使用多个麦克风进行语音增强的主要优点是，可以使用空间滤波来补充节奏光谱处理。在传统的环境中，通常单独执行线性空间滤波（波束形成）和单通道后过滤。相比之下，采用深层神经网络（DNN）有一种趋势来学习联合空间和速度 - 光谱非线性滤波器，这意味着对线性处理模型的限制以及空间和节奏单独处理的限制光谱信息可能可以克服。但是，尚不清楚导致此类数据驱动的过滤器以良好性能进行多通道语音增强的内部机制。因此，在这项工作中，我们通过仔细控制网络可用的信息源（空间，光谱和时间）来分析由DNN实现的非线性空间滤波器的性质及其与时间和光谱处理的相互依赖性。我们确认了非线性空间处理模型的优越性，该模型在挑战性的扬声器提取方案中优于Oracle线性空间滤波器，以低于0.24的POLQA得分，较少数量的麦克风。我们的分析表明，在特定的光谱信息中应与空间信息共同处理，因为这会提高过滤器的空间选择性。然后，我们的系统评估会导致一个简单的网络体系结构，该网络体系结构在扬声器提取任务上的最先进的网络体系结构优于0.22 POLQA得分，而CHIME3数据上的POLQA得分为0.32。

采用深层神经网络（DNN）直接学习多通道语音增强的过滤器，这可能是将线性空间过滤器与独立的节奏光谱后过滤器相结合的传统方法的两个关键优势：1）非线性空间过滤器克服源自线性处理模型的潜在限制和2）空间和速度光谱信息的关节处理可以利用不同信息来源之间的相互依赖性。最近提出了各种基于DNN的非线性过滤器，报告了良好的增强性能。但是，对于将网络体系结构设计变成机会游戏的内部机制知之甚少。因此，在本文中，我们执行实验，以更好地了解基于DNN的非线性过滤器对空间，光谱和时间信息的内部处理。一方面，我们在艰难的语音提取方案中的实验证实了非线性空间滤波的重要性，该空间过滤的重要性超过了Oracle线性空间滤波器，高于0.24 POLQA得分。另一方面，我们证明了联合处理导致较大的性能差距，除了空间信息之外，在利用光谱与时间信息的网络体系结构之间得分为0.4 POLQA得分。

In a scenario with multiple persons talking simultaneously, the spatial characteristics of the signals are the most distinct feature for extracting the target signal. In this work, we develop a deep joint spatial-spectral non-linear filter that can be steered in an arbitrary target direction. For this we propose a simple and effective conditioning mechanism, which sets the initial state of the filter's recurrent layers based on the target direction. We show that this scheme is more effective than the baseline approach and increases the flexibility of the filter at no performance cost. The resulting spatially selective non-linear filters can also be used for speech separation of an arbitrary number of speakers and enable very accurate multi-speaker localization as we demonstrate in this paper.

在本文中，我们介绍了在单个神经网络中执行同时扬声器分离，DERE失眠和扬声器识别的盲言语分离和DERERATERATION（BSSD）网络。扬声器分离由一组预定义的空间线索引导。通过使用神经波束成形进行DERERATERATION，通过嵌入向量和三联挖掘来辅助扬声器识别。我们介绍了一种使用复值神经网络的频域模型，以及在潜伏空间中执行波束成形的时域变体。此外，我们提出了一个块在线模式来处理更长的录音，因为它们在会议场景中发生。我们在规模独立信号方面评估我们的系统，以失真率（SI-SI-SIS），字错误率（WER）和相等的错误率（eer）。

最近在各种语音域应用中提出了卷积增强的变压器（构象异构体），例如自动语音识别（ASR）和语音分离，因为它们可以捕获本地和全球依赖性。在本文中，我们提出了一个基于构型的度量生成对抗网络（CMGAN），以在时间频率（TF）域中进行语音增强（SE）。发电机使用两阶段构象体块编码大小和复杂的频谱图信息，以模拟时间和频率依赖性。然后，解码器将估计分解为尺寸掩模的解码器分支，以滤除不需要的扭曲和复杂的细化分支，以进一步改善幅度估计并隐式增强相信息。此外，我们还包括一个度量歧视器来通过优化相应的评估评分来减轻度量不匹配。客观和主观评估表明，与三个语音增强任务（DeNoising，dereverberation和Super-Losity）中的最新方法相比，CMGAN能够表现出卓越的性能。例如，对语音库+需求数据集的定量降解分析表明，CMGAN的表现优于以前的差距，即PESQ为3.41，SSNR为11.10 dB。

Deep neural networks (DNN) techniques have become pervasive in domains such as natural language processing and computer vision. They have achieved great success in these domains in task such as machine translation and image generation. Due to their success, these data driven techniques have been applied in audio domain. More specifically, DNN models have been applied in speech enhancement domain to achieve denosing, dereverberation and multi-speaker separation in monaural speech enhancement. In this paper, we review some dominant DNN techniques being employed to achieve speech separation. The review looks at the whole pipeline of speech enhancement from feature extraction, how DNN based tools are modelling both global and local features of speech and model training (supervised and unsupervised). We also review the use of speech-enhancement pre-trained models to boost speech enhancement process. The review is geared towards covering the dominant trends with regards to DNN application in speech enhancement in speech obtained via a single speaker.

