基于新型組合算法的語音降噪系統(tǒng)

周志平, 佟國香, 李遠(yuǎn)征

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,上海200093)

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基于新型組合算法的語音降噪系統(tǒng)

周志平, 佟國香, 李遠(yuǎn)征

(上海理工大學(xué) 光電信息與計(jì)算機(jī)工程學(xué)院,上海200093)

在研究VSLMS和子空間降噪原理的基礎(chǔ)上，分析了兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種組合降噪算法，并進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)。組合降噪算法試圖尋找一個(gè)語音信號的分解點(diǎn)，利用子空間算法分離出帶噪信號，作為自適應(yīng)算法的輸入，最后由VSLMS算法對帶噪信號進(jìn)行增強(qiáng)處理。硬件實(shí)現(xiàn)在該組合降噪算法的基礎(chǔ)上，利用SOPC技術(shù)在FPGA芯片中搭建嵌入式語音降噪系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠優(yōu)于傳統(tǒng)降噪算法，使用硬件結(jié)構(gòu)加快了算法的收斂速度。

VSLMS; 子空間; 組合降噪算法; SOPC技術(shù); 硬件實(shí)現(xiàn)

ZHOU Zhiping, TONG Guoxiang, LI Yuanzheng

(School of Optical-Electrical and Computer Engineering, University of Shanghai for Science and Technology, Shanghai 200093, China)

在各類語音增強(qiáng)算法中，時(shí)域最小均方(LMS)算法因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好和易于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用[1-2]。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，LMS算法有兩個(gè)缺陷：一是收斂速度慢，不適用于快速收斂場合；其它的濾波性能較大程度上取決于輸入信號的特性，即輸入信號自相關(guān)矩陣的特征值分布[4]。當(dāng)背景噪聲很強(qiáng)時(shí)，濾波性能會(huì)急劇下降。本文以解決這兩個(gè)問題為出發(fā)點(diǎn)，采用組合算法改善輸入信號和降噪效果，采用硬件實(shí)現(xiàn)提高收斂速度。基本思想是首先通過子空間算法改善輸入信號特性，然后采用VSLMS濾波，最后進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。

組合算法的硬件實(shí)現(xiàn)是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的問題。本文在研究FPGA硬件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，試圖將軟件算法映射到硬件電路來實(shí)現(xiàn)算法要求的結(jié)構(gòu)。……