本文關(guān)鍵詞：基于二元麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音增強(qiáng)算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)實(shí)環(huán)境中,語(yǔ)音受到混響和背景噪聲干擾,這些干擾降低了語(yǔ)音的聽(tīng)覺(jué)質(zhì)量以及可懂度。因此對(duì)帶噪語(yǔ)音進(jìn)行語(yǔ)音增強(qiáng)處理很有必要。語(yǔ)音增強(qiáng)的主要目的可以歸結(jié)兩個(gè)——提升語(yǔ)音的質(zhì)量以及提高語(yǔ)音的可懂度,這兩個(gè)目的往往難以兼得。如何在不引入信號(hào)失真的前提下,抑制噪聲干擾,成為語(yǔ)音增強(qiáng)的主要挑戰(zhàn)。和單個(gè)麥克風(fēng)相比,麥克風(fēng)陣列能利用語(yǔ)音的時(shí)域信息以及陣列的空域信息對(duì)帶噪語(yǔ)音進(jìn)行增強(qiáng),因而可以獲得質(zhì)量更高的增強(qiáng)語(yǔ)音。然而電子設(shè)備小型化的發(fā)展趨勢(shì),卻要求麥克風(fēng)陣列的尺寸不能太大。在此背景下,本論文研究了基于二元麥克風(fēng)陣列的語(yǔ)音增強(qiáng)算法,主要工作如下:詳細(xì)闡述了固定波束形成、廣義旁瓣相消器以及后置濾波器的算法原理,并分析了這些算法在二元麥克風(fēng)陣列模型中的消噪性能。在不同噪聲和信噪比條件下,通過(guò)仿真測(cè)試了這些算法的消噪性能。分析了基于相干濾波器與廣義旁瓣相消器結(jié)合的語(yǔ)音增強(qiáng)算法原理。在該算法中,相干濾波器被置于廣義旁瓣相消器的非自適應(yīng)支路上。這是一種經(jīng)典的結(jié)合模式,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)該算法對(duì)相干濾波器存在限制。針對(duì)這一問(wèn)題,提出了一種新的結(jié)合模式。該結(jié)合模式中,相干濾波器是廣義旁瓣相消器的后置濾波器。這一模式克服了經(jīng)典結(jié)合模式對(duì)相干濾波器的約束,可以使用消噪能力更強(qiáng)的改進(jìn)型相干濾波器。分析了基于迭代噪聲功率譜密度(Power Spectral Density,PSD)估計(jì)的相干性濾波器算法,通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)該算法存在噪聲過(guò)估計(jì)的問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題,提出一種基于時(shí)間平滑參數(shù)的迭代噪聲PSD估計(jì)算法。該方法利用時(shí)間遞歸平均技術(shù),并結(jié)合迭代噪聲PSD估計(jì)技術(shù)。與迭代噪聲PSD估計(jì)算法相比,該估計(jì)算法獲得的噪聲PSD估計(jì)值更準(zhǔn)確。將上述改進(jìn)迭代噪聲PSD估計(jì)技術(shù)用于相干濾波器中,并把該相干濾波器同廣義旁瓣相消器結(jié)合,從而得到一種基于相干濾波器與廣義旁瓣相消器結(jié)合的二元麥克風(fēng)陣列語(yǔ)音增強(qiáng)算法。不同噪聲環(huán)境下的大量仿真實(shí)驗(yàn)表明,相比于經(jīng)典結(jié)合模式下的語(yǔ)音增強(qiáng)算法,本文提出的算法可以獲得質(zhì)量更高的增強(qiáng)語(yǔ)音。
【關(guān)鍵詞】：語(yǔ)音增強(qiáng) 二元麥克風(fēng)陣列 廣義旁瓣相消器 相干濾波器
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TN912.35
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 引言10-17
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排15-17
• 第2章 麥克風(fēng)陣列語(yǔ)音增強(qiáng)的基本理論17-30
• 2.1 語(yǔ)音信號(hào)的預(yù)處理17-19
• 2.1.1 預(yù)濾波17
• 2.1.2 預(yù)加重17
• 2.1.3 分幀17-18
• 2.1.4 窗函數(shù)的選擇18-19
• 2.2 噪聲特性19-21
• 2.3 麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和信號(hào)產(chǎn)生模型21-25
• 2.3.1 麥克風(fēng)陣列的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21
• 2.3.2 遠(yuǎn)場(chǎng)與近場(chǎng)模型21-22
• 2.3.3 空間采樣定律22-23
• 2.3.4 麥克風(fēng)陣列信號(hào)的模型23-25
• 2.4 語(yǔ)音增強(qiáng)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則25-29
• 2.4.1 主觀評(píng)價(jià)方法25-27
• 2.4.2 客觀評(píng)價(jià)方法27-29
• 2.5 小結(jié)29-30
• 第3章 經(jīng)典的麥克風(fēng)陣列語(yǔ)音增強(qiáng)算法30-40
• 3.1 固定波束形成30-31
• 3.1.1 固定波束形成算法原理30-31
• 3.1.2 固定波束形成在二元陣列中的消噪能力分析31
• 3.2 廣義旁瓣相消器31-34
• 3.2.1 廣義旁瓣抵消結(jié)構(gòu)的語(yǔ)音增強(qiáng)原理32-33
• 3.2.2 廣義旁瓣抵消器在二元陣列中的消噪能力分析33-34
• 3.3 后置濾波技術(shù)34-37
• 3.3.1 后置濾波算法原理35-36
• 3.3.2 后置濾波算法在二元陣列中的消噪能力分析36-37
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)37-39
• 3.5 小結(jié)39-40
• 第4章 相干濾波與GSC結(jié)合的二元陣列語(yǔ)音增強(qiáng)算法40-61
• 4.1 本章引論40-41
• 4.2 經(jīng)典結(jié)合算法的原理與分析41-42
• 4.3 基于相干濾波與GSC結(jié)合的二元陣列語(yǔ)音增強(qiáng)算法42-49
• 4.3.1 算法結(jié)構(gòu)43
• 4.3.2 廣義旁瓣相消器算法描述43-44
• 4.3.3 基于迭代噪聲PSD估計(jì)的相干濾波器44-47
• 4.3.4 基于改進(jìn)的迭代噪聲PSD估計(jì)的相干濾波器設(shè)計(jì)47-49
• 4.4 仿真實(shí)驗(yàn)49-60
• 4.4.1 相干濾波器的消噪性能比較50-52
• 4.4.2 經(jīng)典模式下對(duì)相干濾波器的限制52-56
• 4.4.3 基于相干濾波器與GSC結(jié)合的語(yǔ)音增強(qiáng)算法性能評(píng)估56-60
• 4.5 小結(jié)60-61
• 第5章 總結(jié)與展望61-63
• 5.1 總結(jié)61
• 5.2 未來(lái)展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文6

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本文編號(hào)：399277