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基于子带的语音增强方法研究与实现

基于子带的语音增强方法研究与实现

作者：王呈昊大连理工大学

学位级别：硕士

语音是信息时代重要的信息交互手段。随着通信和多媒体技术的发展和应用，人们对通信中语音质量的要求越来越高。然而在实际的应用环境中，语音会不同程度地受到环境噪声的干扰。环境噪声还会使许多语音处理系统的性能下降。使用语音增... 详细信息

语音是信息时代重要的信息交互手段。随着通信和多媒体技术的发展和应用，人们对通信中语音质量的要求越来越高。然而在实际的应用环境中，语音会不同程度地受到环境噪声的干扰。环境噪声还会使许多语音处理系统的性能下降。使用语音增强作为语音系统的前置处理可以从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音，抑制背景噪声，提高语音的质量和主观听觉舒适度。这使得语音增强的应用越来越广泛，成为语音通信中不可缺少的技术。近年来，随着子带滤波理论和设计方法的日益成熟，一些科研工作者开始研究基于子带滤波的新兴语音增强技术。但目前将这一理论应用到单通道语音增强领域的研究较少，本论文以此为出发点，研究并实现了基于子带滤波的单通道语音增强方法。本文的主要工作如下： (1) 概述了语音信号处理的基本理论，介绍了传统的语音增强方法及基于子带滤波理论的语音增强方法的研究现状。 (2) 对几种传统的短时谱估计语音增强方法进行了仿真实验和性能比较，分析了现有方法中存在的算法延时。 (3) 着重研究并实现了余弦调制滤波器组，推导出了一种最小延时余弦调制滤波器组的完全重构条件，对利用子带处理实现单通道低延时语音增强方法的可行性进行了分析。 (4) 将基于短时谱估计的增强思想与滤波器组理论相结合，设计出两种基于子带处理的低延时语音增强方法。仿真实验结果表明，本文给出的方法可以取得较为理想的增强效果。 (5) 将本文给出的方法进行定点化程序处理，并将代码移植到Samsung公司的基于ARM920T内核的S3C2410A处理器上进行实现，增强了方法的实用性。

关键词：语音增强短时谱估计滤波器组子带低延时

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基于子带分解的语音分离算法研究

基于子带分解的语音分离算法研究

作者：邹愚吉林大学

学位级别：硕士

本文提出了一种利用拉普拉斯正态混合分布的概率密度函数作为语音信号概率密度函数的估计,通过这个函数推导出自然梯度算法的激活函数,与传统的用拉普拉斯分布的概率密度函数作为语音信号概率密度函数估计得出的符号函数作为自然梯度算... 详细信息

本文提出了一种利用拉普拉斯正态混合分布的概率密度函数作为语音信号概率密度函数的估计,通过这个函数推导出自然梯度算法的激活函数,与传统的用拉普拉斯分布的概率密度函数作为语音信号概率密度函数估计得出的符号函数作为自然梯度算法的激活函数相比,本文算法具有更好的收敛性能和良好的语音分离效果。本文对子带分解和相关语音源信号的瞬时混合盲分离进行了研究。将两个相关语音源信号经过瞬时混合得到的混合信号进行子带分解,在各个子带上进行分离,找出具有独立子带信号的子带,把该子带上的分离矩阵作为全带信号的分离矩阵,实现语音信号的分离。通过计算机仿真可以验证该算法可以有效的实现相关语音信号的分离。

关键词：拉普拉斯正态混合分布独立分量分析(ICA) 盲源分离(BBS) 子带

基于子带分解的共轭梯度自适应回声抵消算法研究

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基于子带分解的共轭梯度自适应回声抵消算法研究

作者：赵越吉林大学

学位级别：硕士

引言在基于IP网络的多媒体通信、因特网上的语音实时传输、电话会议及免提电话通信系统中，回声抵消技术对提高语音传输质量、通话质量方面发挥着不可或缺的重要作用。近年来，回声抵消技术研究的重点由“电路回声”转变为“声学回声... 详细信息

