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<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd"> <html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gbk" /> <meta http-equiv="X-UA-Compatible" /> <title>清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！-科技新闻-人工智能实验室AiLab-中国人工智能网-Powered by AiLab.cn</title> <meta name="keywords" content="tiger,清华大学,语音,清华,时域,算法,模型,机器之心,"/> <meta name="description" content="AIxiv专栏是机器之心发布学术、技术内容的栏目。过去数年，机器之心AIxiv专栏接收报道了2000多篇内容，覆盖全球各大高校与企业的顶级实验室，有效促进了学术交流与传播。如果您有优秀的工作想要分享，欢迎投稿或者联系报道。投稿邮箱：liyazhou@jiqizhixin.com；zhaoyunfeng@jiqizhixin.com在嘈杂的环境中，人类能够专注于特定的语音信号，这种现象被称为「鸡尾酒会效应」。对 ..."/> <meta http-equiv="Cache-Control" content="no-transform"/> <meta http-equiv="Cache-Control" content="no-siteapp"/> <link rel="canonical" href="https://ailab.cn/20250217155877_1/"> <link href="https://ailab-static.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/metro/css/reset.css" rel="stylesheet" type="text/css" /> <link 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<p>在嘈杂的环境中，人类能够专注于特定的语音信号，这种现象被称为「鸡尾酒会效应」。对于机器来说，如何从混合的音频信号中准确分离出不同的声源是一个重要的挑战。<br/></p> <p>语音分离（Speech Separation）能够有效提高语音识别的准确性，通常作为识别的前置步骤。因此，语音分离模型不仅需要在真实音频上输出分离良好的结果，同时还要满足低延迟的需求。<br/></p> <p>近年来，深度学习在语音分离任务中的应用受到了广泛关注。尽管许多高性能的语音分离方法被提出，但仍有两个关键问题未能得到充分解决：一是许多模型计算复杂度太高，未充分考虑实际应用场景的需求；二是常用的语音分离数据集与真实场景存在较大差距，导致模型在真实数据上的泛化能力不足。<br/></p> <p>为了解决这些问题，清华大学的研究团队设计了一种名为 TIGER（Time-frequency Interleaved Gain Extraction and Reconstruction network）的轻量级语音分离模型，并提出了一个新的数据集 EchoSet，旨在更真实地模拟复杂声学环境中的语音分离任务。<br/></p> <p><strong>实验结果表明，TIGER 在压缩 94.3% 参数量和 95.3% 计算量的同时，性能与当前最先进的模型 TF-GridNet [1] 相当</strong>。<br/></p> <p><img class="lazy" data-original="https://static.ailab.org/ailabimage/allimg/250217/pvgjpkjv_1.jpg" alt="清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！"/> <br/></p> <p>论文标题：TIGER: Time-frequency Interleaved Gain Extraction and Reconstruction for Efficient Speech Separation<br/></p> <p>论文链接：https://arxiv.org/pdf/2410.01469<br/></p> <p>项目主页：https://cslikai.cn/TIGER<br/></p> <p>GitHub 链接：https://github.com/JusperLee/TIGER<br/></p> <p>数据链接：https://huggingface.co/datasets/JusperLee/EchoSet<br/></p> <p><strong>方法</strong><br/></p> <p><strong></strong><br/></p> <p>语音分离任务的核心是从混合的音频信号中恢复出每个说话者的清晰语音。传统的语音分离模型通常直接在时域或频域进行处理，但往往忽略了时间和频率维度之间的交互信息。为了更高效地提取语音特征，TIGER 模型采用了时频交叉建模的策略，结合频带切分和多尺度注意力机制，显著提升了分离效果。<br/></p> <p>TIGER 模型的整体流程可以分为五个主要部分：编码器、频带切分模块、分离器、频带恢复模块和解码器。首先，通过短时傅里叶变换（STFT）将混合音频信号转换为时频表示。接着，将整个频带划分为多个子带，每个子带通过一维卷积转换为统一的特征维度。分离器由多个时频交叉建模模块（FFI）组成，用于提取每个说话者的声学特征。最后，频带恢复模块将子带恢复到全频带范围，并通过逆短时傅里叶变换（iSTFT）生成每个说话者的清晰语音信号。<br/></p> <p><img class="lazy" data-original="https://static.ailab.org/ailabimage/allimg/250217/pvgjpkjv_2.jpg" alt="清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！"/> <br/></p> <p>TIGER 整体流程<br/></p> <p><strong>频带切分</strong><br/></p> <p><strong></strong><br/></p> <p>语音信号的能量分布在不同频带上并不均匀，中低频带通常包含更多的语音信息，而高频带则包含更多的噪声和细节信息。为了减少计算量并提升模型对关键频带的关注，TIGER 采用了频带切分策略，根据重要性将频带划分为不同宽度的子带。这种策略不仅减少了计算量，还能让模型更专注于重要的频带，从而提升分离效果。<br/></p> <p><strong>分离器</strong><br/></p> <p><strong></strong><br/></p> <p>语音信号的时间和频率维度之间存在复杂的交互关系。