基于自适应滤波的一种语音增强算法研究

发布时间：2022-03-06 15:09:34 浏览数：次

                            (内蒙古医学院附属医院放疗科，内蒙古呼和浩特 010050)
摘要：语音增强的主要目的是从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音信号。本文介绍了一种基于自适应滤波器的语音信号增强算法。
关键词：语音增强；自适应算法；验证
中图分类号：TP273⁺.2 文献标识码：B 文章编号：1007—6921(2007)08—0087—02
      有关抗噪声的研究以及实环境下的语音信号处理系统的开发，多年来在国内外一直作为语音信号处理的非常重要的研究课题。尽管人们很早就有这种愿望，但由于技术的难度，这方面的研究进展很小。采用语音增强算法，提高输入信号信噪比就不失为一种解决噪声污染的有效途径。自适应滤波器最重要的特性是能有效地在未知环境中跟踪时变的输入信号，使输出信号达到最优，因此可以用来构成自适应的噪声消除器。
1 自适应滤波算法的原理
      未知统计特性环境下处理观测信号或数据时，利用自适应波器可以获得令人满意的解，其性能远超过用通用方法设计的固定参数的滤波器。
      自适应滤波器在统计特性未知或统计特性变化时，能够调整自己的参数，以满足某种最佳准则的要求，当输入信号的统计特性未知时，自适应滤波器调整自己参数的过程称为“学习”过程；而当输入过程的统计特性变化时自适应滤波器调整自己参数的过程称为“跟踪”过程。实际上自适应滤波器是一种能够自动调节本身参数的特殊维纳滤波器，在设计时不需要事先知道关于输入信号和噪声的统计特性的知识，它能够在自己的工作过程中逐渐“了解”或估计出所需要的统计特性，并以此为根据自动调整自己的参数，以达到最佳滤波效果。一旦输入信号的统计特性发生变化，它又能够跟踪这种变化，自动调整参数，使滤波器性能重新达到最佳。

2 基于自适应滤波算法的语音增强系统的组成
如图1所示，算法中采用了两个通道：主通道和参考通道。主通道要接收从信号源发来的信号S，但受到干扰源的干扰,这使得主通道不但收到信号S，也收到干扰n0。参考的作用在于检测干扰，并通过自适应滤波调整其输出y，使y在最小均方误差意义下最接近主通道干扰。这样，通过相减器，将主通道的噪声分量n0抵消。设参考通道收到干扰n1 ,由于传送路径不同，n0和n1是不同的，但因二者都来自同样的干扰源，所以它们是相关的。假设参考通道收到的有用信号为零，且与干扰无关，在图1中，主通道的输入s+ n0成为自适应滤波器的需要信号d，系统输出则取自误差信号e，所以在噪声抵消系统的输出端大大地提高了信号噪声比
，而且并未造成大的信号失真。
3 算法的验证
采用MATLAB把数字化的混噪声音文件和噪声参考文件转化为ASCII的数据文件格式存入磁盘。C++以数组的方式分别读入保存好的待处理的声音和参考噪声ASCII文件，用前面所述的自适应算法处理混噪声音，把处理好的结果再相关热词搜索：滤波算法 自适应 语音增强