I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8 ,   p p .   89 ~ 92   I SS N:  2502 - 4752 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 / i j ee cs . v 9 . i1 . p p 89 - 92     89       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Audio  Denois ing   Ba sed o n Sho rt  T i m e  F o urie r Tra n sfo r m       J . S.   Ash w in 1 N.   M a no ha ra n 2   1 Re se a rc h   S c h o lar,  De p a rtm e n o El e c tri c a a n d   El e c tr o n ics   E n g in e e rin g   (M a rin e ),   A M ET   Un iv e rsity ,   Ch e n n a i   2 Re c to r,   A M ET   Un iv e rsit y ,   Ch e n n a i       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ju l 8 ,   2 0 1 7   R ev i s ed   No v   2 0 ,   2 0 1 7   A cc ep ted   Dec   1 1 ,   2 0 1 7       T h is  p a p e p re se n ts  a   n o v e a u d io   d e - n o isin g   sc h e m e   in   a   g iv e n   sp e e c h   sig n a l.   T h e   re c o v e r y   o f   o rig in a f ro m   th e   c o m m u n ica ti o n   c h a n n e w it h o u t   a n y   n o ise   is  a   d iff icu lt   tas k .   M a n y   d e - n o isin g   tec h n iq u e h a v e   b e e n   p r o p o se d   f o th e   re m o v a o f   n o ise f ro m   a   d ig it a sig n a l.   In   th is  p a p e r,   a n   a u d io   d e - n o isi n g   tec h n iq u e   b a se d   o n   S h o rt  T im e   F o u rier  T ra n sf o r m   (S T F T is   im p le m e n ted .   T h e   p ro p o se d   a rc h it e c tu re   u se a   n o v e a p p ro a c h   to   e stim a te   e n v iro n m e n tal  n o ise   f ro m   sp e e c h   a d a p ti v e ly .   He re   o rig in a sp e e c h   sig n a ls  a re   g iv e n   a in p u sig n a l.   Us in g   A WG N,  n o ise a re   a d d e d   to   t h e   sig n a l.   T h e n   n o ise d   sig n a ls  a re   d e - n o ise d   u si n g   S T F T   tec h n iq u e s.  F i n a ll y   S ig n a to   No ise   Ra ti o   (S NR),  P e a k   S ig n a to   No i se   Ra ti o   (P S NR)  v a lu e f o n o ise d   a n d   d e - n o ise d   sig n a ls are   o b tai n e d .   K ey w o r d s :   Au d io   d e - n o i s in g   A W GN   P SNR   SNR   ST FT   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   J . S.  A s h w i n   R esear ch   Sch o lar ,   Dep ar t m e n t   o f   E lectr ical  an d   E lectr o n ics  E n g i n ee r i n g   ( Ma r i n e) ,   A ME T   Un i v er s it y ,   C h en n ai       1.   I NT RO D UCT I O N   Gen er all y   i n   t h s i g n al   p r o ce s s in g   ap p licatio n s   th e   n o i s d is tr ib u tio n   s ee m s   to   b m aj o r   p r o b lem .   T h n o n ess e n tial  s i g n a ls   ar s u p er i m p o s ed   o v er   an   u n d is t u r b ed   s ig n al.   W h en   t h r eg ar it y   o f   t h n o is e   r ed u ce s   th en   t h d en o i s in g   m et h o d s   g e m o r d if f icu l t.       2.   B ACK G RO UND   Sp ee ch   d e - r ev er b er atio n   a n d   d e - n o is i n g   u s i n g   lear n i n g   s p ec tr al  m ap p in g   is   p r ese n ted   in   [ 1 ] . Sp ec tr al  m ap p in g   is   lear n ed   d ir ec tl y   u s in g   t h tr ai n in g   o f   d ee p   n eu r al  n et w o r k s   f r o m   t h m ag n it u d s p ec tr o g r a m   o f   co n ta m i n ated   s p ee c h   to   th at  o f   h y g ie n ic  s p ee ch .   