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语音增强算法研究与应用

李海忠  
【摘要】: 直接利用语音信号进行的人机对话方式,作为一种自然的方便的控制和通信手段,已经广泛地应用到各个实用领域,并已证明了它的有效性。同时,语音信号作为信息的最普通最直接的表达方式,在许多领域也一样具有广泛的应用前景。然而在实环境下应用语音信号处理的关键是抗噪声技术,因为噪声的消减对语音识别低码串符号化等的实用化是必要的。 在语音处理系统中语音增强一般作为预处理或前端处理模块,已经成为语音编码、语音识别、语音合成等技术的重要预处理环节。随着语音技术研究的深入和实际应用的增多,各种语音处理系统都面临着进一步提高性能的问题。语音增强是其中的关键技术之一。语音增强技术是指采用一定的信号处理技术将有用的语音信号从噪声中提取出来,以提高语音信号的信噪比,增强可懂度,同时使人听觉不感疲劳。近年来发展迅速的高速数字信号处理器(DSP),是专门为实现数字信号处理中的算法而设计的,许多优质的语音处理算法由于高性能DSP芯片的出现而得以实时实现。论文对基于DSP的语音处理平台上的语音增强算法进行专题研究并实时实现。 论文的第一部分对几种经典的语音增强算法进行介绍,包括噪声对消法、谱减法及Wiener滤波,并对它们各自的优缺点进行了分析比较。在此基础上,结合谱减法和Wiener滤波法对传统谱减法进行改进,在借鉴前人的基础上,形成了本文所采用的基于扩展谱减法的语音增强方法。该算法总体增强效果较好,仿真验证表明,具有较好的处理效果。论文的第二部分利用TI公司TMS320VC55x型号DSP和音频处理芯片 TLV320AIC23B等器件构建语音增强系统,并说明了硬件系统的基本组成部分、软件系统中各个模块的初始化配置和算法在系统上的实现。经过测试检验,本系统可以实时地对背景噪声及音乐噪声起到较好的抑制作用,从而达到了语音增强的目的。


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