基于matlab譜減法音頻降噪處理(編輯修改稿)
2025-07-15 17:21 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ： (4)由于基本假定是噪聲信號(hào)與語(yǔ)音信號(hào)是加性的，s(t) 和n(t)獨(dú)立，所以S(w)和N(w)也獨(dú)立。故=0。所以對(duì)一個(gè)分析幀內(nèi)得短時(shí)平穩(wěn)過(guò)程，有： (5)因?yàn)樵肼暿蔷植科椒€(wěn)的，故可以認(rèn)為沒(méi)有語(yǔ)音信息是的噪聲與有語(yǔ)音信息時(shí)的噪聲功率譜是相同的，因而可以利用發(fā)語(yǔ)音前的“寂靜幀”來(lái)估計(jì)噪聲。由式（5）可以得到原始語(yǔ)音的估計(jì)值： (6)式（6）中，下標(biāo)表示加窗信號(hào)，表示估值，則表示無(wú)語(yǔ)音信號(hào)時(shí)的均值。如果式（6）中結(jié)果出現(xiàn)負(fù)值，則將其改為0或改變符號(hào)，因?yàn)楣β首V不能為負(fù)數(shù)。由式（6）可得原始語(yǔ)音估值： (7)根據(jù)人耳對(duì)語(yǔ)音的相位變化不敏感這一特點(diǎn)，我們可以用原帶噪語(yǔ)音信號(hào)y(t)的相位來(lái)代替估計(jì)之后的語(yǔ)音信號(hào)的相位，將估計(jì)后的頻域信號(hào)進(jìn)行逆傅里葉變換得到降噪后的語(yǔ)音時(shí)域信號(hào)。： 基本譜減法的原理示意圖改進(jìn)譜減法消除噪聲的原理傳統(tǒng)的噪聲估計(jì)方法是基于最優(yōu)平滑和最小統(tǒng)計(jì)的噪聲估計(jì)，還有一種采用改進(jìn)的算法——基于語(yǔ)音活性檢測(cè)的噪聲估計(jì)算法。語(yǔ)音激活檢測(cè)指從一段包含語(yǔ)音信號(hào)中確定出語(yǔ)音的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，又稱端點(diǎn)檢測(cè)。語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)的目的就是從連續(xù)記錄的帶噪語(yǔ)音信號(hào)中分離出有用的語(yǔ)音信號(hào)。語(yǔ)音激活檢測(cè)是各種語(yǔ)音處理中必需的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，精確地確定輸入語(yǔ)音的起點(diǎn)和終點(diǎn)將保證語(yǔ)音處理系統(tǒng)良好的性能。對(duì)于語(yǔ)音激活檢測(cè)在語(yǔ)音增強(qiáng)中的應(yīng)用，為了得到更多的關(guān)于背景噪聲特性，語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)更注重于如何準(zhǔn)確的檢測(cè)出無(wú)音段。一般的語(yǔ)音激活檢測(cè)是根據(jù)語(yǔ)音幀來(lái)進(jìn)行的，語(yǔ)音幀的長(zhǎng)度在10～30ms不等。語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)的方法可以綜述為：從輸入信號(hào)中提取一個(gè)或一系列的對(duì)比特征參數(shù)，然后將其和一個(gè)或一系列的門限閾值進(jìn)行比較，如圖47所示。如果超過(guò)門限則表示當(dāng)前為有音段，否則就表示當(dāng)前為無(wú)音段。帶噪語(yǔ)音加窗分幀特征提取與閥值比較判斷有無(wú)語(yǔ)音圖47語(yǔ)音激活檢測(cè)框圖目前語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)所采取的方法大體可以分為兩類：第一類是噪聲環(huán)境下基于 HMM 模型的語(yǔ)音信號(hào)端點(diǎn)檢測(cè)的方法，該方法要求背景噪聲保持平穩(wěn)且信噪比較高。第二類方法是基于信號(hào)的短時(shí)能量進(jìn)行檢測(cè)的算法，它通過(guò)對(duì)背景噪聲能量的統(tǒng)計(jì)，定出能量門限，利用能量門限來(lái)確定語(yǔ)音信號(hào)起始點(diǎn)。在這里運(yùn)用語(yǔ)音端點(diǎn)檢測(cè)采用了第二類方法，即基于信號(hào)的短時(shí)能量進(jìn)行檢測(cè)的算法。基于信號(hào)的短時(shí)能量檢測(cè)具體算法如下：1) 計(jì)算每一幀的語(yǔ)音能量： (41)式中為幀長(zhǎng)，為幀的編號(hào)，m為每一幀中的各點(diǎn)，為幀數(shù)；然而它有一個(gè)缺陷，即它對(duì)高電平非常敏感（信號(hào)的二次方計(jì)算）。為此，定義短時(shí)平均幅度函數(shù)來(lái)表征一幀語(yǔ)音信號(hào)的能量大小，定義： (42)2) 計(jì)算前20幀平均噪聲能量；3) 求能量最大值和能量最小值，；4) 根據(jù)式(42)確定門限 (43)應(yīng)用譜相減法實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音增強(qiáng)基本原理是通過(guò)對(duì)帶噪語(yǔ)音譜減去噪聲譜得到語(yǔ)音譜，因此，語(yǔ)音激活檢測(cè)這一環(huán)節(jié)非常重要，準(zhǔn)確地確定語(yǔ)音的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)對(duì)噪聲譜估計(jì)有著重要的作用。改進(jìn)型語(yǔ)音降噪處理運(yùn)用端點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，用MATLAB仿真，可明顯顯示出其優(yōu)越性。用MATLAB仿真的流程如下：1)對(duì)輸入的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)濾波；2)對(duì)濾波后的語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重；3)將語(yǔ)音信號(hào)按每幀128個(gè)信號(hào)點(diǎn)進(jìn)行分幀,幀移為64；4)對(duì)信號(hào)幀加漢明窗(Haming)；5)對(duì)加窗后的信號(hào)幀進(jìn)行FFT變換；6)對(duì)各幀語(yǔ)音信號(hào)求功率譜；7)根據(jù)前20幀求取平均噪聲功率；8)利用VAD進(jìn)行噪聲估計(jì)檢測(cè)寂靜
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