引言在基于IP网络的多媒体通信、因特网上的语音实时传输、电话会议及免提电话通信系统中，回声抵消技术对提高语音传输质量、通话质量方面发挥着不可或缺的重要作用。近年来，回声抵消技术研究的重点由“电路回声”转变为“声学回声”。声学回声抵消技术也由最初的回声抑制发展为目前常用的声学回声抵消器（AEC）。AEC以扬声器信号（远端信号）与由它产生的多路径回声的相关性为基础（这种相关性是由于直接声学和耦合或者多路径反射引起的），建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并且不断的修改滤波器参数，使估计值更加逼近真实的回声。将回声估计值从麦克风输入端减去后就只剩下本地语音（近端语音），从而消除了直接回声和返回回声的影响。传统声学回声抵消技术难点主要有以下几个方面：① 由于房间内存在反射，信号的冲激响应时间较长，因此需构造数千阶滤波器才能进行回声抵消;② 语音信号特征值分布范围较大，普通自适应算法难以达到其收敛要求;③ 回声路径为时变路径，要求自适应算法具有良好跟踪特性。传统自适应算法无法很好的解决这类问题：如LMS算法通常收敛速度较慢，且过高的滤波器阶数易造成误差累积，导致算法发散。收敛性较好的RLS算法运算量又太大，通常正比于滤波器阶数的平方。对于冲激响应通常超过数百毫秒的回声信号的抵消问题来说，运算量之大可以想象。本文基于上述考虑，研究改进了一种借鉴子带结构和频率分解技术，在各个子带上分别利用共轭梯度算法进行自适应的回声抵消。有效地解决了由于声学回声信号冲激响应时间长、特征值分布范围广等特点造成的常见回声抵消方法难以解决的问题。一、共轭梯度自适应算法近年来，在许多论文著作中都介绍了基于共轭梯度算法的自适应滤波算法，并对共轭梯度算法在各种应用中做了诸多的改进。共轭梯度算法有着比最陡梯度算法更快的收敛速率，并且与经典RLS算法相比有较低的计算复杂度。算法中，对于公式，和在不同的文献中有不同的解法。许多自适应滤波算法中，需要权系数随输入数据样值更新。在以前的共轭梯度算法中可以通过每样值运行多次迭代来实现。现在已对原方法进行了改进，使得每样值仅仅运行一次迭代，但仍能保持和RLS和LMS算法可比的性能。RLS算法和LMS算法的一个重要的难点是需要计算或估计。如果计算或估计的不好，将直接影响算法的性能。在共轭梯度算法中因为不需要计算，也就不存在这个问题了。共轭梯度算法具有收敛速度快，运算简单等优点，算法中的可通过一次递推迭代获得。因此，可利用共轭梯度算法的自相关矩阵的递推形式改善现有Capon谱估计方法的不足。通过仿真可以看出，该方法同各种传统的利用矩阵分解方式来获得自相关矩阵逆进而实现Capon谱估计的方法相比，具有计算简单、收敛速度快、谱估计精度高、可以对色噪声污染下的信号进行谱分析等性质。二、子带自适应滤波传统数字信号处理都是单一的抽样速率系统。即系统的输入信号、输出信号的抽样率以及计算处理过程的循环速率都是相同的。而在近代数字信号处理的许多实际应用中，要求系统处理不同抽样速率的信号。子带自适应滤波器是以多速率数字滤波器为基础。本文采用子带算法进行处理的过程是：将输入信号和通过分析滤波器组分为若干个子带信号，然后进行过采样抽取。对每个子带上分别进行自适应滤波，再把处理后的信号由综合滤波器组合成为全频带信号进行输出。采用子带结构具有以下优势：(1) 将输入信号分为若干个子带后进行处理，这时对应每个子带它的特征值分布范围缩小，自适应算法的收敛性容易保证;(2) 将信号分为子带后，对应每个子带的自适应滤波器阶次比全带自适应滤波器低了很多，因此基于子带的自适应回声抵消算法收敛速度快;(3)由于子带自适应滤波器的阶数较低，可以采用计算量较大的收敛特性和跟踪特性较好自适应算法来保证回声抵消质量。 1. 原型滤波器设计由于所有的分析和综合滤波器组都是对原型滤波器进行调制得到的，整个滤波器组的设计关键就是原型滤波器的设计。Lin和Vaidyanathan研究了一种利用Kaiser窗函数限定原型滤波器阶次的方法。构造一目标函数，该目标函数是需优化滤波器参数的凸函数。可通过求目标函数的极值来获得滤波器的最优参数。由于只需优化一个参数使得设计过程得以简化。这一方法在原型滤波器、分析滤波器组和综合滤波器组的阻带衰减特性方面也具有优点。 2. 余弦调制滤波器组分析和综合滤波器组都是由一个原型低通滤波器通过调制得到的。用来进行调制的函数可以是指数函数，也可以是余弦函数或正弦函数，分别称为DFT调制滤波器组和余弦调制滤波器组。余弦调制滤波器具有设计简单，易于实现的优点。除此之外，对于余弦调制滤波器组，由于只需优化原型滤波器，需要优化的参数少，所以应用广泛。抽取（内插）因子和滤波器个数相等时称为最大采样或临界采样;抽取（内插）因子小于子带个数时称为过采样。临界采样时计算量较小，但过采样的约束条件数量比临

