一种听觉掩蔽效应和维纳滤波的语音增强算法

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1、Compu~rEngineeringandApplications计算机工程与应用一种听觉掩蔽效应和维纳滤波的语音增强算法李宁，蒋建中，郭军利LINing，JIANGJianzhong，GUOJunli解放军信息工程大学，郑州450002PLAInformationEngineeringUniversity，Zhengzhou450002，ChinaLINing．JIANGJianzhong．GUOJunli．SpeechenhancementalgorithmbasedonauditorymaskingeffectandWi

2、ener脚一ter．ComputerEngineeringandApplications．2011，47(29)：161—163．Abstract：Thenon—stationarynoiseestimationalgorithmandthenoisemaskingprobabilitywhichisbasedonauditorymask—ingareusedintheWienerfilterspeechenhancementalgorithm．Thispaperproposesamethodbasedonauditoryma

3、skingef-fectandtheWienerfilterspeechenhancementalgorithm．ObjectivemeasuredemonstratesthattheproposedmethodnotonlyenhancestheSNRbutalsoreducesthevoicedistortionsignificantly．Keywords：speechenhancement；non—stationarynoiseestimation；auditorymaskingeffect；maskingprobabi

4、lity；Wienerfilter摘要：将非平稳噪声估计算法以及基于听觉掩蔽效应得到的噪声被掩蔽概率应用于维纳滤波语音增强中，提出了一种听觉掩蔽效应和维纳滤波的语音增强方法。几种噪声背景下对语音增强的客观测试表明，提出的算法相比较于传统的维纳滤波语音增强算法而言不但可以提高语音信噪比，而且可以明显减少语音失真。关键词：语音增强；非平稳噪声估计；听觉掩蔽效应；被掩蔽概率；维纳滤波DOI：10．3778／j．issn．1002—8331．2011．29．046文章编号：1002—8331(2011)29—0161—03文献标识码：

5、A中网分类号：TP3l1l引言2维纳滤波语音增强算法语音增强就是运用某种算法来降低受到噪声干扰而失真由于语音信号是长时非平稳、短时平稳的典型信号，因此处的语音信号，提高其信号质量。对于长期受到噪声困扰的人理时一般选择加窗短时傅里叶变换，文中选取的窗为汉明窗，窗们来说，例如长期在噪声工厂上班的工人、在坦克、潜艇等工长为20ms，各相邻帧之间有半数样点重叠。加窗分帧后的语作人员等，好的语音增强算法可以明显地降低他们的疲劳度，音信号可以认为是平稳的，从而可以对每一帧进行维纳滤波。提高他们的工作效率。语音增强算法可以明显地去除噪声，设

6、()为带噪语音，(n)为噪声，()为纯净语音，r(co)、因此也可以称作语音去噪。一般来说，语音和噪声在单通道D(CO)、(∞)分别是y(n)、d(n)和(n)的傅里叶变换。则维纳的情况最为普遍，也最难解决。因为很多语音增强系统需要滤波器的传递函数为)l~xx1．Ogk)，其中实时性处理，因此算法的复杂度和实时性是需要考虑的重点。P(co)、Pt)分别为纯净语音和噪声的功率谱，P(co)不维纳滤波语音增强算法一直是语音增强的主要算法之能直接得到，只能通过粗估计得到，P(co)也是通过噪声估一，相比较谱减法而言，它增强后的语音信

7、号是通过最小均方计算法得到，该方法得到的增强语音残留的“音乐噪声”现象误差优化而来的，并且算法的复杂度比较低，适合于实时的语严重。Tsoukalas将听觉掩蔽门限和维纳型函数引入语音增强音增强系统中。长期以来一直受到人们的重视。但是传统的中来抑制“音乐噪声”，它的算法主要步骤如下：维纳滤波一般会产生比较严重的“音乐噪声”，文献[2．6】分别(1)对带噪语音分帧加窗后进行傅里叶变换，得到带噪语用维纳型滤波的不同改进方式抑制残留“音乐噪声”一定程度音功率谱P，)，并且保存其相位。上都取得了一些效果，但是依然没有在抑制背景噪声和减小

8、(2)假设前六帧信号为噪声信号，以此进行平稳噪声估计语音失真之间取得很好的折中。其中Tsoukalas提出了一种基然后进行谱减得到纯净晤音能量谱的一个粗估计户(co)。于听觉掩蔽效应和维纳型函数语音增强算法来抑制“音乐噪(3)利用上一步得到的户(co)计算出初步听觉掩蔽门限声