資料介紹
語音是人類交流的最重要媒介,而多數(shù)語音出現(xiàn)在噪聲環(huán)境之中。聽力正常的人可以不受噪聲干擾,而聽力障礙者和語音識別系統(tǒng)都難以處理混有噪聲的語音,這就需要語音分離處理。語音分離是一個去除語音中噪聲的過程,也就是將目標語音從背景噪聲中分離出來的過程。計算聽覺場景分析(Computational Auditory Scene Analysis, CAS A)理論分析了人類完成語音分離任務(wù)的過程,研究了語音信號的表示方法,提出了完成語音分離任務(wù)的計算目標。根據(jù)計算聽覺場景分析,來完成語音分離任務(wù)將是一個很有前景的研究方向。目前,根據(jù)計算聽覺場景分析理論,研究者們將語音分離任務(wù)視為一個兩類分類問題,對每一個語音分離單位(時間-頻率單元,Time-Frequency unit, T-F unit)做出分類決策,判斷其是屬于噪聲的一類還是屬于目標語音的一類。當前研究者提出的方法是在分類時使用復(fù)雜特征,并且都是一次處理一個語音分離單位。而這些復(fù)雜特征的提取是十分耗時的,加之一次只處理一個單位,使得整個過程的時間復(fù)雜度變得很高。這就極大地限制了計算聽覺場景分析方法的應(yīng)用,比如,這些方法就難以應(yīng)用在像助聽器這樣的資源受限且要求實時處理的設(shè)備中。 基于當前語音分離方法的不足,針對“使用復(fù)雜特征”和“一次處理一個單位”這兩個使整個語音分離過程時間復(fù)雜度很高的因素,本文通過使用簡單特征,簡化了特征提取步驟,減小了計算量,而且我們提出的方法可以成批次地生成計算結(jié)果,從而加快了整個語音分離過程的速度。 除此之外,為了進一步提高語音分離系統(tǒng)的分類準確率,我們使用了層疊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Stacked Neural Network)模型。該模型可以刻畫復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系,它將多個簡單神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型一層層疊起來,并將下層網(wǎng)絡(luò)的輸出作為上層網(wǎng)絡(luò)輸入的一部分,這樣上層網(wǎng)絡(luò)的工作可以在下層網(wǎng)絡(luò)工作的基礎(chǔ)上完成,那么隨著層疊網(wǎng)絡(luò)層次的增多,準確率也能夠逐步地得到提升。同樣,深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Deep Neural Network)模型是一個包含有多個隱層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),它也可以刻畫復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系,但層疊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有更高的靈活性,這種靈活性可以使我們在訓(xùn)練過程中加入指導(dǎo)信息,進而影響訓(xùn)練進程,可以進一步提升語音分離系統(tǒng)的性能。所以,本文使用層疊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)而不是深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 我們將本文提出的方法與已知的性能最好的——基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機的方法在相同的實驗數(shù)據(jù)集上做比較,我們的方法不僅在準確率方面上略有優(yōu)勢,而且在處理速度上有大幅提升,可以使整個語音分離處理過程實時完成。
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