关键词：回声抵消共轭梯度算法子带滤波器组

MOCVD生长GaAs／Al_xGa_（1－x）As多量子阱子带间红外吸收特性

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红外与毫米波学报 1994年第1期13卷 33-36页

作者：程兴奎黄柏标徐现刚刘士文任红文蒋民华山东大学光电材料与器件研究所山东大学晶体材料研究所

对ＭＯＣＶＤ生长的ＧａＡｓ（４０）／ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（３００）多量子阱结构观察到附内电子从基态到第一激发态跃迁引起的红外吸收．用Ｂｒｕｋｅｒ红外光谱仪测量，发现了一个峰值在９８６ｃｍ－１（１０．１μｍ）带宽为... 详细信息

对ＭＯＣＶＤ生长的ＧａＡｓ（４０）／ＡｌｘＧａ（１－ｘ）Ａｓ（３００）多量子阱结构观察到附内电子从基态到第一激发态跃迁引起的红外吸收．用Ｂｒｕｋｅｒ红外光谱仪测量，发现了一个峰值在９８６ｃｍ－１（１０．１μｍ）带宽为２３７ｃｍ－１（９～１１．５μｍ）的强吸收峰，该峰位置与阱内电子从基态到第一激发态跃迁所计算的吸收峰位置基本一致．

关键词：多量子阱子带红外辐射外延生长

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基于小波子带的HRTF个性化特性分析

声学技术 2013年第S1期32卷 255-256页

作者：田朝君谢菠荪华南理工大学理学院声学研究所广州510640

0引言头相关传输函数(HRTF)定义为自由场情况下从声源到双耳的频域声学传输函数[1]。虚拟听觉重放则是应用一对HRTF对输入信号进行滤波并用耳机重放,以产生相应方向的虚拟声源。HRTF与个体的生理结构和尺寸密切相关,采用非个性化HRTF容... 详细信息

0引言头相关传输函数(HRTF)定义为自由场情况下从声源到双耳的频域声学传输函数[1]。虚拟听觉重放则是应用一对HRTF对输入信号进行滤波并用耳机重放,以产生相应方向的虚拟声源。HRTF与个体的生理结构和尺寸密切相关,采用非个性化HRTF容易导致虚拟声源定位错误,特别是前后和上下镜像方位混乱以及角度错误[2]。理想的虚拟听觉重放需要个性化的HRTF处理,但会使信号处理变的复杂。

关键词：声源定位 HRTF 自由场平均相关系数传输函数输入信号子带分解模型互相关系数最小相位

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追踪子带划分的OFDM自适应调制算法研究

西华大学学报（自然科学版） 2015年第1期34卷 46-51页

作者：李莉顾朝志中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院山东青岛266555

针对某些信道的慢时变特性和某些对时延要求严格的业务需求,提出一种追踪子带动态划分OFDM自适应调制算法(TDS-OFDM)。该算法充分考虑信道的慢时变性,根据本帧的信道状态和前1帧子带划分的结果快速实现动态的子带划分,并自适应地为各子... 详细信息

