基于ARM的低功耗語音增強(qiáng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：譜減法作為一種很有效的語音信號處理手段，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代語音增強(qiáng)系統(tǒng)中。針對低功耗設(shè)計(jì)的要求，本系統(tǒng)采用功耗低且功能強(qiáng)大的ARM芯片，用C語言編程將算法成功移植到ARM系統(tǒng)中，該系統(tǒng)功耗低，并有效地減小了嗓聲，改善了語音通信質(zhì)量，有較好的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：譜減法；語音增強(qiáng)；ARM處理器；低功耗

近年來，電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了多媒體設(shè)備的繁榮，同時隨著人們對便攜式設(shè)備和可移動終端的廣泛需求，使得低功耗成為了這類電子設(shè)備最大的技術(shù)難題之一。低功耗意味著在同一時間段內(nèi)在相同條件下移動終端消耗的能量更少，使得此類設(shè)備有更長的續(xù)航工作時間。低功耗設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)功耗，提高了能量利用率。
ARM微處理器因其高性能和低功耗的特性，特別適合于便攜式設(shè)備的開發(fā)與應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)了一種基于ARM的低功耗語音去噪系統(tǒng)，為應(yīng)用于便攜式移動的語音去噪設(shè)備提供了一種很好的設(shè)計(jì)思路和方法。

1 算法設(shè)計(jì)
譜減法的原理就是在頻域?qū)⒃肼暤念l譜分量從帶噪語音信號的頻譜中減去。其設(shè)計(jì)思想是在假設(shè)加性噪聲與短時平穩(wěn)的語音信號相互獨(dú)立的條件下，從帶噪語音信號的功率譜中減去噪聲的功率譜，進(jìn)而得到去噪后較純凈的語音頻譜。
如果帶噪語音信號為
y(i)=s(i)+n(i) (1)
上式中，y(i)為帶噪語音，s(i)為純凈語音，n(i)為噪聲信號。經(jīng)過FFT變換，頻域表達(dá)式為：
Y(k)=S(k)+N(k) (2)
由式(2)可得：

因?yàn)樽V減法的前提是語音信號與噪聲信號是不相關(guān)的，且S(k})、N(k)服從高斯分布，均值為零，于是對式(3)求期望可得：

由此可得原始語音的估計(jì)值。針對人耳對相位的不敏感這一特點(diǎn)，可以用原始帶噪語音的相位譜代替去噪后語音信號的相位譜。
整個算法的流程如圖1所示。