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数字助听器中语音增强技术的研究

作　者: 安扣成
导　师: 张玲华
学　校: 南京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 数字助听器 语音增强 语音端点检测 先验信噪比估计 增益平滑 掩蔽效应
分类号: TN912.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


语音增强的主要目的是消除带噪语音信号中的噪声,提取较为纯净的语音信号,该技术对提高数字助听器的性能具有重要意义。本文主要研究数字助听器中的语音增强技术,通过对基于先验信噪比估计算法的语音增强方法和传统的基于听觉掩蔽效应的语音增强方法的研究,提出了改进算法。论文的主要工作包括:1、对数字助听器中的语音增强技术进行了研究,重点研究了基于先验信噪比估计算法的语音增强方法和传统的基于听觉掩蔽效应的语音增强方法,对不同算法进行了实验仿真和性能分析。研究发现,采用先验信噪比估计算法计算的相邻帧之间增益函数的取值变化过快,导致增强后的语音频谱存在随机尖峰,造成音乐噪声;采用传统谱减法对带噪语音信号进行初步增强造成掩蔽阈值误差偏大,对谱减系数的计算产生较大误差,使语音增强效果降低。2、为了减小音乐噪声的影响,提出了基于自适应先验信噪比估计和增益函数平滑相结合的方法,利用带噪语音信号的频谱和估计噪声频谱的差异度对增益函数进行平滑。实验表明,本文算法可以使相邻帧之间增益函数的取值缓慢变化,能够有效消除增强语音频谱上的随机尖峰,使音乐噪声得到有效抑制。3、通过对人耳听觉掩蔽效应的研究,对传统的基于听觉掩蔽效应的语音增强技术进行了改进,该方法在初步增强中采用了基于谱熵的改进谱减法,然后结合人耳听觉掩蔽效应,利用初步增强语音计算出掩蔽阈值,得到较为准确的掩蔽阈值,用以动态调整谱减参数。实验表明,该方法能有效改善语音增强的效果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-12
  1.1 引言  8
  1.2 国内外研究现状及进展  8-10
  1.3 助听器的基本原理  10
  1.4 论文内容及章节安排  10-12
第二章 语音增强技术基础  12-23
  2.1 语音的产生机理  12-14
  2.2 语音的分析  14-18
    2.2.1 语音信号的特征  14-15
    2.2.2 语音信号预滤波  15-16
    2.2.3 语音信号预加重  16-17
    2.2.4 语音信号的时域分帧  17-18
  2.3 噪声的特征  18-19
  2.4 人耳的听觉特性  19-20
    2.4.1 人耳听力系统  19-20
    2.4.2 人耳感知特性  20
  2.5 常见语音增强算法  20-21
    2.5.1 谱减法  20-21
    2.5.2 维纳滤波法  21
    2.5.3 最小均方误差法  21
    2.5.4 听觉掩蔽效应语音增强方法  21
  2.6 本章小结  21-23
第三章 语音端点检测技术  23-32
  3.1 短时平均过零率检测法  23-24
  3.2 短时平均能量检测法  24-26
  3.3 短时平均过零率和短时平均能量联合检测法  26-27
  3.4 基于语音谱熵的端点检测方法  27-31
    3.4.1 熵的基本概念及基本性质  27-28
    3.4.2 基于分带谱熵的语音端点检测算法  28-31
  3.5 本章小结  31-32
第四章 基于先验信噪比估计改进算法语音增强  32-42
  4.1 谱减法语音增强分析  32-35
  4.2 先验信噪比估计  35-37
  4.3 改进算法  37-39
  4.4 实验仿真及结果分析  39-41
  4.5 本章小结  41-42
第五章 基于人耳听觉掩蔽效应的语音增强  42-57
  5.1 人耳听觉掩蔽效应  42-43
  5.2 掩蔽阈值的计算  43-48
    5.2.1 临界频带和Bark 频率  43-45
    5.2.2 掩蔽阈值的计算  45-48
  5.3 传统的基于听觉掩蔽效应的语音增强算法  48-50
    5.3.1 基于听觉掩蔽效应的语音增强  48-49
    5.3.2 实验仿真及结果分析  49-50
  5.4 基于人耳听觉掩蔽效应的改进算法  50-56
    5.4.1 基于谱熵的改进谱减法  51-52
    5.4.2 基于听觉掩蔽效应的改进算法语音增强  52-54
    5.4.3 实验仿真结果及分析  54-56
  5.5 本章小结  56-57
第六章 总结与展望  57-59
  6.1 工作总结  57
  6.2 研究展望  57-59
致谢  59-60
参考文献  60-64
攻读硕士学位期间发表的论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理 > 语音增强
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