为了更高效地建模这种交互关系，TIGER 引入了时频交叉建模模块（FFI）。为了减少参数，分离器由多个共享参数的 FFI 模块构成。每个 FFI 模块包含两个路径：频率路径和帧路径。<br/></p> <p>每个路径都包含两个关键子模块：多尺度选择性注意力模块（MSA）和全频 / 帧注意力模块（FA）。通过交替处理时间和频率信息，FFI 模块能够有效地整合时频特征，提升语音分离的效果。<br/></p> <p><img class="lazy" data-original="https://static.ailab.org/ailabimage/allimg/250217/pvgjpkjv_3.jpg" alt="清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！"/> <br/></p> <p>FFI 模块内部细节<br/></p> <p><strong>多尺度选择性注意力模块（MSA）</strong><br/></p> <p>为了增强模型对多尺度特征的提取能力，TIGER 引入了 MSA，通过多尺度卷积层和选择性注意力机制，融合局部和全局信息。MSA 模块分为三个阶段：编码、融合和解码。<br/></p> <p>以频率路径为例，在编码阶段，通过多个一维卷积层逐步下采样频率维度，提取多尺度的声学特征。在融合阶段，使用选择性注意力机制将局部特征和全局特征进行融合，生成包含多尺度信息的特征。在解码阶段，通过上采样和卷积操作逐步恢复频率维度，最终输出增强后的频率特征。<br/></p> <p><img class="lazy" data-original="https://static.ailab.org/ailabimage/allimg/250217/pvgjpkjv_4.jpg" alt="清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！"/> <br/></p> <p>MSA 模块内部细节（以频率路径为例）<br/></p> <p><strong>全频 / 帧注意力模块（FA）</strong><br/></p> <p>为了捕捉长距离依赖关系，TIGER 采用了全 / 频帧注意力模块（FA）。同样以频率路径为例，首先采用二维卷积将输入特征转换为查询（Query）、键（Key）和值（Value），然后将特征维度和时间维度合并，得到每个频带对应的全帧信息。<br/></p> <p>通过自注意机制计算频率维度上的注意力权重，用于加强频带间关系的捕捉，提升语音分离的效果。<br/></p> <p><img class="lazy" data-original="https://static.ailab.org/ailabimage/allimg/250217/pvgjpkjv_5.jpg" alt="清华团队新算法玩转频域时域，压缩95%计算量实现语音分离新SOTA！"/> <br/></p> <p>FA 模块内部细节（以频率路径为例）<br/></p> <p><strong>EchoSet：更接近真实声学场景</strong><br/></p> <p><strong>的语音分离数据集</strong><br/></p> <p><strong></strong><br/></p>  <p style="padding-left:2em;display:none;"><a id="button_zanzhu_2" href="https://ailab.cn/zanzhu.html" target="blank">赞助本站</a> </p> </div> <div class="jh_76090">  </div> <div class="xg_rc"> <p class="p arckw" id="itag"> <strong>相关热词：</strong> <a class="itag-0" href="https://zhannei.baidu.com/cse/search?s=40303207690317848&ie=gbk&entry=1&q=tiger" target="_blank" title="tiger">tiger</a> <a class="itag-1" href="https://zhannei.baidu.com/cse/search?s=40303207690317848&ie=gbk&entry=1&q=清华大学" target="_blank" title="清华大学">清华大学</a> <a 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href="https://ailab.cn/20241126153406_1/" target="_blank">迈克尔·莱维特：AI的未来发展，需要平衡创新和责任｜对话诺奖得主</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20240430143720_17/" target="_blank">腾讯更新微信支付提升外国游客支付便捷性</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20241115153029_1/" target="_blank">四成AI数据中心或陷入“用电荒”，全球能源格局面临重大挑战</a></li> <li><a href="https://szzqlj.com/news-20883/" target="_blank">岁末迎新燃动申城百联集团开启“迎新购物季”整合营销 </a></li> <li><a href="https://ailab.cn/2023112375131_18/" target="_blank">深度 | 1000万套智能马桶的背后，藏着数智卫浴的升维密码！</a></li> <li><a href="https://www.zhanhuigang.com/article-36417-1.html" target="_blank">CRFE2025山东（济南）国际连锁加盟展览会</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20240628210211_16/" target="_blank">2024 MWC 上海 | 新华三全面展示智算新成果，加速构建智能新时代</a></li> <li><a href="https://www.zhanhuigang.com/thread-299229-1-1.html" target="_blank">2025电商物流展览会|义乌国际电商物流博览会</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20241125153381_1/" target="_blank">Magiclab开发第三代人形机器人，正与字节旗下豆包大模型洽谈合作  | 钛媒体独家</a></li> <li><a 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<li><a href="https://ailab.cn/20250331156569_1/" target="_blank">409家！