T h is   ap p r o ac h   co n s id er ab ly   a tten u ate s   t h t w i s ca u s ed   b y   r ev er b er atio n ,   as  w el l a s   b ac k g r o u n d   n o is e.   Sp ec tr al  s ca r cit y   b ased   m u lti ch an n el  a u d io   d e - n o is i n g   f o r m u latio n   i s   d escr ib ed   in   [ 2 ] .   T w o   s ta g e   m et h o d s   ar u s ed   f o r   th is   e v al u atio n   p r o b le m .   I d o es  n o n e ed   an y   d etail s   ab o u n o i s e.   T h er ar t w o   s ta g es   ar in v o l v ed f ir s s tag e   is   u s e d   to   o b tain   lin ea r   co m b i n atio n   u s i n g   t h is   a s s u m p tio n   a n d   s ec o n d   s tag e   esti m ate s   th n u m b er   o f   r e m ain in g   n o is e.   Gr ee d y   t i m e - f r eq u e n c y   s h r i n k a g b ased   s p ar s a u d io   d e - n o is i n g   is   d is c u s s ed   in   [ 3 ] .   Ma tch in g   p u r s u it  i n   th b a ck g r o u n d   o f   au d io   d e - n o i s in g   is   an al y s ed .   Facto r s   cr iti ca to   its   s u cc ess   is   id en ti f ied   u s i n g   in ter p r etin g   t h alg o r ith m   li k ea s y   s h r in k ag ap p r o ac h .   Sp ec tr al  s u b tr ac tio n   tec h n iq u e   b ased   au d io   d e - n o is in g   is   e x p lain ed   in   [ 4 ] .   A n   e f f icien ar ch itect u r in   h ar d w ar f o r   th al g o r it h m   o f   s p ec tr al  s u b tr ac tio n   is   ap p lied   to   s p ee ch   i m p r o v e m e n is   u s ed .   E n v ir o n m e n tal  n o is is   est i m ated   f r o m   s p ee ch   ad ap tiv el y .   No is s a m p le s   ar s u b tr ac ted   in   th i n p u s p ee c h   af ter   t h n o i s est i m a tio n .     T h er ar t w o   p r in cip al  b lo ck s   ar f o llo w ed   li k p h ase   b lo ck   a n d   n o is est i m a tio n - s u b tr ac tio n   b lo ck   w h ic h   ar ex ec u ted   s i m u lta n eo u s l y   ex p lo itin g   th p ar allel  lo g i b lo ck s   o f   f ield   p r o g r am m ab le  g a te  ar r a y .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8   :   89 92   90   De - n o is i n g   ap p r o ac h   b ased   o n   s tatis t ical  E m p ir ical  Mo d De co m p o s i tio n   ( E MD )   f o r   m u l ti  r ate  h ig h - r eso lu tio n   s i g n al  r ec o n s tr u c tio n   is   p r ese n ted   in   [ 5 ] .   De - n o is i n g   p r o ce d u r is   ap p lied   b ased   o n   E MD   in ter v al - th r es h o ld   to   ev er y   n o is y   lo w   r eso lu tio n   m ea s u r e m e n t.  T h en   o n l y   ca n   f i lter   th A W GN.   ST FT  an d   w a v elet  d e - n o is i n g   b ased   L in ea r   Fre q u en c y   Mo d u lated   ( L FM)   Sig n al s   Dete c t io n   i n   lo SNR   i s   e x p lain ed   i n   [ 6 ] .   I n p u s i g n als  ar s h o r t - ti m F o u r ier   tr an s f o r m ed   i n to   co h e r en i n teg r atio n   o f   f r eq u en c y - s h i f m o d el  s eq u en ce s   w i th   co m p o u n d   en v elo p es ,   ac h iev i n g   ti m e - f r eq u en c y   c u r v w h ich   i s   to   b e   p r o c ess ed   b y   w a v elet,   i n   o r d er   to   w ea k e n   th e   n o i s a n d   to   d etec L FM   s i g n a ls   ef f ec ti v el y .   T h i m p u ls e   n o is r ed u ctio n   i s   p r esen ted   a n   e f f ic ien ap p r o ac h   f o r   th r e m o v al  o f   b ip o lar   i m p u l s n o is u s i n g   m ed ia n   f ilter   [ 7 ] .   