针对某些信道的慢时变特性和某些对时延要求严格的业务需求,提出一种追踪子带动态划分OFDM自适应调制算法(TDS-OFDM)。该算法充分考虑信道的慢时变性,根据本帧的信道状态和前1帧子带划分的结果快速实现动态的子带划分,并自适应地为各子带中的所有子载波选择相同的调制方式。仿真结果表明,在保证传输质量的前提下,该算法复杂度低,能有效减小时延,减少信令信息的传递,提高系统的频谱利用率。

关键词：慢时变 OFDM 子带自适应调制

一种非均匀动态子带划分OFDM自适应调制算法

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河北科技大学学报 2014年第6期35卷 577-582页

作者：李莉张锡岭李飞凡邹传超中国石油大学(华东)计算机与通信工程学院山东青岛266580

针对采用固定子带划分算法系统误码率较高,均匀动态子带划分算法需要多次迭代、算法复杂度较高的缺点,提出一种非均匀动态子带划分OFDM自适应调制算法。算法根据信道的频响关系,无需迭代即可完成动态的子带划分。采用随机选取方案定义... 详细信息

针对采用固定子带划分算法系统误码率较高,均匀动态子带划分算法需要多次迭代、算法复杂度较高的缺点,提出一种非均匀动态子带划分OFDM自适应调制算法。算法根据信道的频响关系,无需迭代即可完成动态的子带划分。采用随机选取方案定义子带等效信噪比和优先利用等效信噪比最大子带的比特调整方式,能有效减小比特调整的迭代次数,算法复杂度低。仿真结果表明,系统达到目标误比特率10-3时,该算法相比SBLA算法和4QAM调制方式分别能获得2dB,2.6dB信噪比增益。

关键词： OFDM 子带自适应调制随机选取方案

抓班子带队伍转观念育文化为夺取扭亏脱困攻坚战的全面胜利提供坚强保证——在2012年度工作会议上的报告

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涟钢科技与管理 2012年第1期 8-14页

作者：汪俊

各位代表、同志们：刚才，总经理曹慧泉同志在工作报告中客观总结了公司2011年的工作，分析了我们面临的形势和任务，部署了明年的重点工作。我们一定要认真领会报告的精神实质，提振信心，全面落实各项工作，加速推进扭亏脱困进程。

关键词：扭亏脱困子带文化总经理

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基于维纳滤波和子带处理的说话人识别

声学与电子工程 2010年第2期 41-43页

作者：邱政权范小春王俊年湖南科技大学信息与电气工程学院湘潭411201 湖南科技大学知识处理与网络化制造湖南省高校重点实验室湘潭411201

把小波变换和维纳滤波结合起来对语音信号进行去噪和利用NN分类器对语音信号进行非线性融合和子带语音识别,并采用了一种改进的MCE(最小分类错误)算法。通过三尺度的Daubechies小波变换把输入含噪语音信号分解成不同子带,然后在各个子... 详细信息

把小波变换和维纳滤波结合起来对语音信号进行去噪和利用NN分类器对语音信号进行非线性融合和子带语音识别,并采用了一种改进的MCE(最小分类错误)算法。通过三尺度的Daubechies小波变换把输入含噪语音信号分解成不同子带,然后在各个子带分别通过维纳滤波去噪,再把各个子带的输出通过小波重构恢复信号,最后通过Mel滤波器组把小波系数转换成MFCC(美尔倒谱系数)。在使用分类器之前先进行GMM(高斯混合模型)识别,并采用改进的MCE(最小分类错误)算法,分类器融合采用了MLP结构。试验结果显示,这种系统取得了较好的抗噪效果,系统的辨识率和鲁棒性都有所提高。

关键词：子带 MFCC MCE准则 MLP