語(yǔ)音增強(qiáng)方法綜述

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1、計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化2007年第3期JISUANJIYUXIANDAIHUA總第139期文章編號(hào):100622475(2007)0320016205語(yǔ)音增強(qiáng)方法綜述黃蘇雨1,梁聲灼1,黃蘇園2(1.南昌大學(xué)信息工程學(xué)院,江西南昌330031;2.天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究院,天津300180)摘要:環(huán)境噪聲會(huì)影響語(yǔ)音質(zhì)量,嚴(yán)重的情況下語(yǔ)音將完全淹沒(méi)到噪聲中,無(wú)法分辨。語(yǔ)音增強(qiáng)就是從帶噪語(yǔ)音信號(hào)中提取盡可能純凈的原始語(yǔ)音。本文對(duì)目前一些主要的語(yǔ)音增強(qiáng)方法做了研究,分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用時(shí),要根據(jù)具體的噪聲情況和特定環(huán)境,選用不同的語(yǔ)音增強(qiáng)方法或語(yǔ)音增強(qiáng)方法的組合,來(lái)達(dá)

2、到最好的語(yǔ)音增強(qiáng)的效果。關(guān)鍵詞:語(yǔ)音增強(qiáng);去噪;信噪比;可懂度中圖分類號(hào):TP301.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AOverviewofSpeechEnhancementAlgorithmsHUANGSu2yu1,LIANGSheng2zuo1,HUANGSu2yuan2(1.InformationEngineeringSchoolofNanchangUniversity,Nanchang330031,China;2.TianjinDesing&ResearchInstituteofElectricDrive,Tianjin300180,China)Abstract:Theenvi

3、ronmentalnoisewillaffectthequalityofspeech,intheseriouscircumstances,itwillsubmergethespeech,sothespeechcan’tbedetected.Thespeechenhancementistogetthespeechasoriginalaspossiblefromthespeechsignalwithnoise.Thispaperstudiesonthemainmethodsforthespeechenhancement,andanalysestheiradvantagea

4、ndweakness.Intheactualapplication,forthebesteffectofspeechenhancementitshouldusedifferentmethodsortheircombinationaccordingtothespecificnoiseandthegivenenvironment.Keywords:speechenhancement;denoising;signalnoiseratio;intelligibility0引言語(yǔ)音是人類相互之間進(jìn)行交流時(shí)使用最多、最自然、最基本也是最重要的信息載體。在實(shí)際環(huán)境中,語(yǔ)音信號(hào)總是會(huì)

5、受到外界環(huán)境噪聲的干擾,這些噪聲包括從周圍環(huán)境、傳輸媒質(zhì)中引入的噪聲、通信設(shè)備內(nèi)部電噪聲乃至其他說(shuō)話人的干擾等等。這些干擾會(huì)使接收端的語(yǔ)音成為受噪聲污染的語(yǔ)音,當(dāng)噪聲干擾嚴(yán)重時(shí),語(yǔ)音將完全淹沒(méi)到噪聲中,使其無(wú)法分辨。語(yǔ)音增強(qiáng)是解決噪聲污染的一種有效方法,它是從帶噪語(yǔ)音信號(hào)中提取盡可能純凈的原始語(yǔ)音?？偟膩?lái)說(shuō)語(yǔ)音增強(qiáng)的目標(biāo)[1]主要有:改進(jìn)語(yǔ)音質(zhì)量,消除背景噪聲,使聽(tīng)者樂(lè)于接受,不感覺(jué)疲勞;提高語(yǔ)音可懂度,方便聽(tīng)者理解。但由于噪聲來(lái)源眾多,隨著應(yīng)用場(chǎng)合不同,它們的特性也各不相同,即使在實(shí)驗(yàn)室仿真條件下,也難以找到一種通用的語(yǔ)音增強(qiáng)算法,能適用于各種噪聲環(huán)境,因此必須根

6、據(jù)不同的噪音,采取特定的語(yǔ)音增強(qiáng)策略來(lái)降低噪音。1語(yǔ)音和噪聲的特性語(yǔ)音增強(qiáng)不僅涉及信號(hào)檢測(cè)、波形估計(jì)等傳統(tǒng)信號(hào)處理理論,而且與語(yǔ)音特性、人耳感知特性密切相關(guān),同時(shí)由于實(shí)際應(yīng)用中噪聲的來(lái)源及種類各不相同,從而造成處理方法的多樣性。因此要結(jié)合語(yǔ)音特性、人耳感知特性及噪聲特性,根據(jù)實(shí)際情況選用合適的語(yǔ)音增強(qiáng)方法[1～2]。1.1語(yǔ)音特性語(yǔ)音信號(hào)是一種非平穩(wěn)、時(shí)變的隨機(jī)過(guò)程,其產(chǎn)生過(guò)程與發(fā)聲器官的運(yùn)動(dòng)緊密相關(guān)。而發(fā)聲器官的狀態(tài)變化速度比聲音振動(dòng)的速度要緩慢得多,因此語(yǔ)收稿日期:2006212211作者簡(jiǎn)介:黃蘇雨(19762),女,江西南昌人,南昌大學(xué)信息工程學(xué)院碩士研究生,

7、研究方向:語(yǔ)音信號(hào)處理;梁聲灼,男,江西南昌人,副教授,研究方向:語(yǔ)言號(hào)處理,黃蘇園,女,江西南昌人,天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究院助理工程師,研究方向:語(yǔ)音信號(hào)處理。2007年第3期黃蘇雨等:語(yǔ)音增強(qiáng)方法綜述17音信號(hào)可以認(rèn)為是短時(shí)平穩(wěn)的。在一段短時(shí)間內(nèi)(10～30ms)其特性基本保持不變即相對(duì)穩(wěn)定,從而可以應(yīng)用平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程的分析方法來(lái)處理語(yǔ)音信號(hào),并可以在語(yǔ)音增強(qiáng)中利用短時(shí)頻譜的平穩(wěn)特性。語(yǔ)音信號(hào)分為清音和濁音兩大類,兩者在語(yǔ)音產(chǎn)生機(jī)理上和特征上有明顯的差異。比如濁音在時(shí)域上有明顯的周期性和較強(qiáng)的振幅,其能量大部分集中在低頻域內(nèi),在頻譜上表現(xiàn)出共振峰結(jié)構(gòu)