Книга. Речевых сигналов
 Скачать 1.72 Mb.
|
|
Глава 1. Речевой сигнал ………………………........................................ 5 1.1. Речь и речевой сигнал……………………….................................. 5 1.2. Цифровое представление речевых сигналов (дискретизация и квантование по уровню) ………………………........................... 1.2.1. Цифровое представление……………………….................... 1.2.2. Дискретизация ………………………..................................... 1.2.3. Квантование………………………......................................... 1.3. Технические и программные средства формирования аудиоданных ………………………................................................ 1.4. Запись и считывание данных из речевого сигнала в MATLAB ………………………................................................... 1.5. Параметры и информативные признаки речевого сигнала……. 1.6. Особенности преобразования речевых сигналов в стандарте GSM………………………......................................... Контрольные вопросы ………………………............................................ 9 9 11 18 20 21 24 27 30 Глава 2. Методы анализа речевых сигналов ………………………...32 2.1. Преобразование Фурье………………………................................ 2.1.1. Ряд Фурье……………………….............................................. 2.1.2. Преобразование Фурье непериодических сигналов………. 2.1.3. Связь между коэффициентами Фурье и спектром………... 2.1.4. Дискретное преобразование Фурье ………………………... 2.1.5. ДПФ гармонического сигнала ………………………........... 2.1.6. Быстрое преобразование Фурье ………………………....... 2.1.7. Вычисление спектрограммы ……………………….............. 2.2. Корреляционная обработка сигналов. Процедура и примеры применения ………………………................................ 2.2.1. Выявление периодического колебания на фоне шума …... 2.2.2. Оценивание длины периода основного тона речевого сигнала. Экспериментальное измерение в системе MATLAB ………………………............................ 2.2.3. Преобразование Фурье функции корреляции как способ выявления периодического колебания ……………. Контрольные вопросы ………………………............................................ 32 32 34 35 36 37 41 47 50 53 57 62 64 Глава 3. Цифровая фильтрация речевого сигнала ………………… 3.1. Линейная цифровая фильтрация ………………………............ 3.2. Нелинейная цифровая фильтрация ………………………......... 66 66 68 188 3.3. Нерекурсивные цифровые фильтры (НЦФ) ………………….. 3.4. Рекурсивные цифровые фильтры (РЦФ, или IIR) ……………. 3.5. Адаптивная фильтрация речевых сигналов …………………... 3.6. Демонстрационный пример (MATLAB 7) фильтрации по критерию наименьшей среднеквадратичной ошибки (LMS – least mean sguare error) ………………………................ 3.7. Метод наименьших квадратов и оптимальный фильтр Винера ………………………........................................................ 3.8. Рекурсивный метод наименьших квадратов (RLS) ………….. Контрольные вопросы ………………………............................................ 69 71 73 78 81 82 82 Глава 4. Методы обработки речевых сигналов, используемые в системах распознавания речи ………………………........................ 4.1. Скрытые марковские модели ……………………….................... 4.1.1. Математическая модель лево-правых СММ ……………… 4.1.2. Алгоритм прямого – обратного хода (решение проблемы 1) ………………………........................ 4.1.3. Алгоритм Витерби (решение проблемы 2) ……………….. 4.1.4. Алгоритм Баума – Велча (решение проблемы 3) ………… 4.2. Линейное предсказание ………………………............................ Контрольные вопросы ………………………........................................... 83 83 83 86 87 89 91 94 Глава 5. Анализ речи ……………………….......................................... 5.1. Управление окнами ……………………….................................... 5.2. Кратковременный анализ Фурье ………………………............... 5.2.1. Кратковременное преобразование Фурье ………………… 5.2.2. Практическое применение кратковременного преобразования Фурье ………………………....................... 5.3. Кепстральный анализ ………………………................................. 5.4. Z-преобразование ………………………........................................ 5.5. Анализ с использованием линейного предсказания …………… 5.6. Применение формантного анализа ………………………............ Контрольные вопросы ………………………............................................ 95 95 100 100 101 104 106 107 112 115 Глава 6. Методы синтеза речи ………………………........................... 6.1. Метод цифрового кодирования речи ………………………........ 6.2. Метод фонемного синтеза ……………………….......................... 6.3. Метод формантного синтеза ………………………...................... 6.4. Вокодеры ………………………...................................................... Контрольные вопросы ………………………............................................ 116 117 118 119 120 123 189 Глава 7. Методы кодирования речевых сигналов ………………… 7.1. Кодирование формы волны речевого сигнала …………………. 7.2. Параметрическое кодирование ……………………….................. 7.3. Кодирование фонемной информации ………………………...... 7.4. Кодирование слов и фраз ……………………….......................... 7.5. Импульсно-кодовая модуляция ………………………................. 7.6. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция (ДИКМ) на основе линейного предсказания ………………………............ 7.6.1. Решетчатый фильтр сигнала ошибки предсказания ……… 7.6.2. Реализация ДИКМ ……………………….............................. 7.7. Способы кодирования речи на основе анализа временных параметров ………………………................................ 7.7.1. Измерение энергии ………………………............................. 7.7.2. Измерение числа переходов через нуль …………………... 7.7.3. Кратковременный автокорреляционный анализ ………… 7.8. Кодирование речи на основании адаптивного mel-кепстрального анализа ………………………......................... 7.8.1. Адаптивный mel-кепстральный анализ …………………… 7.8.2. Структура кодера ………………………............................... 7.9. Кодирование речи в стандарте GSM ………………………......... Контрольные вопросы ………………………........................................... 124 124 125 126 126 126 129 135 138 140 141 142 143 145 145 146 149 155 Глава 8. Лабораторный практикум ……………………….................... Лабораторная работа № 1. Дискретные сигналы и их описание во временной области……………………….............................................. Лабораторная работа № 2. Работа с речевыми данными в среде MATLAB………………………..................................................... Лабораторная работа № 3. Корреляционная обработка сигналов…… Лабораторная работа № 4. Спектральная обработка сигналов………. Лабораторная работа № 5. Расчет цифровых фильтров в среде MATLAB………………………...………………………............... Лабораторная работа № 6. Кодирование речевых данных на основе линейного предсказания………………………...………………………... 156 156 161 161 164 168 175 Заключение ………………………...……………………….......................183 Библиографический список ……………………….................................184 190 Учебное издание АХМАД Хассан Мухаммад ЖИРКОВ Владислав Федорович ВВЕДЕНИЕ В ЦИФРОВУЮ ОБРАБОТКУ РЕЧЕВЫХ СИГНАЛОВ Учебное пособие Подписано в печать 25.12.07. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 11,16. Тираж 100 экз. Заказ Издательство Владимирского государственного университета. 600000, Владимир, ул. Горького, 87. |