基于稀疏性的相位谱补偿语音增强算法

来源：信号处理杂志 2020年第11期北京时间：

作者：张天骐, 张晓艳, 周琳, 胡延平

摘要：相位谱补偿语音增强算法通过调整相位谱对噪声进行压缩，提高重构信号的质量。针对传统的相位谱补偿(phase spectrum compensation, PSC)语音增强算法采用固定的相位补偿因子，且算法的性能易受噪声估计准确性的影响，提出了一种基于稀疏性的相位谱补偿(sparsity-based phase spectrum compensation, SPSC)语音增强算法。首先，利用噪声估计算法得到噪声幅度谱，利用基于幅度谱的语音增强算法得到目标语音幅度谱；接着，通过噪声和目标语音幅度谱之间的局部信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)来估计谱时间稀疏性；然后，利用sigmoid函数改进相位补偿因子，联合补偿因子和谱时间稀疏性，得到SPSC函数。最后，使用SPSC函数对相位谱中的谱分量进行补偿，通过短时傅里叶逆变换得到最终增强后的语音信号。仿真实验表明，在四种不同背景噪声的低信噪比下，新的相位谱补偿算法使增强语音获得了更好的LSD、PESQ和segSNR指标，说明新的算法在低信噪比下，可以有效恢复带噪语音中的语音成分，对噪声抑制效果明显，增强语音的质量和听感均有一定提升。

关键词：语音增强, 相位谱补偿, 谱时间稀疏性, 相位补偿因子