基于波原子變換的語音信號去噪

摘 要：波原子轉換是在小波轉換的基礎上擴展出的一種轉換方式，由于語音信號的非平穩性，傳統的小波閾值去噪算法雖然能夠去除一部分語音信號中的噪聲，但造成有用語音信號尤其是清音部分的損失，導致去噪后的語音聽覺質量下降，達不到很高的信噪比。針對這一問題，該文利用了波原子變換法對語音信號進行去噪，通過相同閾值下小波去噪后的效果，該方法能有效去除信號中的噪聲和較好保留語音細節，達到更佳的語音凈化效果。

關鍵詞：波原子變換 閾值 語音去噪

中圖分類號：TN912文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0081-01

隨著4G時代的到來，移動電話正成為人們信賴的得力助手。而移動終端最基本的功——語音通信則還在受到環境噪聲和其他語音的干擾，使我們的通話質量受到制約。

1 波原子轉換

定義相空間中任意一點滿足，，其中，j為尺度，m為頻率指標，n為空間指標，為常數且大于零。這里建議兩個參數足導出小波包構造。指標說明了分解是多尺度或者不是；說明了基本元素被定位和具備弱的方向性，相反，說明了基本元素被伸展開和具備充分的方向性.小波（包括多分辨率分析，方向性和復雜性）同是一致的，ridgelet變換則是。Gabor變換為，curvelets變換則同一致。波原子被定義為：

我們考慮一維情況下的波原子轉換，事實上，構造波原子來自于一維小波包的選擇。一個一維實數小波包家族為，在頻域上，中心圍繞在在空間上，中心圍繞在。雙曲線尺度的一維情況告訴我們當時，固有長度是.以濾波為基礎的小波包被考慮為一個正交基的定義并且滿足局部化性質。在軸下面的點指出了一個頻點在比例范圍內發生。標注“LH”和“RH”分別代表了左開窗和右開窗。

2 閾值的選取

受到譜減法思想的啟發，本文提出一種思想用來估計各個層次上的閾值。譜減法主要思想是用含噪信號的頻譜減去無音段（純噪聲段）的頻譜。閾值計算公式為

d表示含噪信號的小波轉換系數，該文取用此閾值測試波原子。

3 閾值函數的選取

結合μ律閾值函數和這種閾值函數，本文采用一種改進的閾值函數

從閾值函數的表達式可以看出，在X>T時其表達式與折中閾值函數相同，而在X≤T時與μ律閾值函數類似，但可通過調整參數α來調整其幅值。改進的閾值函數很好地結合了折中閾值和μ律閾值函數的優點。

4 仿真及分析

實驗中所選的純凈語音為男聲，采樣頻率為16 kHz，疊加的噪聲是高斯白噪聲，說話時長為8 s。筆者以信噪比為目標函數對α，μ因子以及分解層數進行優化。輸入信噪比，輸出信噪比。比較結果如下表1（小波和波原子）。

以輸入信噪比0.28 dB為例，波形圖如下。

通過圖表和波形圖得知，波原子去噪的效果好于小波去噪；波原子去噪后的，波形的失真程度明顯好于小波去噪后的波形圖。而且試聽之后，去噪效果較好，可以較明顯的聽出語音信息。

5 結語

通過實驗得知，波原子去噪效果明顯要好于小波去噪。但在信噪比較高的情況下，去噪效果明顯降低甚至信噪比出現了降低的情況，所以在今后的工作中，要進一步研究在低噪聲情況下的去噪。

參考文獻

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