基于模块化的语音信号预处理实现

摘要

在现代信息技术中，语音信号处理技术发挥着越来越重要的作用。而语音信号预处理是语音信号处理中不可或缺的环节，它能够提高语音信号处理的效果。本文详细阐述了语音信号预处理技术中的几项关键技术，包括：放大和自动电平控制、自适应噪音抑制、高电平补偿、howling抑制等。 自动电平控制(Automatic Level Control，ALC)技术是为了改善语音信号剧烈波动而提出的一种跟踪调整语音信号电平至最优值的方法。该方法用于终端。它的具体实现分为两部分：第一部分是基于两级动态的VAD检测，第二部分是RMS自动增益控制。 自适应噪声抑制是指从带噪语音信号中提取尽可能纯净的原始语音。本文在经典的谱减法的基础上作了改进，利用人耳的掩蔽效应减小“音乐噪音”，实现了改进的最小控制谱减法。 本文利用人耳的听觉特性，提出了一种基于等响度曲线函数的高电平补偿方法。该方法首先通过语音激活检测(VAD)技术判断出语音帧，然后通过等响度曲线与语音信号的声压级求得电平补偿参数，并对语音帧的高频和低频进行相应的补偿，以得到主观听觉上的等响效果。 本文通过分析howling的形成条件，提出了一种破坏这种条件的随机相位howling抑制方法。该方法先用polyphase IIR滤波器将语音信号划分为子带信号，再利用LMS自适应陷波滤波器检测对各个子带信号是否有howling的存在，判断出howling之后便利用随机相位系统对其进行抑制。 以上各个语音预处理功能模块既具有独立的处理功能，又可以串联到一起以达到一个完整的功能。这样可以有针对性地对具有不同问题的语音信号调用不同的模块，实现不同的效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1应用背景

1.2语音分析方法

1.3心理声学的概述

1.4自动电平控制的理论背景

1.5噪声消除的应用背景和分类

1.6 自激的形成及抑制方法的概述

1.7高电平补偿的应用背景

1.8本文工作

2自动电平控制

2.1基于RMS自动电平控制方法的提出

2.2两级动态VAD检测

2.3基于A率的平均PCM信号转换

2.4 自动增益控制的实现及性能分析

2.5 电平控制的仿真与性能分析

3 自适应噪音消除

3.1谱减法简介

3.2音乐噪声的产生

3.3人耳听觉掩蔽特性

3.4维纳滤波法

3.5基于听觉掩蔽的两级维纳滤波法

3.6 自适应噪声消除的性能评估

4 自激抑制

4.1自激形成与常用方法概述

4.2 howling抑制

4.3基于随机相位的howling抑制的性能评估

5高电平补偿

5.1 等向度曲线

5.2基于等响度曲线函数的高电平补偿方法

5.3计算结果及分析

结 论

参考文献

附录A附录内容名称

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