基于基音周期模型的語音識別畢業設計論文(已修改)

　

【正文】 攀枝花學院本科畢業設計(論文) 摘要基于基音周期模型的語音識別摘要 基音周期是表征語音信號本質特征的參數，屬于語音分析的范疇，只有準確分析并且提取出語音信號的特征參數，才能夠利用這些參數進行語音識別處理。語音識別率的高低，都依賴于對語音信號分析的準確性和精確性，因此基音周期的研究在語音信號的處理應用中具有十分重要的作用。本論文通過兩種算法在Matlab上實現基音周期的檢測，分別是短時自相關函數法和短時平均幅度差函數法。通過實驗得到的基音周期結果的分析來識別不同的人的語音信號。 論文首先介紹了語音基音檢測算法在語音識別方面的研究背景極其重要意義。其次對現有的基音檢測算法進行了歸納和總結，并詳細的介紹本文將用的兩種基本基音檢測算法的基本原理及實現。最后在Matlab上對語音信號進行基音周期的檢測。本設計為語音信號的基音周期檢測，采集語音信號，對語音信號進行處理，區分清音濁音，并通過對采樣值進行濾波、分幀、求短時自相關函數，得到濁音的基音周期。關鍵詞：預處理,基音檢測,自相關函數法,平均幅度差函數法,基音軌跡 ，語音識別I 攀枝花學院本科畢業設計（論文） AbstractAbstract pitch is characterization parameters of speech signal characteristics, belongs to the category of speech analysis, only the accurate analysis and extract the characteristic parameters of speech signal can use these parameters to speech recognition processing. voice recognition rate of high and low, are dependent on the accuracy of the analysis of speech signal and accuracy, so the pitch period of the study on speech signal processing plays an important role in this paper, through the two algorithm in Matlab pitch period detection, respectively is shorttime autocorrelation method and short time average magnitude difference function method. Pitch period is obtained by the experiment results of speech signal analysis to identify the different people. The curriculum design of pitch detection of speech signals, speech signal, the speech signal processing, distinguish between the voiced and unvoiced speech has different samples values in the filtering, framing, asks the shorttime autocorrelation function, have voiced sound pitch period. The thesis first introduces the research background of speech pitch detection algorithm is very important. Next to the existing algorithm for pitch detection are summarized, and a detailed introduction to this article will use the two kinds of basic pitch detection algorithm is the basic principle and realization. Finally in Matlab on speech signal pitch period detection.Keywords: pretreatment,pitch detection ,autocorrelation function。 the average magnitude difference function method。 