基于ARM的低功耗語音增強系統設計

摘要：譜減法作為一種很有效的語音信號處理手段，廣泛應用于現代語音增強系統中。針對低功耗設計的要求，本系統采用功耗低且功能強大的ARM芯片，用C語言編程將算法成功移植到ARM系統中，該系統功耗低，并有效地減小了嗓聲，改善了語音通信質量，有較好的實用性。
關鍵詞：譜減法；語音增強；ARM處理器；低功耗

近年來，電子技術的發展促進了多媒體設備的繁榮，同時隨著人們對便攜式設備和可移動終端的廣泛需求，使得低功耗成為了這類電子設備最大的技術難題之一。低功耗意味著在同一時間段內在相同條件下移動終端消耗的能量更少，使得此類設備有更長的續航工作時間。低功耗設計降低了系統功耗，提高了能量利用率。
ARM微處理器因其高性能和低功耗的特性，特別適合于便攜式設備的開發與應用。本文設計了一種基于ARM的低功耗語音去噪系統，為應用于便攜式移動的語音去噪設備提供了一種很好的設計思路和方法。

1 算法設計
譜減法的原理就是在頻域將噪聲的頻譜分量從帶噪語音信號的頻譜中減去。其設計思想是在假設加性噪聲與短時平穩的語音信號相互獨立的條件下，從帶噪語音信號的功率譜中減去噪聲的功率譜，進而得到去噪后較純凈的語音頻譜。
如果帶噪語音信號為
y(i)=s(i)+n(i) (1)
上式中，y(i)為帶噪語音，s(i)為純凈語音，n(i)為噪聲信號。經過FFT變換，頻域表達式為：
Y(k)=S(k)+N(k) (2)
由式(2)可得：

因為譜減法的前提是語音信號與噪聲信號是不相關的，且S(k})、N(k)服從高斯分布，均值為零，于是對式(3)求期望可得：

由此可得原始語音的估計值。針對人耳對相位的不敏感這一特點，可以用原始帶噪語音的相位譜代替去噪后語音信號的相位譜。
整個算法的流程如圖1所示。