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语音增强系统的研究与DSP实现

作　者: 徐晨
导　师: 赵振纲
学　校: 北京邮电大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 语音增强 MMSE TMS320VC5510 定点DSP
分类号: TN912.35
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 81次
引　用: 1次
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内容摘要


语音增强是语音信号处理的一个重要分支。随着电子和通信前沿科技的进步,语音增强技术及DSP技术也得到了长足发展,而以此为基础的语音信号处理系统被广泛认可并应用在多种领域,无论是在日常生活还是军事领域。实时语音增强的研究是针对实际的噪声环境,通过算法在软硬件系统平台上的实时实现,尽可能地降低背景噪声,提高语音的质量,从而达到语音增强的效果。论文首先介绍几种经典的语音增强算法进行,包括谱减法、维纳滤波及MMSE,对它们各自的优缺点进行了分析比较。在此基础上,对现有算法进行改进,形成了本文所采用的基于MMSE的改进型谱减语音增强方法。这种算法复杂度较低,易于在硬件系统实时实现,能够满足实时语音增强的要求。仿真验证表明,具有较好的处理效果。最后,介绍了DSP芯片的工作原理和主要特性,重点介绍了作者使用的TMS320VC5510芯片,论文首先是对改进的语音增强算法进行软件设计,之后根据改进算法的特点和系统工作的要求,对论文的算法进行了硬件设计,完成相关片外设备的选型和设计工作,制作出一个语音增强硬件系统,并在硬件平台上成功地运行了改进语音增强算法,实现了语音增强功能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章 绪论  9-13
  1.1. 课题研究背景  9-10
  1.2. 课题研究的目的和意义  10
  1.3. 语音增强算法概述  10-11
  1.4. DSP概述  11-12
  1.5. 本文的主要内容及章节安排  12-13
第2章 语音增强的基础理论  13-25
  2.1. 声学基础理论  13-17
    2.1.1. 语音信号产生模型  13-15
    2.1.2. 语音信号的特征  15-16
    2.1.3. 带噪语音模型  16
    2.1.4. 噪声的声学特性  16-17
  2.2. 人耳感知特性  17-19
    2.2.1. 人耳感知特性  17-18
    2.2.2. 语音听觉掩蔽效应  18-19
  2.3. 语音可懂度和增强依据  19-21
    2.3.1. 语音可懂度  20
    2.3.2. 影响可懂度的因素  20
    2.3.3. 增强依据  20-21
  2.4. 语音质量评价  21-24
    2.4.1. 主观评价  21-22
    2.4.2. 客观评价  22-24
  2.5. 本章小结  24-25
第3章 语音增强系统总体设计  25-33
  3.1. 系统总体设计  25
  3.2. 语音信号预处理  25-28
    3.2.1. 语音信号的短时分析  25
    3.2.2. 语音信号的预加重  25-26
    3.2.3. 语音信号的加窗分帧  26-27
    3.2.4. 语音信号预处理的对比仿真  27-28
  3.3. 噪声估计  28-32
    3.3.1. 语音激活检测  29-31
    3.3.2. 最小值跟踪的噪声估计方法  31-32
  3.4. 本章小结  32-33
第4章 语音增强算法及其改进算法  33-61
  4.1. 语音增强算法的目的和应用  33-34
  4.2. 语音增强算法的历史  34-35
  4.3. 语音增强算法的分类  35-38
    4.3.1. 参数方法  36
    4.3.2. 非参数方法  36-37
    4.3.3. 统计方法  37
    4.3.4. 其它方法  37-38
  4.4. 几种语音增强技术及其仿真和对比  38-49
    4.4.1. 谱减法  38-40
    4.4.2. 维纳滤波  40-42
    4.4.3.MMSE  42-45
    4.4.4. 仿真与对比  45-49
  4.5. 语音增强技术的改进及质量评价  49-60
    4.5.1. 谱减法的改进方法  49-50
    4.5.2. 维纳滤波的改进方法  50
    4.5.3. MMSE的改进方法  50-54
    4.5.4. 改进方法的仿真和质量评价  54-60
  4.6. 本章小结  60-61
第5章 算法的DSP实现  61-72
  5.1. DSP硬件平台结构概述  61-68
    5.1.1. DSP芯片的选择  61-63
    5.1.2. FPGA芯片的选择  63-64
    5.1.3. 直接存储器访问(DMA)  64-65
    5.1.4. 多通道缓冲串口(McBSP)  65-67
    5.1.5. DSP和FPGA串口通信系统设计  67-68
  5.2. DSP算法的实现及优化  68-71
    5.2.1. 算法在DSP上的实现  69-70
    5.2.2. 算法程序的优化  70-71
  5.3. 本章小结  71-72
第6章 总结与展望  72-73
攻读学位期间发表的学术论文  73-74
致谢  74-75
参考文献  75-77

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理 > 语音增强
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