中国“独角兽”数量位居全球第二，分布于12个领域</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250331156568_1/" target="_blank">脑机接口破纪录！“北脑一号”3年内有望成熟，已3例人体植入</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250328156556_1/" target="_blank">全球首例！我国科学家发布微米级脑机接口多模态三维图谱</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250327156513_1/" target="_blank">我们从1200场GTC行业会议，提炼了AI+的十大技术趋势</a></li> </ul> </div> <div class="box mt10"> <h5 class="title-2">本月热点</h5> <ul class="content digg"> <li><a href="https://ailab.cn/20250204155381_1/" target="_blank">脑机接口市场迎利好，京沪接连公布行动方案，落地还有哪些挑战</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250227156077_1/" target="_blank">Deepseek带来全新机遇 RISC-V架构芯片渗透率或将进一步加深</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250304156127_1/" target="_blank">腾讯云副总裁吴运声：Light已支持超万名开发者，打造上百个公益项目</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250314156297_1/" target="_blank">脑机接口上市企业密集披露进展，医疗领域临床应用将提速</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250211155656_1/" target="_blank">OpenAI首款自研AI芯片据悉即将完成，明年料将量产</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250213155774_1/" target="_blank">DeepSeek式创新无法计划，但对「下一代模型」该有准备</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250217155897_1/" target="_blank">脑机接口有望将大脑信号转换为语音</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250307156185_1/" target="_blank">AI大模型能解读思维？脑电波或将沦为数据流</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250307156176_1/" target="_blank">关于举办第六届中国实验室发展大会的通知（第一轮）</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/20250223155982_1/" target="_blank">高德红外：多项脑机接口技术已超马斯克 Neuralink 公司</a></li> </ul> </div> <div class="box mt10"> <h5 class="title-2">热门排行</h5> <dl class="digg lmtj"> <dd> <a href="https://ailab.cn/20241216154107_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="美国红杉：2025年AI三大预测"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/7/154107/154107_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20241216154107_1/" target="_blank">美国红杉：2025年AI三大预测</a> <p class="xx">阅读量：833</p> </dd> <dd> <a href="https://ailab.cn/20250107154893_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="端侧AI火爆，中国芯片企业如何在高通、苹果竞争中食得一杯羹"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/93/154893/154893_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20250107154893_1/" target="_blank">端侧AI火爆，中国芯片企业如何在高通、苹果竞争中食得一杯羹</a> <p class="xx">阅读量：757</p> </dd> <dd> <a href="https://ailab.cn/20241220154203_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="加入华为鲲鹏社区，精美礼品等你来拿！"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/3/154203/154203_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20241220154203_1/" target="_blank">加入华为鲲鹏社区，精美礼品等你来拿！