语音降噪语音增强的几种算法

语⾳降噪语⾳增强的⼏种算法
概述:现实⽣活中,语⾳信号⼀般都带有噪声,在进⼀步处理信号前(如语⾳识别,语⾳编码),往往要对信号进⾏降噪,本⽂介绍⼏种简单的降噪算法:⾃适应滤波器/谱减法/维纳滤波法。随着信噪⽐的减⼩,降噪⽅法处理的效果也随之变差,也经常使得语⾳丢字或者波形失真。如何在低信噪⽐情况下,达到不错的降噪效果,是⼀个值得探究的问题。
⼀. LMS⾃适应滤波器降噪
1.1. 基本原理
LMS⾃适应滤波器,利⽤前⼀刻已获得的滤波器参数,⾃动调节当前滤波器参数,以适应信号和噪声未知的或随机变化的统计特性,从⽽实现最优滤波。
1.2. 原理概述
输⼊信号序列xi(n),期望输出信号d(n),定义误差信号为:
其中wi为权系数
LMS算法的本质就是寻最优的权系数wi,使得误差信号e(n)最⼩。
经过⼀系列推导,得到权系数的迭代公式:
语音降噪芯片使⽤最陡下降法,那么LMS算法的关键问题就变为收敛因⼦和梯度因⼦的求解。
(1). 收敛因⼦控制收敛的速率,其取值范围:
其中为相关矩阵的最⼤特征值。当它趋于⽆穷⼤,加权适⽮量收敛于最优维纳解。
(2).梯度因⼦
近似计算得到梯度因⼦表达式:
因此权系数最终表达为:
1.3. 算法实施步骤
向心关节轴承散件加工
1. 设定滤波器W(k)初值:
2. 计算滤波器实际输出的估计值:
3. 计算估算误差:速闭阀
4. 更新k+1时刻滤波器系数
5. k变为k+1,重复步骤2-4
1.4. MATLAB仿真结果
说明: 加⼊⽩噪声信号,信噪⽐设定为snr = 5,降噪前后的信噪⽐为:
⼆. LMS的⾃适应陷波器
砂轮修整器
2.1. 基本原理
⾃适应陷波器法适⽤于单⾊⼲扰噪声,如单频正弦波噪声,希望陷波器的特性理想,缺⼝的肩部任意窄,可马上进⼊平坦区域。
2.2.原理概述防盗机箱
拿有两个权系数的滤波器为例,输⼊信号为纯语⾳和单频⼲扰的叠加:
采样后,定时药盒
其中,
参考输⼊为标准正弦波和余弦波的叠加,
x1, x2可以构成任意幅度和相位的正弦波y(n)。
通过LMS⾃适应系数调整,使y(n)在幅度和相位与原始输⼊的单频⼲扰相同,从⽽清除单频⼲扰信号,达到陷波效果。
2.3. MATLAB仿真结果
说明:加⼊信噪⽐为snr = 5的单频噪声,滤波前后信噪⽐数值⼤⼩:
三. 基本谱减法
Tip: 由于基本谱减法带来明显噪声残留,需要进⾏算法改进。
3.1. 基本原理
语⾳信号处理最常⽤的⽅法,在频域进⾏降噪。
3.2. 算法步骤
语⾳信号对相位不灵敏,将谱减前的相位信息⽤到谱减后的信号中,在求出谱减后的幅值之后,结合相⾓,就能⽤IFFT求出谱减后的语⾳信号。
3.3. MATLAB仿真结果

本文发布于:2024-09-22 06:54:48,感谢您对本站的认可!

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标签:信号   噪声   降噪   系数   算法   适应   收敛
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