基于角度压制比谱减的环境自适应双麦语音增强

[目的]针对智能终端小型化、使用场景多样化的发展趋势,研制一种既能满足严苛的尺度、算力、存储空间限制,又能实现环境自适应的双麦语音增强算法.[方法]考虑到麦克风阵列波束形成算法可以增强期望方向信号,同时抑制非期望方向的噪声,但小尺寸阵列波束主瓣波束宽度较宽、影响增强效果.在小尺寸双麦对目标方向进行波束对准增强的基础上,参考干扰方向噪声,进一步对目标方向语音进行谱减处理,并引入角度压制比实时检测干扰方向噪声的能量估计,实现对不同混响、噪声类型的自适应处理,从而提升语音增强效果.[结果]角度压制比随混响时间增加而增大,与信噪比不相关.相对于原始带噪信号、滤波-累加波束形成(filter-and-sum beamforming, FSB)信号、FSB结合固定对向谱减的语音增强信号,通过FSB结合角度压制比自适应对向谱减得到的语音增强信号,在不同噪声类型、不同信噪比和不同混响时间下,均能得到最高的分段信噪比得分和大多数的最高客观语音质量评估得分.[结论]角度压制比能一定程度地反映不同的混响情况,利用角度压制比得到的谱减阈值具有一定的环境适应性.

基于双微麦克风阵列与WideResNet网络的语音命令词识别

为了提高噪声环境下语音识别的稳健性[1],提出宽残差深度神经网络的语音识别算法。该算法结合双微麦克风阵列系统、语音数据集为双微麦克风数据集,使用功率归一化倒谱系数作为特征参数输入到残差网络中进行训练。实验表明,与ResNet15模型、ResNet18模型相比,只有三个残差模块的宽残差网络在噪声环境下语音命令词的识别和内外部说话人检测任务中具有较高的准确度,均达到了95%以上。

基于相关矩阵行列式分析的GSC二元麦克风阵列语音增强算法

为了提高广义旁瓣相消器语音增强算法在二元麦克风阵列中的噪声抑制能力,提出了一种基于相关矩阵行列式分析的GSC二元麦克风阵列语音增强算法,该方法首先对二元阵列的输入进行相关矩阵行列式分析,利用基于语音活动检测和信噪比估计确定系数的维纳滤波器改进GSC结构的固定波束成形支路的输出,再利用基于相关矩阵行列式分析的语音活动检测更新自适应噪声抵消器系数,提高GSC结构中自适应支路噪声估计的准确性.实验结果表明,相较于近些年来其他二元麦克风阵列的语音增强方法,该方法在多个噪声源和复杂类型噪声条件下的语音质量更高,信号失真更小,处理后的语音更接近目标语音.

基于麦克风阵列的双波束近场定位及语音分离

提出了一种新的基于麦克风阵列的近场声源定位和语音分离算法,它结合双波束二维定位和近场最小方差波束形成技术在阵列近场范围内实现声源定位和语音分离。使用双波束进行二维定位能解决2D-Music运算量过大和实现困难的问题。在双波束二维定位的基础上,使用基于麦克风阵列近场模型的最小方差波束形成技术进行语音分离,它比常规最小方差波束形成技术更适用于近场内的语音分离。最后,仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。

结合循环平稳特征和自适应双门限检测的频谱感知算法

针对单门限能量检测算法存在虚警率高、循环平稳特征检测算法计算复杂等问题,为了降低无线信道平均捕获时间和信号检测算法复杂度,提出一种联合循环平稳特征的自适应双门限能量检测算法.该算法根据无线信道占用状态自适应调整双门限值搜索频谱信息,将无线麦克风信号接收后直接送入第1个积分电路,在双门限区域之外采用无线信号能量检测;当第1个比较器中能量累积输出低于检测下门限时,表明未检测到无线信号;当积分电路输出超过检测下门限时则启动第2个积分电路,当第2个比较器中能量累积超过检测上门限时启动第3个比较器,超过同步门限判断虚警状态;在双门限区域之间采用循环平稳特征检测快速、准确地捕获无线麦克风信号,并合理设置保护频带,让非授权用户充分利用保护频带之外的频谱资源.仿真结果表明,文中算法有效地提高了无线认知网络的无线信号检测概率和频谱感知精度.