T h d en o is in g   p r o ce s s   ca n   al s o   b d o n f o r   d en o is i n g   t h U ltra s o n ic  E c h o   s i g n als  a s   i n   [ 9 ] .   E m p ir ical  m o d d ec o m p o s itio n   b ased   d en o is in g   m et h o d   f o r   h ea r s o u n d   s i g n al  an d   its   p er f o r m an ce   a n al y s is   is   d is c u s s ed   in   [ 1 0 ] .   A ls o   th d en o is i n g   p r o ce s s   ca n   al s o   b u s ed   f o r   ap p licatio n s   li k S AR   I m a g De n o is i n g   a s   in   [ 1 1 ] .       3.   P RO B L E M S   Usu al l y   w h en   t h s i g n als  ar tr an s m itted   o v er   d is tan ce   b y   an y   m ea n s   th er m a y   b s o m e   p r o b lem s   o cc u r r ed   d u to   th e   n o i s es  th at  ar af f ec ted   b y   t h m ea n s   o f   t h e n v ir o n m e n t.  So   d u t o   th is   t h er m a y   b e   n o is es   ad d ed   to   th s i g n al  w h i ch   a f f ec t s   t h i n f o r m at io n   t h at   ar s to r ed   in   it.  So   in   o r d er   to   less e n   t h n o is i n   an   ef f icie n w a y   o u r   p r o p o s ed   m et h o d s   is   in tr o d u ce d .         4.   P RO P O SE SO L UT I O N   T h p r o p o s ed   s y s te m   u s es   th ST FT   b lo ck   th r es h o ld   m et h o d .   I is   u s ed   to   d e - n o i s i n g   th a u d io   s ig n al  e f f ec t iv el y .   First  t h g i v en   i n p u s ig n al s   ar r ea d   th en   A W GN  n o is i s   u s ed   to   ad d   s o m n o is to   th e   in p u a u d io   s i g n a ls .   T h r ed u ctio n   o f   n o is i n   t h d iesel  e n g in e s   i s   ex p lai n ed   in   th E x h au s n o is r ed u ct io n   tech n iq u es  i n   d ir ec in j ec tio n   ( D. I . )   d iesel  en g in e s   [ 8 ] . T h en   th e   n o i s ed   s ig n al s   ar d e - n o i s ed   u s in g   t h is   n o v el   ST FT  tech n iq u e.     F in all y   S N R   an d   P SNR   o f   th o r ig in al  a n d   d e - n o i s ed   s ig n al s   v al u ar e   ca lcu lated .   Fi g u r 1   s h o w s   t h b lo ck   d iag r a m   o f   t h p r o p o s ed   au d io   d e - n o is in g   te ch n iq u e.       5.   M E T H O DO L O G Y   5 . 1 .   Sh o rt   T i m F o urier  T ra ns f o r m   T h ST F T   is   also   ca lled   as  s h o r t - ter m   Fo u r ier   tr an s f o r m   b ec au s it  i s   Fo u r ier - r elate d   tr an s f o r m   to   d eter m in th s i n u s o id al  f r eq u en c y   a n d   p h ase   co n te n o f   l o ca s ec tio n s   o f   s i g n al.   L o n g er   t i m e   s i g n a is   d iv id ed   in to   s h o r te r   s e g m e n t s   w h i le  co m p u ti n g   ST FT   in   p r ac tice  an d   th e n   ca lcu la tes  th e   Fo u r ier   tr a n s f o r m   in d iv id u all y   o n   ev er y   s h o r ter   s eg m e n t.           Fig u r e   1 .   B lo ck   Diag r a m   o f   t h P r o p o s ed   A u d io   De - No is in g   S y s te m     Au d io   I n p u Sig n al       A W GN  No is e   Den o is ed   Si g n a l   B lo ck   T h r esh o ld in g   u s i n g   ST FT       C o m p u te  SN R   &   P SNR     Au d io   Ou tp u Sig n al   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci   I SS N:  2502 - 4752     A u d io   Den o is in g   B a s ed   o n   S h o r t Time  F o u r ier Tr a n s fo r m   ( J . S .   