噪聲消除的DSP算法研究

在語音傳輸?shù)倪^程中，語音增強方案經(jīng)常被采用。它使用FEC編碼技術(由卷積編碼和維特比譯碼算法組成)進行數(shù)據(jù)傳輸，有著大批量的數(shù)據(jù)運算(包括卷積和譯碼等算法)和檢測，而且都是采用先進的DSP處理器來完成的，其中就包括語音編碼和降噪。

1 干擾相減降噪技術研究
為了降低信號在傳輸過程中的噪聲，改善語音傳輸質(zhì)量，大多會采用三種通用的語音增強方法。首先是干擾相減法，即通過減掉噪聲頻譜來抑制噪聲；其次是諧波頻率抑制法，即利用語音增強的方法來完成減噪，基于噪聲的周期性原理，利用諧波噪聲的自適應梳狀濾波實施基頻跟蹤來完成降噪；第三是利用聲碼器再合成法，它利用迭代法，在語音建模的基礎上，估計模型參數(shù)，用描述語音信號的方法再重新合成無噪聲信號。
每種方法都有自己的特點，這里介紹噪聲相減法降噪。單通道語音增強系統(tǒng)(圖1)必須在無語音期間，也就是在只有背景噪聲存在時估計噪聲的特性。通過語音啟動檢測器(VAD)采集有效的語音源和噪音源，然后利用噪聲相減算法實現(xiàn)降噪?；诼曇粽Z音的周期性，時域自適應噪聲抵消法可以通過產(chǎn)生參考信號而加以利用。其中，參考信號是延遲主信號一個周期形成的，需要有復雜的間距估計算法。在語音幀內(nèi)利用FFT，用估計的噪聲幅值頻譜相減，并逆變換這個相減后的頻譜幅值，再利用原始噪音的相位，求出有噪音短時幅值和相位頻譜。增強步驟一幀接一幀地完成。此方法先把污染的語音利用帶通濾波器組分解成不同的頻率組，隨后每個分波段的噪聲功率在無語音期間被估計出來。通過利用衰減因子可以獲得噪聲抑制，其中衰減因子相對應于每個分波段估計噪聲功率比上的瞬時信號功率。

2 譜相減降噪技術研究
目前，多數(shù)的通信減噪都是使用DSP來完成的，主要是使用FFT降低噪聲。其中，頻譜相減提供了有效的計算方法，通過從有噪聲語音譜中減去噪聲頻譜，即增強了語音，又降低了噪聲。有噪聲語音被分段，并且被設置窗口，每個數(shù)據(jù)窗口的FFT均被執(zhí)行，并且幅值頻譜被計算出來。VAD用來檢測輸入的語音信號。在非語音段，噪聲頻譜將會被估計出來，并存入緩存區(qū)，再通過算法使得緩沖器內(nèi)的數(shù)據(jù)衰減，從而使噪聲減小。在非語音期間，有兩種方法產(chǎn)生輸出：用固定因子衰減輸出或設置輸出為0。在非語音幀期間具有某種殘余噪聲(舒適噪聲)，可輸出比較高的語音質(zhì)量，原因是在語音幀期間，噪聲局部地被語音屏蔽，它的幅值將會在非語音段上被存在的相同量值的噪聲所平衡。在語音段上設置輸出為0，具有放大噪聲的效果，因此在非語音期間，最好通過固定因子衰減噪聲。幅值與語音段上可覺察的噪聲特性，以及噪聲段上可覺察的噪聲之間必須保持平衡，所以不希望的音響效果，如嗡嗡聲、咔嗒聲、抖動聲、語音信號的模糊不清等，均可以避免。