【语音去噪】谱减法去噪【Matlab 337期】

一、简介

在语音去噪中最常用的方法是谱减法，谱减法是一种发展较早且应用较为成熟的语音去噪算法，该算法利用加性噪声与语音不相关的特点，在假设噪声是统计平稳的前提下，用无语音间隙测算到的噪声频谱估计值取代有语音期间噪声的频谱，与含噪语音频谱相减，从而获得语音频谱的估计值。谱减法具有算法简单、运算量小的特点，便于实现快速处理，往往能够获得较高的输出信噪比，所以被广泛采用。该算法经典形式的不足之处是处理后会产生具有一定节奏性起伏、听上去类似音乐的“音乐噪声”。

转换到频域后，这些峰值听起来就像帧与帧之间频率随机变化的多频音，这种情况在清音段尤其明显，这种由于半波整流引起的“噪声”被称为“音乐噪声”。从根本上，通常导致音乐噪声的原因主要有：
（1）对谱减算法中的负数部分进行了非线性处理
（2）对噪声谱的估计不准
（3）抑制函数（增益函数）具有较大的可变性
1 原理
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二、源代码

winsize=256;%窗长
n=0.23;%噪声水平
a=4;b=6;
[speech,fs,nbits]=wavread('speech_dft.wav');%读入wav文件
speech=speech(:,1);
size=length(speech);%语音长度
numofwin=floor(size/winsize);%窗数
%定义汉明窗
ham=hamming(winsize)';
hamwin=zeros(1,size);
enhanced=zeros(1,size);
improved=zeros(1,size);
%生成噪声信号
noise=n*randn(1,size);
y=speech'+noise;
%噪声处理
noisy=n*randn(1,winsize);
N=fft(noisy);
npow=abs(N);
for q=1:2*numofwin-1
    yframe=y(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2);%分帧
    hamwin(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)=hamwin(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)+ham;
    %加噪信号FFT
    y1=fft(yframe.*ham);
    ypow=abs(y1);%加噪信号幅度
    yangle=angle(y1);%相位
    %计算功率谱密度
    Py=ypow.^2;
    Pn=npow.^2;
    Pyy=ypow.^a;
    Pnn=npow.^a;
    %基本谱减
    for i=1:winsize
        if Py(i)-Pn(i)>0
            Ps(i)=Py(i)-Pn(i);
        else
            Ps(i)=0;
        end
    end
    s=sqrt(Ps).*exp(1i*yangle);
            for i=1:winsize
                if Pyy(i)-b*Pnn(i)>0
                    Pss(i)=Pyy(i)-b*Pnn(i);
                else
                    Pss(i)=0;
                end
            end
            ss=Pss.^(1/a).*exp(1i*yangle);
            %去噪语音IFFT
            enhanced(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)=enhanced(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)+real(ifft(s));
            improved(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)=improved(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)+real(ifft(ss));
end
%去除汉明窗引起的增益
for i=1:size
    if hamwin(i)==0
        enhanced(i)=0;
        improved(i)=0;
    else
        enhanced(i)=enhanced(i)/hamwin(i);
        improved(i)=improved(i)/hamwin(i);
    end
end

三、运行结果

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四、备注

【语音去噪】谱减法去噪【Matlab 337期】

一、简介

二、源代码

三、运行结果

四、备注

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