【摘要】：空間聲特征提取和聲場(chǎng)重建是三維音頻信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù),旨在構(gòu)建具有三維空間聽(tīng)覺(jué)感受的聲音場(chǎng)景。現(xiàn)有三維音頻處理技術(shù)通常對(duì)聲音場(chǎng)景中的每個(gè)聲源對(duì)象進(jìn)行獨(dú)立記錄、處理。而在實(shí)際三維音頻信號(hào)處理過(guò)程中,在原始聲音場(chǎng)景中只能獲得多個(gè)聲源的混合錄制信號(hào),這使得現(xiàn)有技術(shù)不便于在實(shí)時(shí)處理場(chǎng)景中應(yīng)用。因此,研究精確的定位和分離方法從混合錄制信號(hào)中提取源信號(hào)和對(duì)應(yīng)的空間信息顯得尤為重要。針對(duì)上述問(wèn)題,本文基于信號(hào)稀疏性分析開(kāi)展研究工作,旨在研究復(fù)雜聲學(xué)條件中的多聲源定位和分離方法。為了便于實(shí)際應(yīng)用,本文方法專注于研究聲源數(shù)量大于麥克風(fēng)數(shù)量情況下多聲源定位及分離的通用方法。論文的研究工作包括以下幾個(gè)方面:第一,提出了一種基于單聲源區(qū)域檢測(cè)的多聲源定位與計(jì)數(shù)方法。本文通過(guò)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的弱稀疏性進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,得到一個(gè)更廣義的稀疏性的假設(shè),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了多聲源發(fā)聲時(shí)“單聲源”區(qū)域的存在性�；诖�,本文提出了一個(gè)基于“單聲源”區(qū)域檢測(cè)的多聲源定位方法,該方法可以通過(guò)波達(dá)方向估計(jì)的歸一化直方圖結(jié)合峰值搜索同時(shí)估計(jì)出原始聲音場(chǎng)景中聲源的數(shù)量及對(duì)應(yīng)的波達(dá)方向。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與現(xiàn)有技術(shù)相比,所提方法具有更高的估計(jì)精度。第二,提出了一種基于單聲源點(diǎn)檢測(cè)的多聲源定位方法。首先,本文給出了一個(gè)“DOA收斂”假設(shè),即,如果某個(gè)時(shí)頻區(qū)域內(nèi)的大部分的時(shí)頻點(diǎn)只來(lái)源于一個(gè)聲源—這些對(duì)應(yīng)的時(shí)頻點(diǎn)定義為單聲源時(shí)頻點(diǎn),則該區(qū)域相應(yīng)的DOA估計(jì)值會(huì)相對(duì)集中,并且具有較大的密度。隨后本文通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析驗(yàn)證了這一假設(shè)的合理性�；谠摷僭O(shè),本文將單聲源點(diǎn)的檢測(cè)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一個(gè)聚類問(wèn)題,并實(shí)現(xiàn)了基于K-均值和基于密度的空間聚類的單聲源點(diǎn)檢測(cè)方法。最終提出了基于單聲源點(diǎn)檢測(cè)的多聲源定位方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提方法的定位精度優(yōu)于基于單源區(qū)檢測(cè)的定位方法。第三,提出了一個(gè)聯(lián)合稀疏成分和非稀疏成分恢復(fù)的多聲源分離方法,旨在從聲場(chǎng)麥克風(fēng)錄制信號(hào)中恢復(fù)多個(gè)聲源信號(hào)。本文將麥克風(fēng)錄制信號(hào)的頻譜分為兩類:一類是稀疏成分,對(duì)應(yīng)于只有一個(gè)語(yǔ)音源活躍的時(shí)頻成分;另一類為非稀疏成分,即剩余對(duì)應(yīng)多個(gè)聲源活躍的時(shí)頻成分。對(duì)于稀疏成分的分離,本文提出了一個(gè)基于麥克風(fēng)錄制信號(hào)間相關(guān)系數(shù)的動(dòng)態(tài)閾值分離方法。對(duì)于非稀疏成分,本文以分離得到的稀疏成分作為指導(dǎo)結(jié)合“局部區(qū)域穩(wěn)定性”進(jìn)行恢復(fù)。最后通過(guò)對(duì)稀疏成分和非稀疏成分的合成,得到最終的分離信號(hào)。客觀和主觀實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與現(xiàn)有的聲源分離方法相比,該方法取得了更好的語(yǔ)音感知質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN912.3

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