隨著語音應(yīng)用和人工智能的發(fā)展,基于麥克風(fēng)陣列的語音增強(qiáng)技術(shù)受到廣泛關(guān)注。相比傳統(tǒng)單通道語音增強(qiáng)算法,麥克風(fēng)陣列能夠利用信號的空間信息,具有更好的噪聲抑制效果。廣義旁瓣消除器具有結(jié)構(gòu)簡單和不需估計噪聲等優(yōu)點(diǎn),是常用的麥克風(fēng)陣列技術(shù)之一。它由固定波束形成器、阻塞矩陣和自適應(yīng)噪聲相消器三個部分構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用中,由于麥克風(fēng)陣列各陣元一致性差、多徑反射和混響等因素的影響,期望信號會泄露到阻塞矩陣的輸出信號中。這種泄露直接導(dǎo)致了期望信號的失真。此外,廣義旁瓣消除器對非相干或弱相干噪聲的抑制效果有限,需要加入后置濾波器對其輸出信號中的殘留噪聲做進(jìn)一步消除。本文主要研究了魯棒廣義旁瓣消除自適應(yīng)波束形成及后置濾波算法,主要工作內(nèi)容如下:首先,針對阻塞矩陣中期望信號泄露導(dǎo)致的期望信號對消問題,本文對自適應(yīng)噪聲相消器中濾波器系數(shù)更新的準(zhǔn)則進(jìn)行了優(yōu)化。傳統(tǒng)算法中多采用固定步長因子或信噪比控制濾波器的更新,其中信噪比由固定波束形成器和阻塞矩陣的輸出信號直接計算得到。相比上述計算方法,本文考慮了實(shí)際環(huán)境中類平穩(wěn)噪聲對計算信噪比的影響。通過濾除類平穩(wěn)噪聲后再計算得到的先驗(yàn)信號干擾比更加準(zhǔn)確,能夠更有效地控制濾波器的更新,從而減少期望信號的對消。其次,針對廣義旁瓣消除器對擴(kuò)散場噪聲抑制效果差的問題,本文使用基于多通道噪聲估計的后置濾波器對殘留噪聲做進(jìn)一步消除。相對傳統(tǒng)的單通道噪聲估計方法,多通道噪聲功率譜估計通過利用噪聲的空間信息和多通道的參考噪聲,能夠減少噪聲估計的誤差,從而提升后置濾波器的性能。本文在基于瞬時波束參考噪聲比的多通道噪聲功率譜估計算法上加以改進(jìn),提升了計算瞬時波束參考噪聲比的準(zhǔn)確性,從而改善了噪聲的抑制性能。最后,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文改進(jìn)的魯棒廣義旁瓣消除自適應(yīng)波束形成算法和基于多通道噪聲功率譜估計的后置濾波算法能夠有效地減少期望信號的失真,具有更好的降噪效果。
【學(xué)位單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN713;TN912.35
【部分圖文】：

學(xué)位論文 第 2 章 麥克風(fēng)應(yīng)濾波理論隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展也為了提取或增強(qiáng)某個期望信號，以便后續(xù)的系統(tǒng)號的統(tǒng)計特性和背景環(huán)境都是時變的。在實(shí)際應(yīng)環(huán)境和信號的變化。器框圖如圖 2.2 所示。自適應(yīng)濾波器一般由數(shù)字其中 x( n ) 、 d ( n) 和 y (n ) 分別表示數(shù)字濾波器的的輸出信號。同 2.2 節(jié)所述，n表示離散的時間信號 e( n) 。為了確定濾波器系數(shù)的更新方式，通通過最小化目標(biāo)函數(shù)去更新和調(diào)整濾波器系數(shù)， d ( n) 。d ( n)

低整段語音的分段信噪比。為了解決這個問題，一般有兩種方法。第一種找出靜音段，然后對非靜音段計算分段信噪比。通過設(shè)置閾值并與每一幀的短時能量進(jìn)行比較，如果該幀語音信號的短時能量小于閾值則判定為第二種方法是直接計算每幀語音信號的信噪比，再與設(shè)置的閾值比較。信閾值的幀不參與分段信噪比的計算。另外，為了體現(xiàn)算法在頻域中的效果，分段信噪比可按照以下方式擴(kuò)展到2110101log [ ( ) / ( ( ) ( )) ]10fw segN2LkkNkkB F k, F k, F k,SNRLB ( 和k 分別表示時間幀和頻率柜中頻率的變量，N 和L分別為信號的總幀柜中頻點(diǎn)的個數(shù)。 F (k , )和 F ( k, )分別表示純凈語音信號和增強(qiáng)后語音幅度，kB 表示第 k 個頻點(diǎn)的權(quán)重。

圖 3.1 GSC 結(jié)構(gòu)框圖3]中，Greenberg 提出了一種基于互相關(guān)的 A引起嚴(yán)重的期望信號對消或音樂噪聲。在文具有自適應(yīng)阻塞矩陣(Adaptive Blocking MageAdaptiveFilter,LAF)的魯棒自適應(yīng)麥克風(fēng)陣M 采用參數(shù)約束的自適應(yīng)濾波器結(jié)構(gòu)，以 FM 輸出信號中泄露的期望信號。而 ANC 中采的噪聲信號進(jìn)行進(jìn)一步地抑制�；谖墨I(xiàn)[13(Norm-constrained Adaptive Filter, NCAF)代替結(jié)構(gòu)可以使得約束區(qū)域中趨近邊界區(qū)域內(nèi)的中殘留更少的音樂噪聲。然而，由于 ABM 用于抑制殘留噪聲而保留期望信號，兩者性能得噪聲抑制和減少期望信號對消的性能之間
【參考文獻(xiàn)】

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1 耿慧慧;基于麥克風(fēng)陣列的語音增強(qiáng)研究[D];燕山大學(xué);2013年

本文編號：2835114