Vortrag zur Masterarbeit
Zweikanalige Verfahren zur Sprachsignalverbesserung für Mobilgeräte
Frank Dangel (Supervisor: Stefan Ultes)
Monday, July 16, 2012, 4:15 pm
Uni West, Room 43.2.101
Im Rahmen dieser Masterarbeit werden Sprachsignalverbesserungsverfahren zweikanaliger Mikrofonanordnungen für Mobilgeräte untersucht. Die Unterdrückung ungewollter Signalanteile wird zum einen mit einem Beamforming-Verfahren zur räumlichen Filterung der Signale zweier nahe beieinander liegender Mikrofone, zum anderen mit einem Geräuschkompensationsverfahren mit Hilfe eines zusätzlichen Referenzmikrofons auf der Geräterückseite durchgeführt. Betrachtet wird die Benutzung des Mobilgeräts am Ohr und in Armlängenabstand in der Hand eines Nutzsprechers.
Die gesamte Verarbeitung findet im Kurzzeitfourierbereich statt. Mit einer idealen Adaptionssteuerung für die verwendeten adaptiven Filter, basierend auf der Kenntnis der ungestörten Nutzanteile, werden die theoretisch möglichen Gewinne beider Anordnungen untersucht. Es werden robuste reale Adaptionssteuerungen für beide Verfahren entwickelt. Die des Beamforming-Verfahrens basiert auf einer Evaluierung des Nachhalls und der Laufzeitunterschiede der Mikrofonsignale. Die Adaptionssteuerung des Geräuschkompensationsverfahrens verwendet ebenfalls Informationen bezüglich des Nachhalls und zusätzlich ein Leistungsverhältnis zwischen den Mikrofonsignalen. Mit beiden Systemen können robust nahe Nutzsprecher von Geräuschen und entfernten Störsprechern in realen Szenarien unterschieden werden. Damit sind deutliche Dämpfungen sowohl gerichteter als auch diffuser Störungen möglich. Nachbearbeitet werden beide störreduzierten Signale mit einem Nachfilter zur erweiterten Geräuschreduktion. Dafür wird eine erweiterte Wiener-Filterung eingeführt, die zusätzlich zu stationären Störungen instationäre Reststörungen unterdrücken soll. Dieses Verfahren dämpft die übrig gebliebenen Störungen nach der Verarbeitung durch die zwei Verfahren auf den Pegel des Hintergrundgeräuschs.
Beide Verfahren sind in der Lage, ungewollte Störungen bei geringer Verzerrung der Nutzanteile, erheblich zu dämpfen. Es zeigt sich, dass insgesamt mit dem Geräuschkompensationsverfahren geringfügig bessere aber insbesondere gleichmäßigere Ergebnisse als mit dem Beamforming-Verfahren erzielt werden können, besonders für ein niedriges Verhältnis zwischen Nutzanteilen und Störungen (englisch: Signal-to-Interference-Ratio).