实时语音增强的研究及其DSP系统实现

摘要

在实际环境中进行语音通话时，通话双方容易受到周围环境的背景噪声的影响，从而影响通话的效果。这种现象在一些特定的应用环境尤为明显，例如在工厂，机场及一些军用场合，强烈的背景噪声会极大的影响通话效果，甚至使通话无法进行。实时语音增强的研究就是针对这种实际的强噪声环境，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。 因为要保证处理的实时性，实时语音增强对硬件系统的处理能力有很高要求，并且这种要求随着相关算法的发展而不断提高。随着近年来DSP（Digital Signal Processor）芯片的不断发展，以及配套的开发平台的不断完善，实时语音增强技术可以在硬件系统上得到很好的实现，并在不同场合得到很好的应用。 论文首先介绍几种经典的语音增强算法进行，包括噪声对消法、谱减法及维纳滤波，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语音激活检验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。 论文介绍了基于TMS320VC5509A型号DSP设计的硬件和软件处理系统，围绕DSP芯片选择了相关其他芯片，介绍了硬件系统的各个组成部分以及相互之间的连接方式、软件系统中各个模块的初始化配置和算法在系统上的实现。在系统平台上实现所采用的算法进行。经过测试检验，本系统可以实时地对背景噪声起到很好的抑制作用，从而达到了语音增强的目的。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录、缩略词表

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 语音信号，人耳感知和噪声的主要特性

1.2.1 语音特性

1.2.2 人耳感知特性

1.2.3 噪声特性

1.3 语音增强的发展历史

1.4 本文的主要工作

1.5 本文的结构

第二章 语音增强方法综述

2.1 自适应噪声对消法

2.2 谱减法

2.2.1 基本原理

2.2.2 谱减法的改进形式

2.3 滤波器法

2.3.1 维纳滤波法

2.4 本章小结

第三章 基于语音激活检验的改进型谱减语音增强方法

3.1 语音激活检验概述

3.2 基于VAD的改进型谱减法

3.3 算法性能分析及比较

3.3.1 语音增强效果评价标准

3.3.2 算法性能测试

3.3.3 算法分析

3.4 本章小结

第四章 基于DSP的硬件系统的设计实现

4.1 DSP简介及DSP系统开发流程

4.1.1 DSP简介

4.1.2 DSP开发流程介绍

4.2 硬件系统概述

4.3 TMS320VC55x芯片的体系结构及特点

4.3.1 C55x的CPU内核

4.3.2 C55x的存储空间

4.3.3 C55x的片上外设

4.4 音频处理模块设计介绍

4.4.1 音频模块的设计要求

4.4.2 音频芯片的选择和介绍

4.5 外围电路及供电模块设计

4.5.1 外置存储器模块

4.5.2 供电模块设计

4.6 DSP与音频芯片的连接

4.6.1 DSP对音频芯片的配置端口的连接

4.6.2 DSP和音频芯片数据传输接口的连接

4.7 本章小结

第五章DSP软件系统设计

5.1 开发环境概述

5.1.1 CCS开发工具介绍

5.1.2 CSL简介

5.2 系统初始化程序设计

5.2.1 存储空间与中断设计

5.2.2 音频芯片的配置

5.2.3 McBSP及DMA的配置

5.3 DSP算法实现及优化

5.3.1 算法在DSP上的实现

5.3.2 算法程序的优化

5.4 DSP系统的自举

5.5 本章小结

第六章 系统测试及总结

6.1 系统测试

6.1.1 测试平台

6.1.2 测试方法

6.1.3 结果分析

6.2 系统总结与展望

致谢

参考文献

个人简介及攻读硕士学位期间的研究成果