基于谱减法和变步长LMS语音增强算法.docx

基于谱减法和变步长LMS语音增强算法徐文超，王光艳，耿艳香，白芳，费腾XUWenchao,WANGGuangyan,GENGYanxiang,BAIFang,FEITeng天津商业大学信息工程学院，天津300134SchoolofInformationEngineering,TianjinUniversityofCommerce,Tianjin300134,ChinaXUWenchao,WANGGuangyan,GENGYanxiang,etal.Speechenhancementalgorithmbasedonspectralsubtrac-tionandvariable-stepLMSalgorithm.ComputerEngineeringandApplications,2015,51（1）：213-217.Abstract：Spectralsubtractionisoneoftheeffectivetechnologiestoenhancethequalityofthevoicesignal,ithasagoodnoisereductioneffectatlowSNR,theconvergencerateandimbalanceareeffectedbystepsizeinLMSadaptivefilteringalgorithm.Thispaperintroducesamethodtoenhancethequalityofspeechsignalbasedonthecombinationofspectralsubtractionandvariable-stepLMSadaptivefilteringalgorithm,toadjustthestepsizebychangingthesquaredtermoferror,thestepsizefollowstheprincipleofchangeafterthefirstfixed,achievesthepurposetoimprovetheconvergencerateandreducesthesteady-stateerror.InMATLABsimulationenvironment,theexperimentsshowthatthismethodcaneffectivelyeliminatebackgroundnoise,theSNRandPESQscoresarehighlyimproved,thedistortionofspeechsignalisreduced,andsignalqualityisimproved.Keywords：speechenhancement;spectralsubtraction;LMSadaptivefiltering;noisesuppression摘要：谱减法是目前有效的增强语音信号质量的技术之一，低信噪比下降噪效果明显，而LMS自适应滤波算法收敛速度慢，步长需在收敛速度和失调折中选择。提出了先经过谱减法然后采用变步长LMS自适应滤波算法联合去噪来提高信号质量，通过改变误差的平方项来调节步长，步长采用先固定后变化的原则，兼顾了提高收敛速度和缩小稳态误差。在MATLAB环境下进行仿真实验，测试结果表明提出的经过基本谱减法后再采用变步长LMS自适应滤波算法能有效消除背景噪声，信噪比SNR和PESQ分值得到了较大的提高，减少了原始语音信号的失真，提高了信号质量。关键词：语音增强；谱减法；LMS自适应滤波；噪声抑制文献标志码：A中图分类号：TP39doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1211-02791引言语音增强技术是语音信号处理方向的课题之一，是在语音通信系统中语音传输受到噪声干扰时提高语音信号质量的技术，语音增强的一个主要目的是将尽可能纯净的有用语音从含有噪声语音信号中提取出来[1]。噪声的来源不同，应用的环境各异，其特性是千变万化的，因此，语音增强技术在语音通信系统传输过程中起着非常重要的作用。国内外的研究人员已取得了一些基础性研究成果，Boll假设噪声是平稳的加性噪声，原始语音信号和噪声不相关的情况下，提出了谱减法[2-4（]Spec-tralSubtraction），此方法具有运算量小，易于实现和去噪效果显著的特点；利用人耳的听觉掩蔽效应的语音增强方法也取得较好效果；Lim和Oppenheim提出了提高语音信号质量的维纳滤波方法，但这是基于信号短时平稳的。在实际应用的语音环境中，语音信号中的噪声是随环境和时间发生变化的，并不能完全消除噪声，而LMS自适应滤波器[5-7]是利用前一时刻得到的滤波器参数来控制后一时刻的滤波器参数，来适应未知的信号和噪声，因此LMS自适应滤波成为有效增强语音方法之一。传统