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 t  o f  El e c tri c a l  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 r  p re se n ts  a   n o v e l  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 l  f ro m   th e   c o m m u n ica ti o n   c h a n n e l  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 s  h a v e   b e e n   p r o p o se d   f o r  th e   re m o v a l  o f   n o ise s  f ro m   a   d ig it a l  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 s  a   n o v e l  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 l  sp e e c h   sig n a ls  a re   g iv e n   a s  in p u t  sig n a l.   Us in g   A WG N,  n o ise s  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 l  to   No ise   Ra ti o   (S NR),  P e a k   S ig n a l  to   No i se   Ra ti o   (P S NR)  v a lu e s  f o r  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 t  ©   2 0 1 8   In stit u te o f  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 l  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 e  s i g n al   p r o ce s s in g   ap p licatio n s   th e   n o i s e  d is tr ib u tio n   s ee m s   to   b e  a  m aj o r   p r o b lem .   T h e  n o n ess e n tial  s i g n a ls   ar e  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 e  r eg ar it y   o f   t h e  n o is e   r ed u ce s   th en   t h e  d en o i s in g   m et h o d s   g e t  m o r e  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 e  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 e  m ag n it u d e  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 e  t w i s t  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 e  u s ed   f o r   th is   e v al u atio n   p r o b le m .   I t  d o es  n o t  n e ed   an y   d etail s   ab o u t  n o i s e.   T h er e  ar e  t w o   s ta g es   ar e  in v o l v ed :  f ir s t  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 e  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 e  b ased   s p ar s e  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 e  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 l  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 e  alg o r ith m   li k e  ea s y   s h r in k ag e  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 t  ar ch itect u r e  in   h ar d w ar e  f o r   th e  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 t  is   u s ed .   E n v ir o n m e n tal  n o is e  is   est i m ated   f r o m   s p ee ch   ad ap tiv el y .   No is e  s a m p le s   ar e  s u b tr ac ted   in   th e  i n p u t  s p ee c h   af ter   t h e  n o i s e  est i m a tio n .     T h er e  ar e  t w o   p r in cip al  b lo ck s   ar e  f o llo w ed   li k e  p h ase   b lo ck   a n d   n o is e  est i m a tio n - s u b tr ac tio n   b lo ck   w h ic h   ar e  ex ec u ted   s i m u lta n eo u s l y   ex p lo itin g   th e  p ar allel  lo g i c  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 e  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 e  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 e  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 w  SNR   i s   e x p lain ed   i n   [ 6 ] .   I n p u t  s i g n als  ar e  s h o r t - ti m e  F o u r ier   tr an s f o r m ed   i n to   co h e r en t  i n teg r atio n   o f   f r eq u en c y - s h i f t  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   a  ti m e - f r eq u en c y   c u r v e  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 e  a n d   to   d etec t  L FM   s i g n a ls   ef f ec ti v el y .   T h e  i m p u ls e   n o is e  r ed u ctio n   i s   p r esen ted   a n   e f f ic ien t  ap p r o ac h   f o r   th e  r e m o v al  o f   b ip o lar   i m p u l s e  n o is e  u s i n g   m ed ia n   f ilter   [ 7 ] .   T h e  d en o is in g   p r o ce s s   ca n   al s o   b e  d o n e  f o r   d en o is i n g   t h e  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 e  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 t  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 e  d en o is i n g   p r o ce s s   ca n   al s o   b e  u s ed   f o r   ap p licatio n s   li k e  S AR   I m a g e  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 e  s i g n als  ar e  tr an s m itted   o v er   a  d is tan ce   b y   an y   m ea n s   th er e  m a y   b e  s o m e   p r o b lem s   o cc u r r ed   d u e  to   th e   n o i s es  th at  ar e  af f ec ted   b y   t h e  m ea n s   o f   t h e  e n v ir o n m e n t.  So   d u e  t o   th is   t h er e  m a y   b e   n o is es   ad d ed   to   th e  s i g n al  w h i ch   a f f ec t s   t h e  i n f o r m at io n   t h at   ar e  s to r ed   in   it.  So   in   o r d er   to   less e n   t h e  n o is e  i n   an   ef f icie n t  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 D  SO L UT I O N   T h e  p r o p o s ed   s y s te m   u s es   th e  ST FT   b lo ck   th r es h o ld   m et h o d .   I t  is   u s ed   to   d e - n o i s i n g   th e  a u d io   s ig n al  e f f ec t iv el y .   First  t h e  g i v en   i n p u t  s ig n al s   ar e  r ea d   th en   A W GN  n o is e  i s   u s ed   to   ad d   s o m e  n o is e  to   th e   in p u t  a u d io   s i g n a ls .   