频域神经波束形成器是最近多通道语音分离模型的主流方法。尽管有明确定义的行为和有效性，但这种频域波束形成器仍然具有有界Oracle性能的局限性以及为复值操作设计适当网络的困难。在本文中，我们提出了一个时域广义维纳滤波器（TD-GWF），传统频域波束形成器的扩展，具有更高的Oracle性能，并且仅涉及实际的操作。我们还提供关于TD-GWF如何连接到传统频域波束形成器的讨论。实验结果表明，通过在最近提出的连续神经波束形成管道中取代TD-GWF的频域波线形成器，可以实现显着性能改进。

最近，基于扩散的生成模型已引入语音增强的任务。干净的语音损坏被建模为固定的远期过程，其中逐渐添加了越来越多的噪声。通过学习以嘈杂的输入为条件的迭代方式扭转这一过程，可以产生干净的语音。我们以先前的工作为基础，并在随机微分方程的形式主义中得出训练任务。我们对基础分数匹配目标进行了详细的理论综述，并探索了不同的采样器配置，以解决测试时的反向过程。通过使用自然图像生成文献的复杂网络体系结构，与以前的出版物相比，我们可以显着提高性能。我们还表明，我们可以与最近的判别模型竞争，并在评估与培训不同的语料库时获得更好的概括。我们通过主观的听力测试对评估结果进行补充，其中我们提出的方法是最好的。此外，我们表明所提出的方法在单渠道语音覆盖中实现了出色的最新性能。我们的代码和音频示例可在线获得，请参见https://uhh.de/inf-sp-sgmse

扬声器日流是一个标签音频或视频录制的任务，与扬声器身份或短暂的任务标记对应于扬声器标识的类，以识别“谁谈到何时发表讲话”。在早期，对MultiSpeaker录音的语音识别开发了扬声器日益衰退算法，以使扬声器自适应处理能够实现扬声器自适应处理。这些算法还将自己的价值作为独立应用程序随着时间的推移，为诸如音频检索等下游任务提供特定于扬声器的核算。最近，随着深度学习技术的出现，这在讲话应用领域的研究和实践中引起了革命性的变化，对扬声器日益改善已经进行了快速进步。在本文中，我们不仅审查了扬声器日益改善技术的历史发展，而且还审查了神经扬声器日益改善方法的最新进步。此外，我们讨论了扬声器日复速度系统如何与语音识别应用相结合，以及最近深度学习的激增是如何引领联合建模这两个组件互相互补的方式。通过考虑这种令人兴奋的技术趋势，我们认为本文对社区提供了有价值的贡献，以通过巩固具有神经方法的最新发展，从而促进更有效的扬声器日益改善进一步进展。

本文介绍了增强现实耳机的嘈杂语音识别，该耳机有助于在真实的多方对话环境中进行口头交流。在模拟环境中积极研究的一种主要方法是，基于以监督方式训练的深神经网络（DNNS），依次执行语音增强和自动语音识别（ASR）。但是，在我们的任务中，由于培训和测试条件与用户的头部移动之间的不匹配，因此这种预处理的系统无法正常工作。为了仅增强目标扬声器的话语，我们基于基于DNN的语音掩码估计器使用束构造，该估计量可以适应地提取与头部相关特定方向相对应的语音组件。我们提出了一种半监督的适应方法，该方法使用带有地面真实转录和嘈杂的语音信号的干净语音信号在运行时共同更新蒙版估计器和ASR模型，并具有高度固定的估计转录。使用最先进的语音识别系统的比较实验表明，所提出的方法显着改善了ASR性能。