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干滤波器算法。

电子耳蜗双麦克风信号采集及不同参数波束形成特征研究

为了提高噪声环境下的电子耳蜗言语识别率,麦克风阵列语音增强的方法逐渐应用在电子耳蜗前端信号采集中。由于电子耳蜗尺寸的限制,双麦克风阵列信号采集是常见的模式,其形成的系统波束指向可用于特定方位的干扰信号的抑制。延迟、权重、频率和间距等参数影响着双麦克风系统的极性图。本文研究基于双麦克风模式的电子耳蜗信号采集和不同参数条件下的波束形成特点,为双麦克风模式的语音增强算法研究提供支持。

一种微型双麦克风语音增强算法

语音增强的目的是尽可能地从带噪语音中提取纯净的原始语音。传统的单麦克风语音增强算法在非平稳噪声、低信噪比等复杂情况下性能显著降低;而双麦克风因其可以抑制方向性噪声,整体降噪性能更好而得到广泛应用。针对微型双麦克风,文中提出一种有效的语音增强算法。该算法首先通过对两通道含噪语音信号进行差分运算来抑制方向噪声,然后采用基于语音活动检测的改进自适应噪声抵消算法进一步消除剩余噪声,再对畸变的语音信号进行恢复运算,最后使用对数最小均方误差算法进一步消除残留噪声。在对畸变的语音信号进行恢复运算的过程中,提出一种时域恢复算法,得到比已有频域恢复算法更小的运算量和时延。实验结果表明,文中所提算法能有效地抑制噪声,改善语音质量,其降噪效果良好而且易于实时实现。

支持双麦克风的蓝牙无线接收器及在教学中的应用

针对教学互动环节中需要师生同时使用麦克风的需求,设计了一种支持双麦克风的蓝牙无线接收器。该接收器可同时采集两个蓝牙麦克风的声音并放大,并直接驱动多媒体教室已有的音箱设备,具有声音清晰、安装简便的特点。

传声器指向性在立体声音乐节目录制中的应用

结合立体声音乐节目的录制实践,通过对传声器指向性类型以及其在立体声节目制作中的应用的论述,阐述了指向性作为传声器这一重要的技术指标在不同类型立体声音乐节目制作中起到的重要作用,同时为在立体声音乐节目录制中如何合理地运用传声器指向性提出参考性建议。

无线话筒接收天线的设计与制作

无线话筒作为音响设备广泛应用于各种需要公共广播的单位,该文分析了无线话筒收发原理,详细介绍了双环天线的设计与制作,并对其选材及安装进行了说明,最后用实例说明双环天线的使用大大提高了无线话筒的通讯距离.

一种适用于混响环境的双传声器自适应指向性算法

在许多语音信号处理系统(如助听器)中,都采用了指向性算法处理在空间上相互分离的信号,但在客厅、会议室等室内环境中混响的存在严重影响了指向性系统的降噪性能,现有的去混响算法不能有效地抑制干扰噪声。该文提出一种适用于混响环境的自适应双传声器指向性算法,采用两个间距很小的全向性传声器,将自适应零限波束形成(ANF)结构和利用概率模型抑制混响的方法相结合,实现了在混响环境中的自适应指向性。与现有指向性和抑制混响算法相比,该算法采用一个简单的结构同步实现了指向性和抑制混响,具有较低的复杂度和较强的实时性。仿真验证了算法在混响环境中的指向性降噪性能。

一种改进的手机双麦克风消噪系统

针对现有手机双麦克风消噪系统无法应对多种复杂噪声环境、在消除噪声的同时会引起语音失真等问题,本文提出一种新的手机双麦克风消噪系统。该系统将时域与频域处理结合,在噪声估计和消除两方面均有改进,结合单、双麦克风的噪声估计算法,提高了噪声估计的准确性。此外,将基音检测与消噪处理结合,在语音帧中估计语音基音频率,确定语音和噪声频率点,根据语音和噪声频率点分别调整维纳滤波器参数,在滤除噪声的同时尽可能地保留语音频率点,从而减少语音失真。实验结果表明,与现有双麦克风消噪系统相比,本系统在抑制噪声的同时能够有效减少消噪算法对语音造成的损害,提高了手机通话质量,对于方向性的语音干扰也起到很好的抑制效果。

基于双麦克风阵列时间延迟的脉冲惰性气体保护焊焊缝偏差预测

采用相位变换-广义互相关(PHAT-GCC)法对脉冲惰性气体保护焊(MIG)焊接低碳钢过程中双麦克风阵列提取的两路信号进行时间延迟估计,通过加权最小二乘稳健回归方法得到适用于MIG焊接低碳钢过程的时间延迟-焊缝偏差预测模型,并通过实验加以验证.结果表明,所提出的时间延迟-焊缝偏差预测模型可以满足焊缝偏差的预测要求.

