【正文】 理器，以提高語音處理系統(tǒng)的抗干擾能力，維持系統(tǒng)性能。因此，隨著現(xiàn)代科學(xué)的蓬勃發(fā)展，人類社會(huì)愈來愈顯示出信息社會(huì)的特點(diǎn)。由于早年錄音技術(shù)不完善，磁帶質(zhì)量不高，加上長久存放，使磁帶發(fā)生霉變、機(jī)械損傷、磁粉脫落、磁化等問題，使得重放語音產(chǎn)生噪聲。如：使用設(shè)置在嘈雜的馬路旁或市場內(nèi)的公用電話，或在奔馳的汽車、火車?yán)锸褂靡苿?dòng)電話時(shí)，旁人的喧鬧聲、汽車和火車的轟鳴聲等背景噪聲都會(huì)干擾語音通訊的質(zhì)量。因?yàn)檫@種方法比其他方法多用了一個(gè)參考噪聲作為輔助輸入，從而獲得了比較全面的關(guān)于噪聲的信息，從而能得到更好的降噪效果。語音增強(qiáng)的一個(gè)主要目的就是從帶噪語音信號(hào)中提取盡可能純凈的原始語音。（1）閱讀參考資料和文獻(xiàn)，明晰算法的計(jì)算過程，理解 LMS 算法基本過程；（2）主麥克風(fēng)錄制的語音信號(hào)是 ，參考麥克風(fēng)錄制的參考噪聲是 matlab 指令讀??；（3）根據(jù)算法編寫相應(yīng)的 MATLAB 程序；（4）算法仿真收斂以后，得到增強(qiáng)的語音信號(hào)；（5）用 matlab 指令回放增強(qiáng)后的語音信號(hào)；(6）分別對(duì)增強(qiáng)前后的語音信號(hào)作頻譜分析。時(shí)間安排：通過老師的講解與指導(dǎo)，同學(xué)之間的討論交流，以及在圖書館、網(wǎng)絡(luò)上查閱資料，我們本次課程設(shè)計(jì)的時(shí)間安排是：6 月 20 號(hào)到 7 月 4 號(hào)，完成程序設(shè)計(jì)，寫好報(bào)告；在 7 月 5 號(hào)，完成（答辯，演示，提交報(bào)告） 。目前應(yīng)用的語音增強(qiáng)方法大體上分為：諧波增強(qiáng)法、基于參數(shù)估計(jì)的語音再合成法和基于自適應(yīng)的噪聲抵消法。關(guān)鍵詞：語音增強(qiáng)，噪聲，自適應(yīng)濾波器，自適應(yīng)噪聲抵消法武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)IIABSTRACTPeople in the voice munication process will be inevitable and the transmission medium from the surrounding environment, the introduction of noise, electrical noise within the munication equipment, as well as the interference of other speakers. These disturbances so that the recipient received voice is affected by noise pollution, noisy speech signal. A major purpose of speech enhancement is from the noisy speech signal to extract the original voice pure as possible. Speech enhancement method currently in use generally divided into: harmonic enhancement method based on parameter estimation of speech resynthesis and adaptive noise cancellation method. Adaptive filter is actually a way to automatically adjust itself, the specific parameters of Wiener filter, the design does not require prior knowledge about the input signal and noise statistics, it can work in their own process of gradually learn or estimated the statistical properties of the required and automatically adjust their parameters to achieve the best filtering effect. The adaptive filter based on adaptive noise canceling speech enhancement of noisy best. Because this method more than the other methods most used an auxiliary input referred noise, to obtain more prehensive information on the noise can get a better noise reduction.KEY WORDS: speech enhancement, noise, adaptive filter, adaptive noise cancellation method武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)1 語音增強(qiáng)的應(yīng)用背景語音增強(qiáng)技術(shù)是指當(dāng)語音信號(hào)被各種各樣的噪聲(包括語音)干擾、甚至淹沒后，從噪聲背景中提取、增強(qiáng)有用的語音信號(hào)，抑制、降低噪聲干擾的技術(shù)。對(duì)受話人來說，收聽夾雜著各種干擾噪聲的語音，至少會(huì)引起聽覺疲勞，嚴(yán)重一點(diǎn)就會(huì)錯(cuò)誤地識(shí)別或根本無法聽清對(duì)方的語音。對(duì)于那些極具研究或收藏價(jià)值的寶貴錄音資料來說，語音增強(qiáng)技術(shù)是一個(gè)較好的恢復(fù)手段。