Single-channel, speaker-independent speech separation methods have recently seen great progress. However, the accuracy, latency, and computational cost of such methods remain insufficient. The majority of the previous methods have formulated the separation problem through the time-frequency representation of the mixed signal, which has several drawbacks, including the decoupling of the phase and magnitude of the signal, the suboptimality of time-frequency representation for speech separation, and the long latency in calculating the spectrograms. To address these shortcomings, we propose a fully-convolutional time-domain audio separation network (Conv-TasNet), a deep learning framework for end-to-end time-domain speech separation. Conv-TasNet uses a linear encoder to generate a representation of the speech waveform optimized for separating individual speakers. Speaker separation is achieved by applying a set of weighting functions (masks) to the encoder output. The modified encoder representations are then inverted back to the waveforms using a linear decoder. The masks are found using a temporal convolutional network (TCN) consisting of stacked 1-D dilated convolutional blocks, which allows the network to model the long-term dependencies of the speech signal while maintaining a small model size. The proposed Conv-TasNet system significantly outperforms previous time-frequency masking methods in separating two-and three-speaker mixtures. Additionally, Conv-TasNet surpasses several ideal time-frequency magnitude masks in two-speaker speech separation as evaluated by both objective distortion measures and subjective quality assessment by human listeners. Finally, Conv-TasNet has a significantly smaller model size and a shorter minimum latency, making it a suitable solution for both offline and real-time speech separation applications. This study therefore represents a major step toward the realization of speech separation systems for real-world speech processing technologies.

Single-channel deep speech enhancement approaches often estimate a single multiplicative mask to extract clean speech without a measure of its accuracy. Instead, in this work, we propose to quantify the uncertainty associated with clean speech estimates in neural network-based speech enhancement. Predictive uncertainty is typically categorized into aleatoric uncertainty and epistemic uncertainty. The former accounts for the inherent uncertainty in data and the latter corresponds to the model uncertainty. Aiming for robust clean speech estimation and efficient predictive uncertainty quantification, we propose to integrate statistical complex Gaussian mixture models (CGMMs) into a deep speech enhancement framework. More specifically, we model the dependency between input and output stochastically by means of a conditional probability density and train a neural network to map the noisy input to the full posterior distribution of clean speech, modeled as a mixture of multiple complex Gaussian components. Experimental results on different datasets show that the proposed algorithm effectively captures predictive uncertainty and that combining powerful statistical models and deep learning also delivers a superior speech enhancement performance.

我们提出了一个单阶段的休闲波形到波形多通道模型，该模型可以根据动态的声学场景中的广泛空间位置分离移动的声音源。我们将场景分为两个空间区域，分别包含目标和干扰声源。该模型经过训练有素的端到端，并隐含地进行空间处理，而没有基于传统处理或使用手工制作的空间特征的任何组件。我们在现实世界数据集上评估了所提出的模型，并表明该模型与Oracle Beamformer的性能匹配，然后是最先进的单渠道增强网络。

在本文中，提出了一种用于加权预测误差（WPE）方法的Kalman滤波变体的神经网络增强算法。滤波器随机变化是通过使用过滤器残留误差和信号特性端对端的深神经网络（DNN）预测的。提出的框架允许在类似于Whamr！的单渠道嘈杂的混响数据集上进行稳健的编织。当目标语音功率频谱密度不完全了解并且观察值嘈杂时，Kalman过滤WPE仅预测剩余误差的滤波器变化时，才会在增强信号中引入失真。提出的方法通过以数据驱动的方式纠正滤波器变化估计来避免这些扭曲，从而将方法的鲁棒性增加到噪声方案。此外，与DNN支持的递归最小二乘正方形变体相比，它产生了强烈的脊椎和脱氧性能，尤其是对于高度嘈杂的输入。

我们研究了在不利环境中学习强大声学模型的问题，其特征是训练和测试条件之间存在显着不匹配。这个问题对于需要在看不见的环境中表现良好的语音识别系统的部署至关重要。首先，我们从理论上将数据增强表征为笼子风险最小化的实例，该实例旨在通过替换在输入空间上定义经验密度的三角洲函数来改善培训期间的风险估计，并具有近似值的近似值。培训样品。更具体地说，我们假设可以使用高斯人的混合物来近似以训练样品为中心的当地社区，并从理论上证明这可以将强大的电感偏置纳入学习过程。然后，我们通过数据增强方案隐式地指定各个混合物组件，旨在解决声学模型中伪造相关性的常见来源。为了避免由于信息丢失而引起的鲁棒性的潜在混杂影响，这与标准特征提取技术（例如Fbank和MFCC功能）有关，我们重点关注基于波形的设置。我们的经验结果表明，该方法可以推广到看不见的噪声条件，与使用标准风险最小化原则进行训练相比，分布外概括的相对改善150％。此外，结果证明了相对于使用旨在匹配测试话语特征的训练样本的模型，相对于模型的竞争性能。