双麦克风噪声消除的高斯混合模型法

为了解决基于相位差滤波器(PBF)双麦克风方法残留噪声较多的问题,本文在PBF方法基础上提出一种基于高斯混合模型的双麦克风噪声消除方法。该方法首先采用高斯混合模型(GMM)对目标语音存在(l1)与目标语音不存(l0)在这两种情况进行建模。其次,在实时增强阶段,根据贝叶斯分类器计算每帧的目标语音存在概率(TSPP),随后根据噪声抑制最大化准则修正PBF的增益函数并得到改进的相位差滤波器(IPBF),最后将TSPP与IPBF的增益函数相结合,进而得到一种用于双麦克风噪声消除的掩蔽滤波器。实验结果表明:本文提出算法可有效抑制残留噪声,尤其是在目标语音不存在的时间段。

基于双麦克风声源定位的视频跟踪

声源定位跟踪技术在当今社会有着越来越广泛的应用。在此使用两个高灵敏度麦克风作为传感器,配以音频信号处理芯片,接收音频信号并进行模数转换,使用FPGA器件作为核心控制器,结合TDOA算法和ILD算法,实现在室内环境下、二维平面内的声源定位。并根据声源定位的信息驱动摄像头转动,使其一直对准于声源所在位置,并保持持续跟踪。FPGA使用NiosⅡ内核,方便使用高级语言进行程序设计。摄像头的视频输出信号可接于PC机或其他视频设备。与其他定位算法相比,系统减少了使用传感器的数量。

基于双麦克风的室内语音分离与声源定位系统

为了探究利用两个麦克风进行多声源分离和二维平面定位的可能性,提出了一种基于双麦克风的室内语音分离与声源定位系统。该系统根据麦克风采集的信号,建立了双麦克风时延-衰减模型,然后利用DUET算法估计了模型的时延-衰减参数,并绘制了参数直方图。在语音分离阶段,建立了二进制时频掩膜(BTFM),根据参数直方图,结合二值掩蔽的方法对混合语音进行了分离;在声源定位阶段,通过推导模型衰减参数与信号能量比之间的关系,得到了确定声源位置的数学方程组。利用Roomsimove工具箱模拟室内声学环境,通过Matlab仿真和几何坐标计算,在对多个声源目标分离的同时完成了二维平面中的定位。实验结果表明,该系统对多个声源信号的定位误差均在2%以下,有助于小型系统的研究和开发。

基于双微阵列的语音增强算法

针对由两个微型麦克风阵列组成的双微阵列,提出一种改进GSC结构的双微阵列语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的前端加一个基于迭代噪声功率谱估计的谱修正滤波器,在广义旁瓣抵消器的输出端使用调制域谱减法,对仍有噪声残留的含噪语音进行增强处理。实验结果表明,该算法在抑制背景噪声方面优于现有广义旁瓣抵消器算法,在语音质量方面得到了一定提升,为双微阵列语音增强算法更好应用于手机、助听器及人工耳蜗等方面提供了途径。

基于Sagnac型的双光路平衡探测光纤声传感器

为解决传统声电传声器易腐蚀、易受电磁干扰等问题,提出了一种用光纤提取声音的声光换能器结构。该传感器以Sagnac干涉仪为原型,利用声压作用于感应光纤产生的光弹效应实现光波相位的调制,采用3×3耦合器构建双光路平衡探测系统,通过干涉实现语音信号的解调,将光电转换后得到的幅值相等的两路信号进行差分处理,消除共模干扰信号和降低光源噪声。实验测试表明,系统性能稳定,波形失真小,在300～3 400 Hz范围内实现声音信号的提取与还原。

基于FM1182芯片的便携消噪麦克风系统研制

为了提高语音信号的质量,降低在语音拾取过程中背景噪声的干扰,设计了以FM1182为核心芯片的系统,该系统使用了双麦克风拾音技术。拾取到的两路信号,分别为混有背景噪声的语音信号和纯噪声信号,经过低噪的前置放大后,进入DSP芯片进行消噪运算,芯片采用AMBIN算法。通过实际电路的测试结果表明,湮没在噪声信号中的语音信号被成功提取。该系统具有集成度高,便携,成本低的特点,在保证有较高噪声处理效率的同时维持超低功耗,消噪效果十分明显,并具有较宽的噪声处理范围。