A s h w in )   91   T h is   r ev ea ls   th Fo u r ier   s p ec tr u m   o n   e v er y   s h o r ter   s eg m e n t.  On t h en   u s u all y   p lo ts   t h v ar y i n g   s p ec tr a   as a   ti m f u n ctio n .   Fig u r 2   s h o w s   t h ex a m p le  o f   S T F T .       Fig u r e   2 .   ST F T   Diag r a m       6.   RE SU L T S & D I SCU SS I O N S   T h p er f o r m a n ce   o f   t h p r o p o s ed   s y s te m   f o r   d ig ital  a u d io   d e - n o i s in g   u s i n g   ST FT   m et h o d   h as  d o n e.   T h p r o p o s ed   ar ch itectu r u s es  n o v el  ap p r o ac h   to   es ti m ate  en v ir o n m en tal  n o is f r o m   s p ee ch   ad ap ti v el y .   Her o r ig in al  s p ee ch   s ig n al s   ar g iv e n   as  in p u s i g n al.   Usi n g   A W GN,   n o is es  ar ad d ed   to   th s ig n al.   T h e n   n o is ed   s i g n als  ar d e - n o is ed   u s i n g   ST FT   tech n iq u e s .   Fi n al l y   SN R ,   P SNR   v al u es   f o r   n o is ed   an d   d e - n o i s ed   s ig n al s   ar o b tain ed .           Fig u r 3 .   No is y   Si g n al  u s in g   A W GN        Fig u r 4 .   De - No is ed   A u d io   Si g n al  u s in g   ST FT         Fig u r 2   s h o w s   t h n o is ed   s ig n a w h ic h   w e   u s ed .   Her t h n o is es   w er ad d ed   u s in g   ad d   w h it e   Gau s s ia n   n o is m eth o d   w ith   SNR   r ate.   Fig u r 3   s h o w s   th e   d e - n o is ed   o u tp u a u d io   s ig n a l.  T h d e - n o is i n g   is   b ased   o n   ST F T   w i th   b lo ck   t h r esh o ld   m et h o d   an d   h a n n in g   w i n d o w       7.   CO NCLU SI O N   I n   th is   p ap er ,   ST FT   h as  b ee n   p r o p o s ed   to   d e - n o is a n   a u d io   s ig n al  f r o m   t h g i v en   in p u s i g n al.   Fig u r 4   s h o w s   t h d e - n o is ed   au d io   s ig n al  u s i n g   ST FT   m e th o d .   Fin all y   P SNR   o f   t h i s   p r o p o s ed   m eth o d   is   b etter   w h i le  co m p ar ed   to   ex is ti n g   m et h o d .   T h r esu lts   i n d icate   th at  t h is   p er f o r m s   b etter   th an   t h o th er   d is tr ib u tio n s .   T h f u t u r s co p o f   th i s   p ap er   is   d esig n i n g   b etter   alg o r ith m   w it h   b etter   f ea t u r es.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
    I SS N : 2502 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l 9 ,   No .   1 J an u ar y   201 8   :   89 92   92   RE F E R E NC E S   [1 ]   Ha n   K,  W a n g   Y,  W a n g   D,  W o o d W S ,   M e rk I,   Zh a n g   T .   L e a rn in g   sp e c tral  m a p p in g   f o sp e e c h   d e re v e rb e ra ti o n   a n d   d e n o isi n g .   IEE E   T ra n sa c ti o n s o n   A u d io ,   S p e e c h ,   a n d   L a n g u a g e   Pro c e ss in g .   2 0 1 5 ;   2 3 (6 ) :   9 8 2 - 9 9 2 .   [2 ]   Ba y ra m   I .   A   m u lt ich a n n e a u d i o   d e n o isi n g   f o r m u latio n   b a se d   o n   sp e c tral  sp a rsit y .   IEE E/ ACM   T r a n sa c ti o n o n   Au d i o ,   S p e e c h   a n d   L a n g u a g e   Pr o c e ss in g .   2 0 1 5 2 3 ( 1 2 ) 2 2 7 2 - 2 2 8 5 .   [3 ]   Bh a tt a c h a ry a   G ,   De p a ll e   P S p a rs e   d e n o isin g   o a u d io   b y   g re e d y   ti me - fre q u e n c y   sh rin k a g e .   