数字助听器中汉语语音处理及语音增强的研究

论文摘要

随着社会的老龄化和城市化,因衰老和噪声引起的听力障碍等问题已开始严重影响我国社会经济发展。研究高性能,经济适用的数字助听器具有重要的社会意义。本文主要研究一种数字助听器中基于广义旁瓣抵消器结构的汉语语音处理技术,改善广义旁瓣抵消器结构处理中存在的缺点。1、归纳语音尤其是汉语语音的特性以及听觉障碍机制,在此基础上讨论了数字助听器中所应用到的技术,包括压缩技术、声反馈消除、语音增强、声源定位和移频技术等,分析各类技术中所应用算法的优劣,探讨各项技术的发展趋势。2、对麦克风阵列语音增强算法研究现状、原理及常见的几种麦克风阵列语音增强算法进行了研究,考虑自适应波束形成算法在数字助听器中应用的优势,重点研究了自适应波束形成算法的原理并进行性能分析。3、针对自适应波束形成算法中不可避免的存在语音泄漏,提出一种汉语处理技术,补偿泄漏的语音。这种汉语处理技术利用汉语语音特有的基音频率信息,调整语音幅度谱包络,提高谱包络与基频曲线形状的相似度以提高语音的可懂度。针对泄漏的语音在高频清辅音段有较大损失的特点,在频域上对清辅音进行放大,在不改变共振峰结构的情况下,提高清辅音的能量,同时降低语音间隔段GSC算法泄漏的噪声能量,提高对语音的辨别。仿真实验结果表明,这种汉语语音处理能够补偿自适应波束形成算法造成的语音泄漏。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 中英文对照表
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外助听器发展史
• 1.3 数字助听器基本原理
• 1.4 本文主要研究内容
• 第二章 语音及语音信号
• 2.1 语音基本理论
• 2.1.1 发音的过程
• 2.1.2 语音基本特征
• 2.2 汉语语音特性
• 2.2.1 元音和辅音的频谱特性
• 2.2.2 汉语韵律特征
• 2.3 听觉障碍
• 2.4 本章小结
• 第三章 数字助听器中的基础算法
• 3.1 压缩技术
• 3.1.1 听觉动态范围
• 3.1.2 宽动态压缩
• 3.1.3 多通道压缩算法
• 3.2 声反馈消除算法
• 3.3 语音增强算法
• 3.3.1 单麦克风语音增强算法
• 3.3.2 多麦克风语音增强算法
• 3.4 声源定位
• 3.4.1 广义互相关法
• 3.4.2 互功率谱相位法
• 3.4.3 自适应滤波器法
• 3.5 移频算法
• 3.6 本章小结
• 第四章 麦克风阵列语音增强算法
• 4.1 麦克风阵列处理
• 4.1.1 阵列信号
• 4.1.2 阵列信号模型
• 4.1.3 阵列方向图
• 4.2 固定波束形成算法
• 4.3 自适应波束形成算法
• 4.3.1 最小方差无失真响应（MVDR）波束形成器
• 4.3.2 广义旁瓣抵消器（GSC）结构的波束形成器
• 4.3.3 Hoshuyama 的GSC 结构的波束形成器
• 4.4 后置滤波器的自适应波束形成算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于GSC 结构的汉语语音处理技术
• 5.1 GSC 结构麦克风阵列语音增强算法性能分析
• 5.2 汉语语音处理
• 5.2.1 调整语音幅度包络
• 5.2.2 在频域上的清辅音放大方法
• 5.3 小结
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文