An Application of the Kalman Filter for Attenuation of Colored Noise Superimposed on Speech Signal

칼만필터를 이용한 음성신호에 중첩된 유색잡음의 감쇠

A speech enhancement algorithm which attenuates nonstationary colored noise is presented In this paper. The algorithm consists of a stationary Kalman filter and the simple speech/nonspeech detector. While the conventional enhancement systems are focused on a stationary and/or white background noise, this study Is focused on the mort realistic nonstationary and nonwhite noise. An AR model-based vector Kalman filter is used as a noise suppression system and a short-time energy threshold logic is used as a speech/nonspeech classifier. For Kalman filtering. noise coefficients are estimated in the nonspeech frame, and speech coefficients are estimated by applying the EM iteration algorithm. Simulation results using the car noise are presented based on the signal-to-noise ratio and informal listening tests. According to the experimental results, background noises in the nonspeech frames are eliminated almost completely, while some distortions are noticed in the speech frames. The distortion becomes severer as the SNR is reduced to 0dB and -5dB. Intelligibility, however, is not degraded significantly.

정체형 칼만필터와 간단한 음성-비음성 판별알고리즘을 사용하여 비정체형 유색잡음을 감쇠시키는 방법을 제안하였다. 종래의 잡음감쇠알고리즘들이 대부분 백색 또는 정체형 잡음을 다룬데 비하여 본 연구는 대부분의 실제 잡음환경, 즉, 비백색 비정체성 잡음을 다루었다는 점이 다르다. 잡음감쇠기로서는 AR모델에 의거한 백터형 칼만필터를 사용하였고, 음성/비음성 판별에는 단구간에너지의 임계값논리를 사용하였다. 칼만필터에 필요한 잡음의 계수는 비음성구간에서 추산하였고, 음성의 계수는 EM반복법을 적용하여 추산하였다. 실험결과는 신호대 잡음비와 청취테스트로 제시하였다. 차량잡음을 사용한 실험결과, 비음성구간의 배경잡음은 거의 완전히 제거할 수 있었고, SNR이 0dB내지 -5dB로 낮아짐에 따라 왜곡이 심화 되는 경향을 보였으나, 음성의 명료도를 저하시키지는 않았다.