New Speech Enhancement Method using Psychoacoustic Criteria

심리 음향 기준을 이용한 새로운 음질 개선 방법

The spectral subtraction algorithm using a criterion based on the human perception has been recently developed. The speech processed with Virag's algorithm sounds more pleasant to a human listener than those obtained by the classical methods. However, Virag's algorithm requires a robust voice activity detector (VAD). In the ESS (extended spectral subtraction) algorithm without VAD, the residual noise becomes more noticeable as the SNR decrease. In this paper we propose a new speech enhancement method, the combination of Wiener filter and spectral subtraction based on noise masking characteristics in the human auditory system. There is no need of VAD because the noise can be successively updated even during speech activity using Wiener filter. The adjustment of the subtraction parameter based on the masking threshold makes the residual noise inaudible. The proposed method has been compared with conventional spectral subtraction algorithms. Objective and subjective evaluation of the proposed system is performed with several noise types having different time-frequency distributions. The application of objective measures, the study of the speech spectrograms, as well as subjective listening tests, confirm that the enhanced speech with proposed algorithm is more pleasant to a human listener.

최근에 심리 음향 기준을 이용한 스펙트럼 차감법이 제안되었다. Virag의 알고리즘에서는 기존의 방법보다 청취자가 더 편안한 음성을 들을 수 있지만 잡음에 강인한 음성활동 검출기가 필요하다. 음성활동 검출기를 필요로 하지 않는 확장 스펙트럼 차감법에서는 신호 대 잡음비가 감소함에 따라 잔여 잡음이 더욱 잘 들리게 된다. 본 논문에서는 심리 음향 기준을 이용한 스펙트럼 차감법에 Wiener 필터를 결합한 새로운 음질 개선 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 Wiener 필터를 사용하여 음성 구간에 서도 잡음의 추정치가 계속 갱신되므로 음성 검출기가 필요 없고 마스킹 임계값에 따라 차감 파라미터를 조정하기 때문에 잔여 잡음이 거의 들리지 않게 된다. 제안된 방법에 대하여 시뮬레이션을 통하여 기존의 스펙트럼 차감법과 성능을 비교한 결과, 제안한 방법을 사용하여 개선된 음성이 기존의 방법에 비하여 청취하기에 더 편한 음질을 제공하였다.