通信或信息交換已成為人類社會(huì)存在的必要條件，正如衣食住行對(duì)人類是必要的一樣。因此，語音增強(qiáng)技術(shù)在實(shí)際中有重要價(jià)值。1979 年，Boll 提出了譜相減方法來抑制噪聲。在近 30 年的研究中，各種語音增強(qiáng)的方法不斷被提出，它奠定了語音增強(qiáng)理論的基礎(chǔ)并使之逐漸走向成熟。所以必須針對(duì)不同的噪聲，采取不同的語音增強(qiáng)對(duì)策。對(duì)于加性穩(wěn)態(tài)白噪聲干擾的語音信號(hào)來說，語音的頻譜可以根據(jù)語音的產(chǎn)生模型近似地用含噪語音來預(yù)測得到。因此這種方法對(duì)提高語音信噪比和可懂度效果十分有限。從眾多語音的頻譜結(jié)構(gòu)可以看出：語音頻譜特別是元音部分具有明顯的諧波特征。 自相關(guān)法武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)4自相關(guān)法是利用語音時(shí)域小型特征，即相關(guān)性來增強(qiáng)語音信號(hào)的。自相關(guān)法的主要缺點(diǎn)是對(duì)語音信息的損傷較大。噪聲和語音都可以認(rèn)為是一個(gè)由高斯白噪聲驅(qū)動(dòng)的、具有適當(dāng)階數(shù)的自回歸AR 模型。(2)噪聲必然會(huì)對(duì)語音參數(shù)的估計(jì)產(chǎn)生影響，特別是在信噪比較低時(shí)，語音估計(jì)參數(shù)就難以保證有足夠的精確度。其工作原理實(shí)質(zhì)上以均方誤差 或方差 為最小準(zhǔn)則，對(duì)噪聲 進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)??)(2neE)(2ne)(n,然后從含噪聲的語音中減去噪聲 達(dá)到降噪，提高信噪比，增強(qiáng))(ny?? )(語音。當(dāng)濾波器的輸出為輸入的線性函數(shù)時(shí)，該濾波器稱為線性濾波器，否則就稱為非線性濾波器。假定線性濾波器的輸入為有用信號(hào)和噪聲之和，兩者均為廣義平穩(wěn)隨機(jī)過程。這就促使人們研究自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波器包括自適應(yīng)時(shí)域?yàn)V波器和自適應(yīng)空域?yàn)V波器，它和信息論、檢測與估計(jì)理論等密切相關(guān)，是近二十多年來發(fā)展起來的信息科學(xué)的一個(gè)重要分支。輸入 可編程 輸出 輸入 可編程 輸出濾波器 濾波器自適應(yīng)算法 自適應(yīng)算法其他數(shù)據(jù) 其他數(shù)據(jù)（a ）開環(huán)算法 (b)閉環(huán)算法圖 1 自適應(yīng)濾波器的組成自適應(yīng)算法主要根據(jù)濾波器輸入統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行處理。閉環(huán)算法的控制輸出則是濾波器輸入、濾波器輸出以及某些其他輸入的函數(shù)，如圖 31（b）所示。但是通常要求的計(jì)算量大且不能補(bǔ)償元件參數(shù)誤差及運(yùn)算誤差。在自適應(yīng)調(diào)整濾波系數(shù)的過程中，有不同的準(zhǔn)則和算法。但是，由于目標(biāo)函數(shù) 是輸入信號(hào) ,參考信號(hào)(.)?)(kx及輸出信號(hào) 的函數(shù)，即 ,因此目標(biāo)函數(shù)必須具有)(kd)(ky(.)[xk ,dy] ??以下兩個(gè)性質(zhì)：非負(fù)性 (31) y(k)d,x(), 0y(k)]d,[x(). ????最佳性 (32) () , ()]k,[().) ?when?在自適應(yīng)過程中，自適應(yīng)算法逐步使目標(biāo)函數(shù) 最小化，最終使 逼近.?)(ky于 ，濾波參數(shù)或權(quán)系數(shù) 收斂于 ，這里 是自適應(yīng)濾波系數(shù)的最)(kd)(i optopt優(yōu)解即維納解。武漢理工大學(xué)《信息處理課群綜合訓(xùn)練與設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)84 自適應(yīng)濾波原理 自適應(yīng)濾波概述自適應(yīng)濾波器是指利用前一時(shí)刻的結(jié)果，自動(dòng)調(diào)節(jié)當(dāng)前時(shí)刻的濾波器參數(shù)，以適應(yīng)信號(hào)和噪聲未知或隨機(jī)變化的特性，得到有效的輸出，主要由參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和自適應(yīng)算法兩部分組成，如圖 2 所示圖 2 自適應(yīng)濾波器原理圖x(n)稱為輸入信號(hào)，y(n)稱為輸出信號(hào)，d(n)稱為期望信號(hào)或者訓(xùn)練信號(hào)，e(n)為誤差僖號(hào)，其中，e(n)=d(n)y(n).自適應(yīng)濾波器的系數(shù)(權(quán)值)根據(jù)誤差信號(hào) e(n)，通過一定的自適應(yīng)算法不斷的進(jìn)行改變，以達(dá)到使輸出信號(hào) y(n)最接近期望信號(hào) 圖中參數(shù)可調(diào)的數(shù)字濾波器和自適應(yīng)算法組成自適應(yīng)濾波器。只因?yàn)樗怯汕耙粋€(gè)采樣時(shí)刻的系數(shù)算出的，在實(shí)際中，很多時(shí)候由于 h(k)計(jì)算的復(fù)雜度而不能應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制。設(shè)計(jì)維)(kh納濾波器的過程就是尋求在最小均方誤差下濾波器的單位樣本響應(yīng) 或傳遞)(kh函數(shù) 的表達(dá)式，其實(shí)質(zhì)是解維納霍夫(WienerHopf)方程。y（k） + e(k) 輸出?噪聲x(k) 維納 10()Nkinwxki???濾波器圖