摘要：

在语音信号采集过程中,由于系统工作环境及电路设计等原因,采集到的语音信号中无可避免地引入了噪声信号,降低了语音的信噪比.由于Android2.3.1原生音频系统未提供针对语音信号进行降噪处理的系统库,而众多音频类应用程序依赖于良好的音频系统,因此面向Android系统设计音频降噪子系统具有重要的现实意义. 本文通过对Android音频处理框架及语音降噪方法的研究,在Android2.3.1音频系统中完成语音降噪系统设计.首先,本文分析了Android音频系统的整体框架,启动流程及其通信机制,阐述了音频系统中本地服务端和本地客户端的数据交互过程,并说明了在音频系统中加入降噪功能的软件设计方法.其次,本文分析了噪声和语音的特性,阐述了语音降噪的一般原理,对比了传统谱相减法与最小均方误差语音降噪方法.由于后者的运行时间是传统谱相减法的3.5倍,考虑到嵌入式设备计算资源及处理实时性要求等限制,本文选择谱相减法作为实现方法.Kamath和Rangachari分别对传统谱相减法做了优化,仿真结果表明当设置Kamath方法中每频段包含16个频率点时所获得的输出信噪比最大,本文将Kamath方法的运行时间减少了3/4;此外,为获得更好的噪声估计,本文设定Rangachari方法中语音判定阈值为非固定值.仿真结果表明,经过降噪处理后的带噪语音信号信噪比提升了1～3dB. 本文最后在基于Android2.3.1系统的硬件平台上实现了降噪方法,并完成系统验证与功能测试.测试结果表明,采用具有降噪功能的Android音频系统可有效抑制环境噪声;系统采样2.048秒语音数据量需增加约9.28毫秒的延时.