IE E In tern a ti o n a l   Co n f e re n c e   o n   A c o u stics ,   S p e e c h   a n d   S ig n a P r o c e ss in g .   2 0 1 4 :   2 8 9 8 - 2 9 0 2 .     [4 ]   Biswa T ,   P a C,   M a n d a S B,   C h a k ra b a rt A .   Au d io   d e - n o isi n g   b y   sp e c tra su b tra c ti o n   tec h n i q u e   imp lem e n ted   o n   re c o n fi g u ra b le h a r d wa re .   IE EE   S e v e n th   In tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   Co n tem p o ra r y   Co m p u ti n g 2 0 1 4 :   2 3 6 - 2 4 1 .   [5 ]   Uk te  A ,   Kiz il k a y a   A ,   El b M D S ta ti stica l   mu l ti ra te h ig h - re so lu ti o n   sig n a re c o n stru c ti o n   u si n g   th e   e mp irica mo d e   d e c o mp o sit io n   b a se d   d e n o isi n g   a p p ro a c h .   IEE I n tern a ti o n a C o n f e re n c e   o n   A p p li e d   El e c tro n ics .   2 0 1 4 :   3 0 3 - 3 0 6 .   [6 ]   Yu   D,  Jin z h e n   W ,   S h a o y in g   S ,   Zen g p in g   C.   De tec ti o n   o L FM   sig n a ls  in   l o S N b a se d   o n   S T FT   a n d   w a v e let   d e n o isi n g .   IEE E   In ter n a ti o n a Co n f e re n c e   o n   A u d io ,   L a n g u a g e   a n d   Im a g e   P ro c e ss in g .   2 0 1 4 :   9 2 1 - 9 2 5 .   [7 ]   Ka d a li   KS,   Ra jaji  L .   A n   e ff ici e n a p p ro a c h   f o th e   re m o v a o f   b i p o lar  im p u lse   n o ise   u sin g   m e d ia n   f il ter.   In d i a n   J o u rn a o S c ien c e   a n d   T e c h n o l o g y .   2 0 1 5 ;   8 (1 3 ).   [8 ]   S u n d a ra   Ra m a n   R,   S a n k a ra   N a ra y a n a n ,   G ,   M a n o h a ra n   N.  Ex h a u st  n o ise   re d u c ti o n   tec h n i q u e in   d irec in jec ti o n   (D.I. d ies e e n g in e s,   I n ter n a ti o n a J o u rn a o A p p li e d   E n g in e e rin g   Res e a rc h .   2 0 1 4 9 ( 1 8 ) 3 9 4 9 - 3 9 5 4 .   [9 ]   M ish ra   S .   Ca sc a d e   c o m b in a ti o n   o f   w a v e let  a n d   a d a p t iv e   f il ter  f o n o ise   c a n c e ll a ti o n .   I n ter n a ti o n a l   jo u rn a o f   a d v a n c e s in   si g n a a n d   ima g e   sc ien c e s. 2 0 1 6 ;   2 ( 2 ):   2 1 - 2 6 .   [1 0 ]   M o h a m m a d M HD .   Im p ro v e d   De n o isi n g   M e th o d   f o Ultras o n ic  Ec h o   w it h   M o th e W a v e let  Op ti m iz a ti o n   a n d   Be st - Ba sis S e lec ti o n .   I n ter n a t io n a l   J o u rn a o El e c trica l   a n d   C o mp u ter   En g i n e e rin g . 2 0 1 6 ;   6 ( 6 ):  2 7 4 2 - 2 7 5 4 .   [1 1 ]   S a lm a n   A H,  A h m a d N,  M e n g k o   R,   L a n g A Z,   M e n g k o   T L .   Em p iri c a M o d e   De c o m p o siti o n   (EM D)  Ba se d   De n o isin g   M e th o d   f o He a rt  S o u n d   S ig n a a n d   Its  P e rf o rm a n c e   An a ly sis.   In ter n a ti o n a J o u rn a o El e c trica a n d   Co mp u ter   E n g in e e rin g .   2 0 1 6 ;   6 ( 5 ):   2 1 9 7 - 2 2 0 4 .   [1 2 ]   S u b ra m a n y a m   M V ,   P ra sa d   G .   Ne w   A p p ro a c h   f o S A I m a g e   D e n o isin g .   I n ter n a ti o n a J o u rn a o f   El e c trica a n d   Co mp u ter   E n g in e e rin g .   2 0 1 5 ;   5 (5 ):   9 8 4 - 9 9 1 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.