Методы шумопонижения речевых сигналов с использованием гребенчатых фильтров в цифровых слуховых аппаратах

• Автор: Чесноков, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 05.11.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор методов шумоподавления в устройствах индивидуальной слухокоррекции

1.1 Общие положения

Е2 Устройства индивидуальной слухокоррекции. Этапы и назначение

1.3 Методы шумоподавления используемые в слуховых аппаратах

1.3.1 Метод фиксированных фильтров для стационарных шумов

1.3.2 Многополосная фильтрация

1.3.3 Перцепционное шумоподавление

1.4 Выводы
2. Динамическая интерполяционная подстройка гребенчатого фильтра
2.1 Система фильтрации речевого сигнала на основе определителя частоты основного тона и гребенчатого фильтра
2.2 Оценка эффективности гребенчатого фильтра в задачах фильтрации речевого сигнала
2.2.1 Анализ передаточной функции гребенчатого фильтра с положительной обратной связью
2.2.2 Анализ передаточной функции гребенчатого фильтра с отрицательной обратной связью
2.2.3 Анализ импульсной характеристики гребенчатого фильтра с положительной обратной связью
2.2.4. Анализ импульсной характеристики гребенчатого фильтра с отрицательной обратной связью
2.2.5 Сравнительный анализ реализаций гребенчатого фильтра с положительной и отрицательной обратными связями
2.2.6 Оценка коэффициента подавления шумов гребенчатым фильтром

2.2.7 Полоса пропускания гребенчатого фильтра
2.2.8 Оценка практической эффективности дискретного гребенчатого фильтра
2.3 Интерполяционный алгоритм
2.4 Влияние точности подстройки
2.5 Выводы
3 Помехоустойчивая система определения периода основного тона речевого сигнала
3.1 Алгоритм поиска периода основного тона
3.2 Оценка работы системы определения периода основного тона для гласных звуков: «А», «О», «У», «И», «Ы», «Э»
3.3 Выводы
4 Комплексная экспериментальная оценка эффективности системы шумоподавления
4.1 Методика испытаний системы шумоподавления для измерения увеличения отношения сигнал-шум
4.2 Результаты испытаний компьютерной модели системы шумоподавления
4.2.1 Результаты испытаний при синтетическом речеподобном входном сигнале
4.2.2 Результаты испытаний для вокализированных участков речи
4.3 Реализации алгоритма шумопонижения на отладочном комплекте Shark ADSP 21
4.4 Выводы
Заключение
Список литературы
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
Устройства шумоподавления речевых сигналов предназначены для повышения разборчивости речи в системах распознавания речи и в устройствах индивидуальной слухокоррекции - слуховых аппаратах. В этих системах широкое распространение получила технология, которая основана на выделении в энергетическом спектре речевого сигнала частотных полос, энергия которых выше заданного порогового уровня и подавлении шума в остальных частотных полосах. При установлении величины порогового уровня используются неоднозначные субъективные критерии. Данная технология, являясь инвариантной к виду спектра входного сигнала, не учитывает особенностей речевого сигнала, что ограничивает возможности ее применения. Эта особенность состоит в том, что в спектре речевого сигнала присутствует основной тон и его гармоники для вокализированных участков речи. Между тем в ряде технических приложений используется периодичность сигнала для выделения информации о свойствах источника [1], о его местоположении [2,3]. Периодичность речевого сигнала позволяет применить согласованный гребенчатый фильтр для выделения сигнала из смеси с шумами. Решение этой задачи применительно к речевому сигналу слабо отражено в литературе.
Повсеместное внедрение цифровых методов позволило реализовать методы и программные принципы построения устройств цифровой обработки речевых сигналов, но выдвинуло ряд проблем, связанных с дискретным способом описания речевых сигналов. К ним относится проблемы выбора шага дискретизации и объема выборки речевого сигнала, исключающие потерю существенно важных составляющих спектра.
Заменяя в (13) значение аг^(х) его наибольшим значением ^ и
учитывая, что т<1, получим окончательное выражение: l + g п + т 1 + £
1-й п+1 1-я

Теоретическое улучшение ОСШ представленное коэффициентом подавления шумов Б для ГФ определяется разницей уровней максимумов и минимумов модуля передаточной функции к(со):

Результаты расчета теоретического улучшения ОСШ приведено на рисунке 2.7. По оси абсцисс отложены значения g, которым соответствую значения коэффициента подавления шумов Б^).
Рис.2.7 Теоретическое улучшение ОСШ при использовании ГФ при различных коэффициентах обратной связи %