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语音增强技术在数字通信中的应用

叶斌  
【摘要】:随着人们进入数字信息时代,数字语音通信在生产和生活等各方面起到越来越重要的作用。语音增强的目的就是为了在保持语音可懂度和清晰度的前提下,对语音进行时域或频域的变换与处理,从而使语音在音强、音长、音调、音质与纯净度等方面得到一定程度的提升。通过增强处理可以改善原系统在外界环境干扰条件下的性能,提高语音数字通信质量。 本论文的主要研究对象是应用于语音增强的自动电平控制系统。该语音增强系统,其实用化的基础是进行语音与音频检测,核心是完成自动增益控制,关键是符合协议标准。自动电平控制系统运行于数字通信网络之中,首先需要选取合适的音频信令检测算法,以保证不影响非语音数据流的传输;其次是根据语音信号的特征进行识别,以决定是否需要开启电平控制;最后才能根据当前语音信号电平进行适当调整。论文尝试从新的角度,采用新的方法构建灵活可行、稳定性高并符合ITU-TG.169协议要求的自动电平控制系统。该系统还应能满足数字通信网络的实际需求,并能在综合实验中得到较好的结果。论文从以下三个方面来展开研究: 首先在语音检测方面,论文研究了基于频谱特征的语音激活检测方法和单音频信号快速检测方法。语音激活检测是任何语音处理系统中的基础部分,其目的是为了区分语音与非语音两种状态,以便后续处理。基于频谱特征的语音激活检测方法易于实现,计算量小且准确率高,适合较高信噪比的实时数字通信网络中。音频信号检测则是面向通信网络中特殊的音频信令,采用快速迭代方法计算单频点的频谱幅度,准确度高,响应时间快。这两种检测方法在实际系统的设计中得到使用,并获得了良好的效果。 其次,在增强算法方面,论文在研究了各类增强方法之后,提出一种最优自动增益控制方法,使用简洁的方式达到电平控制的目的,并通过对增益的平滑处理,得到更好的语音增强效果。 最后,结合实际应用与G.169协议的指标要求,实现了自动电平控制语音增强系统,并通过Matlab仿真证明了各算法的有效性。


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