低成本毫米波（MMWAVE）通信和雷达设备的商业可用性开始提高消费市场中这种技术的渗透，为第五代（5G）的大规模和致密的部署铺平了道路（5G） - 而且以及6G网络。同时，普遍存在MMWAVE访问将使设备定位和无设备的感测，以前所未有的精度，特别是对于Sub-6 GHz商业级设备。本文使用MMWAVE通信和雷达设备在基于设备的定位和无设备感应中进行了现有技术的调查，重点是室内部署。我们首先概述关于MMWAVE信号传播和系统设计的关键概念。然后，我们提供了MMWaves启用的本地化和感应方法和算法的详细说明。我们考虑了在我们的分析中的几个方面，包括每个工作的主要目标，技术和性能，每个研究是否达到了一定程度的实现，并且该硬件平台用于此目的。我们通过讨论消费者级设备的更好算法，密集部署的数据融合方法以及机器学习方法的受过教育应用是有前途，相关和及时的研究方向的结论。

免费可用且易于使用的音频编辑工具使执行音频剪接变得直接。可以通过结合同一人的各种语音样本来说服伪造。在考虑错误信息时，在公共部门都很重要，并且在法律背景下以验证证据的完整性很重要。不幸的是，用于音频剪接的大多数现有检测算法都使用手工制作的功能并做出特定的假设。但是，刑事调查人员经常面临来自未知特征不明的来源的音频样本，这增加了对更普遍适用的方法的需求。通过这项工作，我们的目标是朝着不受限制的音频剪接检测迈出第一步，以满足这一需求。我们以可能掩盖剪接的后处理操作的形式模拟各种攻击方案。我们提出了一个用于剪接检测和定位的变压器序列到序列（SEQ2SEQ）网络。我们的广泛评估表明，所提出的方法的表现优于现有的剪接检测方法[3，10]以及通用网络效率网络[28]和regnet [25]。

我们考虑了双耳应用的音频语音分离问题，例如耳机和助听器。虽然当今的神经网络的表现非常出色（用2美元的麦克风分开$ 4+$来源），但他们假设已知或固定的最大数量来源，K。和人头形。本文打算放松这两个约束，而牺牲问题定义的略有改变。我们观察到，当接收到的混合物包含过多的来源时，将它们逐个区域分开，即将信号混合物与用户头部周围的每个圆锥形扇区隔离。这需要学习每个区域的细粒空间特性，包括人头施加的信号扭曲。我们提出了一个两阶段的自我监督框架，在该框架中，预处理耳机中听到声音以提取相对清洁的个性化信号，然后将其用于训练区域分离模型。结果表明表现出色的表现，强调了个性化在通用监督方法上的重要性。 （在我们的项目网站上可用的音频样本：https：//uiuc-earable-computing.github.io/binaural/。我们相信，我们相信此结果可以帮助现实世界中的应用程序，以选择性听力，消除噪音和音频增强现实。

从语音音频中删除背景噪音一直是大量研究和努力的主题，尤其是由于虚拟沟通和业余声音录制的兴起，近年来。然而，背景噪声并不是唯一可以防止可理解性的不愉快干扰：混响，剪裁，编解码器工件，有问题的均衡，有限的带宽或不一致的响度同样令人不安且无处不在。在这项工作中，我们建议将言语增强的任务视为一项整体努力，并提出了一种普遍的语音增强系统，同时解决了55种不同的扭曲。我们的方法由一种使用基于得分的扩散的生成模型以及一个多分辨率调节网络，该网络通过混合密度网络进行增强。我们表明，这种方法在专家听众执行的主观测试中大大优于艺术状态。我们还表明，尽管没有考虑任何特定的快速采样策略，但它仅通过4-8个扩散步骤就可以实现竞争性的目标得分。我们希望我们的方法论和技术贡献都鼓励研究人员和实践者采用普遍的语音增强方法，可能将其作为一项生成任务。

设备方向听到需要从给定方向的音频源分离，同时实现严格的人类难以察觉的延迟要求。虽然神经网络可以实现比传统的波束形成器的性能明显更好，但所有现有型号都缺乏对计算受限的可穿戴物的低延迟因果推断。我们展示了一个混合模型，将传统的波束形成器与定制轻质神经网络相结合。前者降低了后者的计算负担，并且还提高了其普遍性，而后者旨在进一步降低存储器和计算开销，以实现实时和低延迟操作。我们的评估显示了合成数据上最先进的因果推断模型的相当性能，同时实现了模型尺寸的5倍，每秒计算的4倍，处理时间减少5倍，更好地概括到真实的硬件数据。此外，我们的实时混合模型在为低功耗可穿戴设备设计的移动CPU上运行8毫秒，并实现17.5毫秒的端到端延迟。