基于听觉掩蔽的语音增强方法的研究

论文总字数：26192字

摘 要

在我们现实生活中，身边的噪音无处不在，难免给我们的生活带来一些影响，会干扰我们接受到有用的信息，影响语音的质量。于是寻求一种抵抗噪音，增大有用语音信息的方法就势在必行了。近些年，国内外都十分重视语音增强方面的研究，取得了许多重要的成就，比如研究发现了使用滤波器可以有效地降低干扰，发现了可以使用维纳滤波来增强语音信号等等，但是人耳的听觉掩蔽现象也吸引了研究人员的注意，却很少有人研究，于是本文就人耳的听觉掩蔽现象入手，分析其原理以及方法，谈论语音增强的可行性。

本文在第一章首先简单讨论研究这项课题的意义以及重要性，也介绍了国内外研究的主要方向和成果。第二章简单介绍语音增强的基础，简单介绍语音信号的基本特征和性质，简单分析噪声的特性，以及带噪语音信号与其的区别。人耳听觉掩蔽的定义以及听觉掩蔽的原因。第三章语音增强的方法，大致介绍语音增强的手段，在实验室增强语音信号的原理。第四章简单介绍算法设计的原理并使用Matlab研究信噪比的高低对于语音增强的影响。

关键词：语音增强；降噪；听觉掩蔽；

Research on Speech Enhancement Algorithm Based on Auditory Masking

Abstract

In our real life, the noise around us is everywhere, and it will inevitably bring some influence to our lives, which will interfere with our acceptance of useful information and affect the quality of speech. Therefore, it is imperative to seek a way to resist noise and increase the useful voice information. In recent years, domestic and international research has attached great importance to the research of speech enhancement, and has achieved many important achievements. For example, it has been found that the use of filters can effectively reduce interference, and it is found that Wiener filtering can be used to enhance speech signals, etc., but The auditory masking phenomenon of the human ear has also attracted the attention of researchers, but few people have studied it. Therefore, this paper starts with the auditory masking phenomenon of the human ear, analyzes its principle and method, and talks about the feasibility of speech enhancement.

In the first chapter, the paper briefly discusses the significance and importance of this topic, and also introduces the main directions and results of research at home and abroad. The second chapter briefly introduces the basics of speech enhancement, briefly introduces the basic characteristics and properties of speech signals, and simply analyzes the characteristics of noise and the difference between noisy speech signals. The definition of human ear hearing masking and the reason for auditory masking. The third chapter is the method of speech enhancement, which introduces the means of speech enhancement and enhances the principle of speech signal in the laboratory. The fourth chapter briefly introduces the principle of algorithm design and uses Matlab to study the effect of signal-to-noise ratio on speech enhancement.

Keywords：Speech enhancement；Noise reduction；Auditory masking

目录

摘要 I

Abstract II

目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . III

第一章．绪论 4

1.1课题研究的背景及意义 4

1.2国内外研究现状 4

1.3本文的主要内容和安排 4

第二章．语音增强的基础 5

2.1．语音的基本特性 5

2.2 语音的处理方法 6

2.3语音感知的原理 7

2.4 人耳的听觉系统 7

2.5 掩蔽效应 7

2.6噪声的主要分类 8

2.7如何评价语音增强系统的性能 8

第三章．语音增强方法方法 10

3.1减谱法 10

3.2 利用Weiner滤波法的语音增强技术 10

3.3基于人耳听觉掩蔽特性的语音增强 11

第四章．语音增强算法 15

4.1 算法设计的一般框图 15

4.2 掩蔽阈值的计算方法 15

4.3 仿真验证 16

4.4 得出结论 21

第五章．总结和展望 22

致谢 23

参考文献 24

附 录 26

第一章．绪论

1.1课题研究的背景及意义

在现实生活中，我们经常在嘈杂的环境中也能听见有价值的信息。由于声音抵达两侧的耳朵时，因此当耳朵接受到声音时会产生双耳遮蔽效果。当两个或多个声源来自各不相同的角度时，由于到达耳朵的信号的时刻和相位不同，我们可以轻松定位每个声源或聚焦在一个声源上。深入讨论语音增强技术，尤其是听觉掩蔽语音增强技术。 首先概要掌握经典语音增强方法，推导单通道听觉掩蔽公式，之后从滤波器组角度研究听觉掩蔽变换的基本原理及其算法实现， 并比较了现有的语音增强方法，并研究了听觉掩蔽降噪方法的详细过程和改进。 并对仿真结果做了简要分析。因此，寻找出一种有效的算法来处理有噪声的语音信号以获得更高的抗噪声效果具有很高的研究价值。

语音增强的最重要的目标是尽可能在接收端从外部信号中提炼正确和纯净的信号，从而降低接收端理解的难度。语音增强可以有效解决外部噪声的各种问题，因此被广泛应用于语音通信，多媒体应用技术，人工智能等领域。

1.2国内外研究现状

目前的语音增强研究主要存在三个方面：语音降噪，语音分离和语音去声（可包括回声消除）问题。根据接收信号的信道数目，它分成单信道和多信道。

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