基于谱减法的变频电子喉语音增强方法对比研究

摘要

目的 电子喉(electrolarynx,EL)是喉头切除患者最常用的言语发声辅具,但是现有电子喉发声存在辐射噪声大的缺陷,通过消除辐射噪声以改善语音质量成为诸多研究者的目标.谱减类方法是目前消除基频恒定电子喉语音辐射噪声最常用的方法,但是对于变频电子喉语音而言,该类方法的有效性尚不得而知.因此,本文对比研究了不同谱减法对变频电子喉语音的去噪效果.方法 首先分别介绍了经典谱减法、多带谱减法、基于感知加权技术的改进谱减法以及基于加权函数的改进谱减法的原理,然后在安静的环境下,让1名经过训练能够熟练使用电子喉的受试者(男)使用变频电子喉朗读给定的20句日常汉语普通话语句并录制作为电子喉语音原始数据,分别采用上述谱减方法对变频电子喉语音进行去噪处理,并对去噪后语音进行主、客观评价,比较不同谱减方法的去噪效果.结果 客观结果表明,经典谱减法虽然去除了部分辐射噪声,但增强后语音仍然存在明显噪声.多带谱减法、基于感知加权技术的改进谱减法以及基于加权函数的改进谱减法均有效减少了辐射噪声,尤其是语音间隔段.然而,前两种方法增强后的语音在语音段仍存在少量噪声,而后一种方法增强后的语音在高频段有少量语音损失.主观结果表明,与原始电子喉语音相比,不同谱减法增强后的语音的可接受度有所提高,其中,基于加权函数的改进谱减法可接受度得分最高,而可懂度变化不大.结论 对于选定的变频电子喉语音,基于谱减法的语音增强方法可以有效减少变频电子喉辐射噪声,提高语音的可接受度,改善语音的听觉质量,其中,基于加权函数的改进谱减法的去噪效果最好,但对于语音可懂度的影响不大.