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使用加权滤波器的一种改进的谱减语音增强算法

摘要

在噪声环境，例如飞机座舱、汽车引擎中，语音中或多或少地夹杂着噪

声。为了减少带噪语音中的噪声，我们提出了一种改进型的谱减算法。这种

算法是利用对谱减的过度减法而实现的。残余噪声能够利用人类听觉系统的

掩蔽特性被掩蔽。为了消除残余的音乐噪声，引入了一种基于心理声学的有

用的加权滤波器。通过仿真发现其增强的语音并未失真，而且音乐噪声也被

有效地掩蔽，从而体现了一种更好的性能。

关键词：语音增强；谱减

1.引言

语音信号中经常伴有环境中的背景噪声。在一些应用中如：语音命令系

统，语音识别，说话者认证，免提系统，背景噪声对语音信号的处理有许多

不利的影响。语音增强技术可以被分为单通道和多通道或多通道增强技术。

单通道语音增强技术的应用情况是只有一个采集通道可用。



谱减语音增强算法是一个众所周知的单通道降噪技术1,2大多数实现

。

和多种基本技术的运用是在语音谱上减去对噪声谱的估计而得以实现的。传

统的功率谱相减的方法大大减少了带噪语音中的噪声水平。然而，它也在语

音信号中引入了一种被称为音乐噪声的恼人的失真。

在本文中我们运用一种能够更好、更多地抑制噪声的改进的频谱过度减



法的方法3该方法的运用是为了估计纯净语音的功率谱，它是通过从语音

。

功率谱中减去噪声功率谱的过度估计而实现的。此外，为了在语音失真和噪

声消除之间找到最佳的平衡点，一种基于声学心理学的动机谱加权规则被纳

入。通过利用人耳听觉系统的掩蔽特性能够掩蔽现有的残余噪声。当确定了

语音掩蔽阈值的时候，运用一种改进的掩蔽阈值估计来消除噪声的影响。

该方法提供了比传统的功率谱相减法更优越的性能，并能在很大程度上

降低音乐噪声。

2．过度谱相减算法

该方法的基本假设是把噪声看作是独立的加性噪声。假设已经被不相关



st

的加性噪声信号nt降解的语音信号为：

（1）

xtstnt

带噪语音信号的短时功率谱近似为：





XejSejNej（2）



22





通过用无音期间得到的平均值Nej代替噪声的平方幅度值Nej

得到功率谱相减的估计值为：



222

ˆ