T h e  r ed u ctio n   o f   n o is e  i n   t h e  d iesel  e n g in e s   i s   ex p lai n ed   in   th e  E x h au s t  n o is e  r ed u ct io n   tech n iq u es  i n   d ir ec t  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 e  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 e  o r ig in al  a n d   d e - n o i s ed   s ig n al s   v al u e  ar e   ca lcu lated .   Fi g u r e  1   s h o w s   t h e  b lo ck   d iag r a m   o f   t h e  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 e  F o urier  T ra ns f o r m   T h e  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 e  it  i s   a  Fo u r ier - r elate d   tr an s f o r m   to   d eter m in e  th e  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 t  o f   l o ca l  s ec tio n s   o f   a  s i g n al.   L o n g er   t i m e   s i g n a l  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 e  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 t  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 t  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 e  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 e  t h en   u s u all y   p lo ts   t h e  v ar y i n g   s p ec tr a   as a   ti m e  f u n ctio n .   Fig u r e  2   s h o w s   t h e  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 e  p er f o r m a n ce   o f   t h e  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 e  p r o p o s ed   ar ch itectu r e  u s es  a  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 e  f r o m   s p ee ch   ad ap ti v el y .   Her e  o r ig in al  s p ee ch   s ig n al s   ar e  g iv e n   as  in p u t  s i g n al.   Usi n g   A W GN,   n o is es  ar e  ad d ed   to   th e  s ig n al.   T h e n   n o is ed   s i g n als  ar e  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 e  o b tain ed .           Fig u r e  3 .   No is y   Si g n al  u s in g   A W GN        Fig u r e  4 .   De - No is ed   A u d io   Si g n al  u s in g   ST FT         Fig u r e  2   s h o w s   t h e  n o is ed   s ig n a l  w h ic h   w e   u s ed .   Her e  t h e  n o is es   w er e  ad d ed   u s in g   ad d   w h it e   Gau s s ia n   n o is e  m eth o d   w ith   SNR   r ate.   Fig u r e  3   s h o w s   th e   d e - n o is ed   o u tp u t  a u d io   s ig n a l.  T h e  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 e  a n   a u d io   s ig n al  f r o m   t h e  g i v en   in p u t  s i g n al.   Fig u r e  4   s h o w s   t h e  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 e  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 e  o th er   d is tr ib u tio n s .   T h e  f u t u r e  s co p e  o f   th i s   p ap er   is   d esig n i n g   a  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 s  W S ,   M e rk s  I,   Zh a n g   T .   L e a rn in g   sp e c tral  m a p p in g   f o r  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 l  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 s  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 f  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 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 l  P r o c e ss in g .   2 0 1 4 :   2 8 9 8 - 2 9 0 2 .     [4 ]   Biswa s  T ,   P a l  C,   M a n d a l  S B,   C h a k ra b a rt i  A .   Au d io   d e - n o isi n g   b y   sp e c tra l  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 l  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 i  M D .  S ta ti stica l   mu l ti ra te h ig h - re so lu ti o n   sig n a l  re c o n stru c ti o n   u si n g   th e   e mp irica l  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 E  I n tern a ti o n a l  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 f  L FM   sig n a ls  in   l o w  S N R  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 l  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 t  a p p ro a c h   f o r  th e   re m o v a l  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 l  o f  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 s  in   d irec t  in jec ti o n   (D.I. )  d ies e l  e n g in e s,   I n ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f  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 r  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 l  o f   a d v a n c e s in   si g n a l  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 i  M HD .   Im p ro v e d   De n o isi n g   M e th o d   f o r  Ultras o n ic  Ec h o   w it h   M o th e r  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 l  o f  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 i  N,  M e n g k o   R,   L a n g i  A Z,   M e n g k o   T L .   Em p iri c a l  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 r  He a rt  S o u n d   S ig n a l  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 l  J o u rn a l  o f  El e c trica l  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 .   A  Ne w   A p p ro a c h   f o r  S A R  I m a g e   D e n o isin g .   I n ter n a ti o n a l  J o u rn a l  o f   El e c trica l  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.