基于双分支注意力U-Net的语音增强方法

Speech enhancement method based on two-branch attention and U-Net
曹洁1,2
王宸章1
梁浩鹏1
王乔1
李晓旭1
1. 兰州理工大学 计算机与通信学院, 兰州 730050
2. 兰州城市学院 信息工程学院, 兰州 730050

摘要

针对语音增强网络对全局语音相关特征提取困难、对语音局部上下文信息的捕捉效果不佳的问题,提出了一种基于双分支注意力U-Net的时域语音增强方法,该方法使用U-Net编码器-解码器结构,将单通道带噪语音经过一维卷积后得到的高维时域特征作为输入。首先利用残差连接设计了基于Conformer的残差卷积来增强网络降噪的能力。其次设计了双分支注意力机制结构,利用全局和局部注意力获取带噪语音中更丰富的上下文信息,同时有效表示长序列特征,提取更多样的特征信息。最后结合时域频域损失函数构建了加权损失函数对网络进行训练,提高网络的语音增强性能。使用了多个指标对增强语音的质量和可懂度等进行评价,在公开数据集Voice Bank+DEMAND上的增强后的语音感知质量(PESQ)为3.11,短时可懂度(STOI)为95%,信号失真度(CSIG)为4.44,噪声失真测(CBAK)为3.60,综合质量测度(COVL)为3.81,其中PESQ相较于SE-Conformer提高了7.6%,相较于TSTNN提高了5.1%。实验结果表明,所提方法在语音降噪的各个指标都表现出更优的实验结果,能够完成语音增强任务的相关要求。

基金项目

甘肃省重点研发计划资助项目(22YF7GA130)

出版信息

DOI: 10.19734/j.issn.1001-3695.2023.09.0374
出版期卷: 《计算机应用研究》 印刷出版, 2024年第41卷 第4期
所属栏目: 算法研究探讨
出版页码: 1112-1116
文章编号: 1001-3695(2024)04-022-1112-05

发布历史

[2023-11-03] 优先出版
[2024-04-05] 印刷出版

引用本文

曹洁, 王宸章, 梁浩鹏, 等. 基于双分支注意力U-Net的语音增强方法 [J]. 计算机应用研究, 2024, 41 (4): 1112-1116. (Cao Jie, Wang Chenzhang, Liang Haopeng, et al. Speech enhancement method based on two-branch attention and U-Net [J]. Application Research of Computers, 2024, 41 (4): 1112-1116. )

关于期刊

  • 计算机应用研究 月刊
  • Application Research of Computers
  • 刊号 ISSN 1001-3695
    CN  51-1196/TP

《计算机应用研究》创刊于1984年,是由四川省科技厅所属四川省计算机研究院主办的计算技术类学术刊物。

《计算机应用研究》瞄准本学科领域迫切需要的前沿技术,及时反映国内外计算机应用研究的主流技术、热点技术及最新发展趋势。主要刊载内容包括本学科领域高水平的学术论文、本学科最新科研成果和重大应用成果。栏目内容涉及计算机学科新理论、计算机基础理论、算法理论研究、算法设计与分析、区块链技术、系统软件与软件工程技术、模式识别与人工智能、体系结构、先进计算、并行处理、数据库技术、计算机网络与通信技术、信息安全技术、计算机图像图形学及其最新热点应用技术。

《计算机应用研究》拥有众多高层次读者、作者,读者对象主要为从事计算机学科领域高、中级研究人员及工程技术人员,各高等院校计算机专业及相关专业的师生。多年来《计算机应用研究》的总被引频次及Web下载率一直名列本学科同类学术刊物前茅,所刊发的学术论文以其新颖性、学术性、前瞻性、导向性、实用性而备受广大读者的喜爱。


收录和评价

  • 第二届国家期刊奖百种重点期刊
  • 中国期刊方阵双效期刊
  • 全国中文核心期刊(北大2023年版)
  • 中国科技核心期刊
  • 中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊
  • RCCSE中国核心学术期刊
  • 中国计算机学会会刊
  • 2020—2022年科技期刊世界影响力指数(WJCI)报告收录期刊
  • 中国科技期刊精品数据库全文来源期刊
  • 中国学术期刊综合评价数据库来源期刊
  • 《中国期刊网》《中国学术期刊(光盘版)》来源期刊
  • 2017—2019年中国国际影响力优秀学术期刊(自然科学与工程技术)
  • 中国精品科技期刊顶尖学术论文(F5000)项目来源期刊
  • 《中国工程技术电子信息网》《电子科技文献数据库》来源期刊
  • 英国《科学文摘》(INSPEC)来源期刊
  • 《日本科学技术振兴机构数据库》(JST)来源期刊
  • 俄罗斯《文摘杂志》(AJ, VINITI)来源期刊
  • 美国《艾博思科学术数据库》(EBSCO)全文来源期刊
  • 美国《剑桥科学文摘(自然科学)》(CSA(NS))核心期刊
  • 波兰《哥白尼索引》(IC)来源期刊
  • 美国《乌利希期刊指南(网络版)》(Ulrichsweb)收录期刊