최적의 뮤지컬 잡음 제거 알고리즘 연구

Abstract

디지털 보청기는 다양한 음성강조 알고리즘을 통해 난청인의 손상된 청력을 보상한다. 음성강조 알고리즘들은 주로 주파수 상의 처리를 통해 음성으로 추정되는 성분만을 강조하는 방법을 사용한다. 이러한 주파수 상의 처리는 뮤지컬 노이즈라는 새로운 잡음을 발생한다. 본 연구는 최적의 뮤지컬 잡음 제거 알고리즘을 제안하였다. 음성을 추정하는 방법은 추정된 잡음을 바탕으로, 잡음과 잡음이 섞인 음성과의 차감하는 방법과 잡음과 잡음이 섞인 음성과의 비를 이용하여 필터를 구하는 방법이 있다. 하지만 추정된 잡음과 실제 잡음과의 차이로 인해 잔여 잡음이 발생된다. 뮤지컬도 잔여 잡음의 일종으로 잡음이 섞인 음성구간과 잡음만 존재하는 구간 모두에서 발생되지만, 잡음이 섞인 음성구간에서는 음성에 의해 차폐되어 들리지 않으며 잡음만 존재하는 구간에서만 들린다. 본 연구에서는 이러한 뮤지컬 잡음의 특징을 이용하여 음성 추정 이후 후처리 필터로 잡음만 존재하는 구간을 평탄화하여 뮤지컬 잡음을 제거하였다. 음성향상 방법으로 스펙트럼 차감법(spectral subtraction), 위너필터(wiener filter), 통계 모델 기반 방법(Statistical Model Based Methods)들을 사용하였고, 잡음 추정 방법은 초기의 입력 신호를 이용하여 업데이트하는 방식을 사용하였다. 뮤지컬 잡음의 제거를 확인하기 위해 비교하기 위해 본 논문에서 제안한 후처리 필터의 적용유무에 따른 뮤지컬 잡음제거 정도를 추정하였고, 뮤지컬 잡음제거가 음성 향상의 미치는 영향을 4가지 객관적 음질 평가(objective quality measure: SNR, segSNR, fwsegSNR, LLR, PESQ)를 사용하여 비교하였다. 세 가지 음성 추정 방법 모두에서 제안한 후처리필터를 적용한 경우, 뮤지컬 잡음정도가 감소하였고, 객관적 음질 평가에서도 전반적인 성능향상을 확인할 수 있었다. 제안된 알고리즘을 보청기에 적용하기 위한 테스트로 Mathworks사의 simulink 프로그램을 사용하여 TI사의 DSK6713 보드에 적용하였다.