</a> <p class="xx">阅读量：757</p> </dd> <dd> <a href="https://ailab.cn/20241219154198_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="2024年十大科技进步，除了AI还有这九个"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/98/154198/154198_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20241219154198_1/" target="_blank">2024年十大科技进步，除了AI还有这九个</a> <p class="xx">阅读量：751</p> </dd> <dd> <a href="https://ailab.cn/20250304156127_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="腾讯云副总裁吴运声：Light已支持超万名开发者，打造上百个公益项目"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/27/156127/156127_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20250304156127_1/" target="_blank">腾讯云副总裁吴运声：Light已支持超万名开发者，打造上百个公益项目</a> <p class="xx">阅读量：705</p> </dd> <dd> <a href="https://ailab.cn/20250109155026_1/" target="_blank" class="margin10_r" title="2025十大AI技术趋势：具身智能、世界模型都有望迎来ChatGPT时刻｜钛媒体AGI"><img height="80" width="100" src="https://static.ailab.org/ailabcover/26/155026/155026_100_80.jpg" alt=""/></a> <a href="https://ailab.cn/20250109155026_1/" target="_blank">2025十大AI技术趋势：具身智能、世界模型都有望迎来ChatGPT时刻｜钛媒体AGI</a> <p class="xx">阅读量：693</p> </dd> </dl> </div> <div class="box"> <h5 class="title-2"><a href="https://www.zhanhuigang.com/" target="_blank" title="展会港">推荐内容</a></h5> <ul class="content digg"> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83841.html" target="_blank">2025东北（长春）第二十九届建筑装饰及材料博览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83842.html" target="_blank">2025东北（长春）第十九届建筑节能、新型墙材展及设备展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83843.html" target="_blank">2025吉林（长春）第二十九届门窗幕墙展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83844.html" target="_blank">2025东北（长春）第二十九届定制家居暨艺术整装展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83933.html" target="_blank">2025东北(长春)第26届供热供暖及清洁能源采暖展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-84674.html" target="_blank">2025第7届西安国际乐器业展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83845.html" target="_blank">2025 年中东国际电力、照明及新能源展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-84675.html" target="_blank">2025第37届国际玩具及潮玩（深圳）展览会第16届国际童车及母婴童用品(深圳)展览会第6届国际授权及衍生品（深圳）展览会</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-82811.html" target="_blank">2025年德国慕尼黑国际工程机械、建材机械、矿山机械、工程车辆及设备博览会(bauma 2025)</a></li> <li><a href="http://www.zhanhuigang.com/zhanhui-83934.html" target="_blank">2025年德国慕尼黑国际工程机械、建材机械、矿山机械、工程车辆及设备博览</a></li> </ul> </div> </div>  </div>  <script type="text/javascript"> $(function() { $("img.lazy").lazyload({effect: "fadeIn"}); }); </script> <link href="https://ailab-static.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/kefu/kefu.css" rel="stylesheet"> <div id="floatTools" class="rides-cs" style="height:320px;"> <div class="floatL"> <a id="aFloatTools_Show" class="btnOpen" title="查看在线客服" style="top:20px;display:block" href="javascript:void(0);">展开</a> <a id="aFloatTools_Hide" class="btnCtn" title="关闭在线客服" style="top:20px;display:none" href="javascript:void(0);">收缩</a> </div> <div id="divFloatToolsView" class="floatR" style="display: none;height:290px;width: 140px;"> <div class="cn"> <h3 class="titZx">在线客服</h3> <ul> <li><span>值班编辑</span> <a target="_blank" 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<script> $(function(){ $("#aFloatTools_Show").click(function(){ $('#divFloatToolsView').animate({width:'show',opacity:'show'},100,function(){$('#divFloatToolsView').show();}); $('#aFloatTools_Show').hide(); $('#aFloatTools_Hide').show(); }); $("#aFloatTools_Hide").click(function(){ $('#divFloatToolsView').animate({width:'hide', opacity:'hide'},100,function(){$('#divFloatToolsView').hide();}); $('#aFloatTools_Show').show(); $('#aFloatTools_Hide').hide(); }); }); </script>  <div class="w1 box clear mt20"> <h2 class="ti_01"><font class="c">热门栏目</font>HotCates</h2> <div class="Links_l"> <ul> <li><a href="https://ailab.cn" target="_blank">人工智能</a> </li> <li><a href="https://bbs.ailab.cn" target="_blank">人工智能论坛</a> </li><li><a href="https://tech.ailab.cn/" target="_blank">科技新闻</a></li> <li><a href="https://ai.ailab.cn/" target="_blank">人工智能动态</a></li> <li><a href="https://ml.ailab.cn/" target="_blank">机器学习</a></li> <li><a href="https://voice.ailab.cn/" target="_blank">语音识别</a></li> <li><a href="https://nlp.ailab.cn/" target="_blank">自然语言处理</a></li> <li><a href="https://fingerprint.ailab.cn/" target="_blank">指纹识别</a></li> <li><a href="https://face.ailab.cn/" target="_blank">人脸识别</a></li> <li><a href="https://anns.ailab.cn/" target="_blank">神经网络</a></li> <li><a href="https://bigdata.ailab.cn/" target="_blank">大数据</a></li> <li><a href="https://iot.ailab.cn/" target="_blank">物联网</a></li> <li><a href="https://cloud.ailab.cn/" target="_blank">云计算</a></li> <li><a href="https://ipv6.ailab.cn/" target="_blank">IPv6</a></li> <li><a href="https://4g.ailab.cn/" target="_blank">4G通信</a></li> <li><a href="https://mv.ailab.cn/" target="_blank">机器视觉</a></li> <li><a href="https://robot.ailab.cn/" target="_blank">机器人</a></li> <li><a href="https://hmi.ailab.cn/" target="_blank">人机交互</a></li> <li><a href="https://renwu.ailab.cn/" target="_blank">人物动态</a></li> <li><a href="https://smarthome.ailab.cn/" target="_blank">智能家居</a></li> <li><a href="https://5g.ailab.cn/" target="_blank">5G通信</a></li> <li><a href="https://iov.ailab.cn/" target="_blank">车联网/无人驾驶</a></li> <li><a href="https://wearable.ailab.cn/" target="_blank">可穿戴/智能硬件</a></li> <li><a href="https://nfc.ailab.cn/" target="_blank">移动支付/NFC</a></li> <li><a href="https://uav.ailab.cn/" target="_blank">无人机</a></li> <li><a href="https://vr.ailab.cn/" target="_blank">VR虚拟现实</a></li> <li><a href="https://blockchain.ailab.cn/" target="_blank">区块链/数字货币</a></li> <li><a href="https://graphene.ailab.cn/" target="_blank">石墨烯</a></li> <li><a href="https://3dprint.ailab.cn/" target="_blank">3D打印</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/mode/" target="_blank">模式识别</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/algorithm/" target="_blank">智能算法</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/mode/char/" target="_blank">字符识别</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/robot/expert/" target="_blank">专家系统</a></li> <li><a href="https://ailab.cn/algorithm/hereditary/" target="_blank">遗传算法</a></li> <li><a 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