- 1、本文档共39页,可阅读全部内容。
- 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
Speech Enhancement
语音增强方法的理论分析 …………………………………2
1.引言 ……………………………………………………………………2
2.语音增强算法 …………………………………………………………2
2.1谱减法 …………………………………………………………2
2.2 Wiener滤波法 …………………………………………………3
二、谱减法 ……………………………………………………………5
1.算法实现 ………………………………………………………………5
2.改善算法,减少音乐噪声……………………………………………9
三、Wiener滤波法…………………………………………………11
1.算法实现 ……………………………………………………………11
2.迭代Wiener滤波的算法实现………………………………………14
四、Wiener滤波法与谱减法的比较 ……………………………17
五、参考文献…………………………………………………………17
语音增强方法的理论分析
1.引言
语音增强的目标是从含有噪声的语音信号中提取尽可能纯净的原始语音。然而,由于干扰通常都是随机的,从带噪语音中提取完全纯净的语音几乎不可能。在这种情况下,语音增强的目的主要有两个:一是改进语音质量,消除背景噪音,使听者乐于接受,不感觉疲劳,这是一种主观度量;二是提高语音可懂度,这是一种客观度量。这两个目的往往不能兼得,所以实际应用中总是视具体情况而有所侧重的。
带噪语音的噪声类型可以分为加性噪声和非加性噪声。加性噪声有宽带的,窄带的,平稳的,非平稳的,白噪声,有色噪声,等;非加性噪声如乘性噪声,卷积噪声等。一般,语音增强处理的噪声指环境中的噪声,而这些噪声主要是高斯白噪声,这种噪声一般符合如下的假设:
(1)噪声是加性的。
(2)噪声是局部平稳的。局部平稳是指一段加噪语音中的噪声,具有和语音
段开始前那段噪声相同的统计特性,且在整个语音段中保持不变。也就是说,可
以根据语音开始前那段噪声来估计语音中所叠加的噪声统计特性。
(3)噪声与语音统计独立或不相关。
2.语音增强算法
根据语音和噪声的特点,出现了很多种语音增强算法。比较常用的有噪声对消法、谱相减法、维纳滤波法、卡尔曼滤波法、FIR 自适应滤波法等。此外,随着科学技术的发展又出现了一些新的增强技术,如基于神经网络的语音增强、基于HMM 的语音增强、基于听觉感知的语音增强、基于多分辨率分析的语音增强、基于语音产生模型的线性滤波法、基于小波变换的语音增强方法、梳状滤波法、自相关法、基于语音模型的语音增强方法等。
此处主要介绍谱减法和wiener滤波法。
2.1谱减法
使用谱减法是假设:
噪声叠加;
声与语音不相关;
③对纯净语音无先验知识;
对统计噪声有先验知识。
带噪语音模型为:
y(n)=x(n)+v(n)
式中,y(n)是带噪语音,s(n)是纯净语音,v(n)是噪声。对式子两边进行傅立叶变换,得
Y(k)=X(k)+N(k)
由于对噪声的统计参数的未知,所以在实际应用中,通常使用非语音段噪声谱的均值来作为对噪声谱N(k)的估计,
则对纯净语音幅度谱的估量表示为
把带噪语音的相位θy
2.2 wiener滤波法
一个线性系统,如果它的单位样本响应为h(n),当输入一个随机信号x(n),且
其中s(n)表示信号,表示噪声,则输出y(n)为
我们希望x(n)通过线性系统h(n)后得到的y(n)尽量接近于s(n),因此称y(n)为s(n)的估计值,用表示,即
维纳滤波器的输入—输出关系为:
如上图所示。这个线性系统h(n)称为对于s(n)的一种估计器。
如果我们以s与s分别表示信号的真值与估计值,而用e(n)表示它们之间的误差,即
显然,e(n)可能是正的,也可能是负的,并且它是一个随机变量。因此,用它的均方值来表达误差是合理的,所谓均方误差最小即它的平方的统计平均值最小:
最小
已知希望输出为:
误差为:
均方误差为:
上式对求导得到:
进一步得:
从而有:
于是就得到N个线性方程:
写成矩阵形式为:
简化形式:
其中:是滤波器的系数
是互相关序列
是自相关矩阵
由上可见,设计维纳滤波器的过程就是寻求在最小均方误差下滤波器的单位脉冲响应或传递函数的表达式,其实质就是解维纳-霍夫(Wiener-Hopf)方程。另外,设计维纳滤波器要求已知信号与噪声的相关函数。
二、谱减法
1.算法实现
%Spectral Subtraction Algorithm
winsize=256; %窗长
n=0.05; % 噪声电平
[speech,fs,nbits]=wavread('speech_clean.wav'); % 读入数据
size=leng
文档评论(0)