Noise reduction in speech processing

نویز در همه جا و در اکثر برنامه‌های مرتبط با صدا و گفتار وجود دارد، مانند رابط‌های انسان و ماشین، ارتباطات هندزفری، صدا از طریق IP (VoIP)، سمعک، کنفرانس از راه دور/حضور از راه دور/سیستم‌های همکاری از راه دور، و بسیاری دیگر، سیگنال مورد علاقه (معمولاً گفتار) که توسط میکروفون دریافت می شود، عموماً توسط نویز آلوده می شود. در نتیجه، سیگنال میکروفون باید قبل از ذخیره، تجزیه و تحلیل، انتقال یا پخش با ابزارهای پردازش سیگنال دیجیتال پاک شود. این فرآیند تمیز کردن اغلب کاهش نویز نامیده می شود و این موضوع برای چندین دهه توجه تحقیقات و مهندسی قابل توجهی را به خود جلب کرده است. یکی از اهداف این کتاب ارائه یک مرور کلی از وضعیت هنر الگوریتم های کاهش نویز در کیس تک کاناله (یک میکروفون) در یک چارچوب مشترک است. تمرکز بر روی مفیدترین رویکردها، یعنی تکنیک‌های فیلتر کردن (در حوزه‌های مختلف) و روش‌های افزایش طیفی است. هدف دیگر کاهش نویز در پردازش گفتار استخراج تمامی این تکنیک های شناخته شده به روشی دقیق و اثبات بسیاری از نتایج اساسی و شهودی است که اغلب بدیهی تلقی می شوند.

این کتاب به ویژه برای دانشجویان فارغ التحصیل و مهندسین پژوهشی نوشته شده است که روی کاهش نویز برای کاربردهای گفتاری و صوتی کار می کنند و می خواهند مکانیسم های ظریف پشت هر رویکرد را درک کنند. بسیاری از مفاهیم جدید و جالب در این متن ارائه شده است که امیدواریم برای خوانندگان مفید و الهام بخش باشد.

Noise is everywhere and in most applications that are related to audio and speech, such as human-machine interfaces, hands-free communications, voice over IP (VoIP), hearing aids, teleconferencing/telepresence/telecollaboration systems, and so many others, the signal of interest (usually speech) that is picked up by a microphone is generally contaminated by noise. As a result, the microphone signal has to be cleaned up with digital signal processing tools before it is stored, analyzed, transmitted, or played out. This cleaning process is often called noise reduction and this topic has attracted a considerable amount of research and engineering attention for several decades. One of the objectives of this book is to present in a common framework an overview of the state of the art of noise reduction algorithms in the single-channel (one microphone) case. The focus is on the most useful approaches, i.e., filtering techniques (in different domains) and spectral enhancement methods. The other objective of Noise Reduction in Speech Processing is to derive all these well-known techniques in a rigorous way and prove many fundamental and intuitive results often taken for granted.

This book is especially written for graduate students and research engineers who work on noise reduction for speech and audio applications and want to understand the subtle mechanisms behind each approach. Many new and interesting concepts are presented in this text that we hope the readers will find useful and inspiring.