卷積混疊語(yǔ)音信號(hào)盲分離方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù).pdf

1、盲源分離是在信號(hào)混合過(guò)程未知或所知很少的情況下僅根據(jù)觀測(cè)信號(hào)對(duì)源信號(hào)進(jìn)行有效估計(jì)的一種技術(shù)。語(yǔ)音信號(hào)的盲分離是盲源分離領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)與熱點(diǎn)，在語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音識(shí)別、說(shuō)話(huà)人定位、高性能助聽(tīng)器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，目前有關(guān)語(yǔ)音信號(hào)盲分離的理論研究仍是主流，語(yǔ)音信號(hào)混疊模型主要有瞬時(shí)混疊與卷積混疊兩種，由于真實(shí)環(huán)境中語(yǔ)音信號(hào)的多徑傳輸與延遲性，因此更加符合真實(shí)環(huán)境的卷積混疊盲分離問(wèn)題成為研究熱點(diǎn)之一。
　　 解決卷積混疊語(yǔ)音信號(hào)盲分離

2、的方法目前主要分為時(shí)域算法與頻域算法等兩大類(lèi)算法。頻域算法特點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度相對(duì)較低、分離效果良好，雖然在頻域算法中可以在頻域中直接使用經(jīng)典的瞬時(shí)混疊盲源分離算法，但也需要解決排序不確定性這一關(guān)鍵難題。卷積混疊模型由于模型本身的復(fù)雜性導(dǎo)致其計(jì)算復(fù)雜度遠(yuǎn)大于瞬時(shí)混疊模型，故當(dāng)前大多數(shù)算法仍是在性能較高的計(jì)算機(jī)上完成仿真，嵌入式系統(tǒng)方案非常少，目前科技產(chǎn)品正朝著智能化、小型化方向發(fā)展，將語(yǔ)音信號(hào)盲分離算法移植到嵌入式平臺(tái)上將是一項(xiàng)有意義的工作

3、。
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文研究了針對(duì)真實(shí)環(huán)境下卷積混疊模型語(yǔ)音信號(hào)盲分離的方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)。提出一種卷積混疊模型語(yǔ)音信號(hào)的頻域盲分離方法，其中針對(duì)頻域算法中的排序不確定性問(wèn)題提出了一種基于聚類(lèi)思想的排序算法;設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于DSP TMS320C6713語(yǔ)音信號(hào)盲分離系統(tǒng);同時(shí)研究了在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下如何利用多媒體API設(shè)計(jì)語(yǔ)音信號(hào)盲分離系統(tǒng)。本文的主要貢獻(xiàn)包括以下幾點(diǎn):
　　 (1)總結(jié)了語(yǔ)音信號(hào)盲分離

4、當(dāng)前的理論與應(yīng)用研究現(xiàn)狀，同時(shí)介紹了卷積混疊模型盲信號(hào)分離的基本原理，并分析比較了時(shí)域和頻域兩類(lèi)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　 (2)提出一種卷積混疊模型語(yǔ)音信號(hào)的頻域盲分離方法，算法分為三步，首先將時(shí)域信號(hào)經(jīng)短時(shí)傅里葉變換到頻域，在頻域上每個(gè)頻點(diǎn)上使用復(fù)數(shù)值JADE算法，然后使用一種基于聚類(lèi)思想的排序算法解決排序問(wèn)題和使用基于最小失真原則的方法解決幅度問(wèn)題，獲得分離濾波器后，再對(duì)觀測(cè)信號(hào)濾波得到分離信號(hào)。計(jì)算機(jī)仿真表明本算法具有良好的分

5、離性能。
　　 (3)提出了一種真實(shí)環(huán)境中語(yǔ)音信號(hào)盲分離嵌入式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)語(yǔ)音盲分離的嵌入式平臺(tái)應(yīng)用進(jìn)行了初步探索。該系統(tǒng)以TI公司TMS320C6713 DSP處理器作為硬件核心平臺(tái)，基于TMS320C6713 DSK并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)前端雙通道麥克風(fēng)采集電路，在CCS3.1開(kāi)發(fā)環(huán)境下完成了一種基于非平穩(wěn)性的卷積混疊語(yǔ)音信號(hào)盲分離算法的移植，并進(jìn)行了大量的軟件優(yōu)化。測(cè)試結(jié)果顯示本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并具有較好的分離性能，實(shí)現(xiàn)了離線(xiàn)和

6、在線(xiàn)情況下對(duì)真實(shí)環(huán)境中兩說(shuō)話(huà)入混合語(yǔ)音信號(hào)的有效分離。
　　 (4)提出一種在Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下的語(yǔ)音信號(hào)盲分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，外圍硬件主要包括一個(gè)USB聲卡和兩個(gè)電容麥克風(fēng)。系統(tǒng)在Visual C++6.0開(kāi)發(fā)環(huán)境下使用C/C++進(jìn)行開(kāi)發(fā)，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架，核心功能主要包括語(yǔ)音采集線(xiàn)程、BSS算法處理線(xiàn)程、語(yǔ)音播放線(xiàn)程三個(gè)線(xiàn)程。利用MFC設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、用戶(hù)交互良好的界面，利用Windows多媒體API操縱音頻數(shù)據(jù)流。測(cè)試結(jié)