对语音的感知并不重要,没有必要精确估计。音增强。在此基础上,设计实现了一个单声道语音增强算法。文[1]通过实验为此提供了一定的依据,文[2]则证对增强语音的客观测试和非正式听音测试表明:相对于传明在一定条件下语音相位的最小均方误差统的减谱法和对数短时谱幅度最小均方误差估计增强法,基(MMSE)估计值就是带噪语音相位本身,因此,基于听觉掩蔽效应的语音增强方法能更好地抑制背景噪声。于STSA估计的语音增强方法一般都直接采用带关键词
3、:语音增强;噪声抑制;听觉模型;掩蔽效应噪语音的相位作为增强语音的相位。基于STSA估中图分类号:TN912.3[3]计的语音增强法包括减谱法及其各种变形、文章编号:100020054(2001)0720001204文献标识码:A[2,4,5]MMSE估计法等。减谱法通过从带噪语音的STSA中直接减去噪声的平均谱幅度来得到增强语Speechenhancementmethodbased音的STSA,实现起来简单,但是剩余噪声大,并且onauditorymasking[2,4,5]产生不舒服的“音乐噪声”。后来,Ephraim等人ZHANGJinjie,CAOZhigang,MAZhengxin提
4、出了STSA的MMSE估计法,部分解决了“音乐(StateKeyLabonMicrowave&Digital噪声”问题,但在带噪语音信噪比(SNR)较低时其Communications,DepartmentofElectronicEngineering,剩余噪声还是很大,尤其是当信噪比小于5dB时。TsinghuaUniversity,Beijing100084,China)近年来,人们针对听觉外周提出了一些计算模Abstract:Thispaperpresentsaspeechenhancementmethodbasedonthemaskingpropertiesofthehumanaudi
5、torysystemanda型,并在语音编码、音频压缩和音质的客观度量等方non2linearfilter.Thespeechphaseisignoredtoidentifyenhanced面获得了应用,同时,基于人类听觉特性的语音增强criterioninthepowerspectraldomainbasedonmasking.The[6]研究也取得了一定的进展。目前,在语音增强中用criterionisthenappliedtodeterminetheparametervaluesforanon2linearfilteremployedtoestimatetheshort2timespec
6、tral得比较成功的是听觉掩蔽效应,它指出语音信号能amplitudeofspeech.Themethodisthenusedtodevelopa够掩蔽与其同时进入听觉系统的一部分能量较小的single2channelspeechenhancementalgorithm.Objective噪声信号,而使得这部分噪声不为人所感知到。因此measurementscombinedwithinformalsubjectivelisteningtestsshowthattheproposedalgorithmcansuppressaudiblenoisemore从掩蔽效应的角度看,语音增强应该通过改变带
7、噪effectivelythanthepopularpowerspectralsubtractionmethodand语音的STSA使得所有噪声成分都能被语音信号theminimummean2squareerrorlog2spectralamplitudeestimation掩盖掉。据此,本文提出了一种基于掩蔽效应和method.Keywords:speechenhancement;noisesu