pitch contrail，Speech recognition II 攀枝花學院本科畢業設計（論文） 目錄 目 錄摘要 IAbstract II1 緒論 1 1 2 3 42 基音檢測常用的算法 5 5 常用的基音檢測算法及其原理 5 自相關函數法 5 平均幅度差函數法 9 本章小結 113 基于Matlab基音周期的檢測 12 語音文件的錄制與讀入 12 語音信號的采樣和分幀 13 語音信號基音周期的檢測 15 短時自相關函數法檢測基音周期 15 短時平均幅度差函數法檢測基音周期 16 基音周期檢測的后處理 18 濾波后的基音周期檢測 22 本章小結 254 語音識別結果分析 265 展望與應用 30附錄 33致 謝 38 攀枝花學院本科畢業設計（論文） 1 緒論 1 緒論 通過語言相互傳遞信息是人類最重要的基本功能之一。語言是人類特有的功能，它是創造和記載幾千年人類文明史的根本手段，沒有語言就沒有今天的人類文明。同時語言又屬于聲學范疇，是相互傳遞信息最重要的手段，是人類最重要，最有效，最常用和最方便的交換信息的形式。語音中除了包含實際發音內容的語音信息外，還包括發音者是誰及喜怒哀樂的各種信息。語音識別技術是一項集聲學，語音學，計算機，信息處理，人工智能計算機接口的范疇。現在的電腦網絡技術的普及和完善，對于語音信號處理技術發揮著越來越重要的作用。語音識技術是用來設計一種會聽話的計算機，只要對著麥克風講話，便可以指揮計算機動作，也就是要實現“芝麻開門”聲控計算機的夢想，當然現在這已經不是夢想。語音信號處理的一系列技術及其應用已經成為信息社會中不可或缺的組成部分，促進了信息社會的發展。語音信號中的情感信息是一種很重要的信息資源，它是人們在感知事物時的一種獨特的信息，就比如，雖然是同樣的語音內容，不同的人就會表現出不同的情感，也會有不用的意思。在聽別人說話時，不僅要聽還要看，這些語音特征在研究時很重要的。語音信號處理是研究用數字信號處理技術對語音信號進行處理的一門學科，它是一門新興的學科，同時又是綜合性的多學科領域和涉及面很廣的交叉學科，其中包括語音識別只是其中的一個分支。但其前提和基礎是對語音信號的分析，語音識別率的高低取決于對語音信號分析的準確性和精度。只有將語音信號分析成其本質的特性參數，才能建立用于識別的模板或知識庫。語音信號處理和認知科學、心理學、語言學、計算機科學、模式識別和人工智能等學科聯系緊密。 基音周期檢測也稱為基頻檢測(Pitch Detection) ,它的目標是找出和聲帶振動頻率完全一致的基音周期變化軌跡曲線,或者是盡量相吻合的軌跡曲線。基音頻率的檢測和共估值在語音編碼，語音合成和語音識別中有著廣泛的應用。它的準確性及實時性對系統起著非常關鍵的作用,影響著整個系統的性能。因為清音信號沒有周期性，所以就將濁音信號的周期稱為基音周期, 它是聲帶振動頻率的倒數。基音檢測是語音處理中的一項重要技術之一, 也是語音處理中最困難的工作之一，而且是語音處理領域最具挑戰的任務之一。著眼于基音的檢測方法，開展了一下三個方面的研究：1）穩定并提取準周期性信號的周期性方法；2）因周期混亂，采取基音提取誤差補償的方法；3）消除聲道（共振峰）影響的方法。在基音提取時，容易錯誤的提取真正基頻兩倍的頻率（倍基音）和基頻一1 攀枝花學院本科畢業設計（論文） 1 緒論半的頻率（半基音），至于產生哪種錯誤隨抽取方法而變化，本論文中會介紹兩種比較好的算法來進行基音檢測。 要準確地提取語音信號的特征參數，對語音信號的處理分析很重要。因此，表征語音特征參數的獲取，是利用它們進行準確語音識別的關鍵。在這些參數中，基音周期的提取顯得更重要些，其提取的準確與否直接影響到語音識別是否真實再現原始語音信號的頻譜。基音周期是語音信號最重要的參數之一，它描述了語音激勵源的一個重要特征。基音周期是指發濁音時聲帶震動所引起的周期運動時間間隔。語音信號是十分復雜的非平穩信號，它不僅包括語義信息，還有個人特征信息，對于語音信號特征參數的研究是語音識別的基礎。特征參數應能完全，準確地表達語音信號，那么特征參數也應能完全，準確地表達語音信號所攜帶的全部信息。實驗語音學給出的語音信號的特征參數本質上講是客觀，合理的，存在的問題是不夠完全。僅對元音的特征進行了深入的研究，輔音的領域就比較薄弱，最難的元﹑輔音的過渡就更是空白，但偏偏這一部分所含的信息量大，最難處理的。準確可靠的對基音周期進行檢測將直接影響整個語音處理系統的性能。聲帶的聲學功能是為語音提供主要的激勵源，由聲帶的振動產生聲音，是形成聲音的基本聲源。根據聲帶是否震動可以將語音信號分為清音跟濁音兩種。語音由聲帶震動或不經聲帶震動來產生，其中由聲帶震動產生的音統稱為濁音，而不由聲帶震動產生的音統稱為清音。攜帶者語言中大部分的能量，濁音在時域上呈現出明顯的周期性。發濁音時，氣流通過聲門使聲帶產生張弛震蕩式振動，產生準周期的激勵脈沖串。這種聲帶振動的頻率稱為基音頻率，相應的周期就成為基音周期。在基音檢測的方法中，對每幀語音信號只進行一次清濁判決，若判決為濁音，則以基音周期間隔的脈沖序列作為該幀的激勵信號；若為清音，則以隨機噪音作為該幀的激勵信號，實際中，清濁信號的過渡段是很難區分的，且激勵信號也常常含有類噪音成分，很難以幀加以區分。基音周期與先天個人的聲帶條件（比如聲帶的厚薄，韌性等）還有后天的個人說話習慣都有關系，在很大程度上反應了個人的語音特征。語音信號還是隨著一些因素在變化的，男人聲音低，就基音頻率低，女基音頻率還跟隨著人的性別、年齡不同而有所不同。一般來說，男性說話者的基音頻率較低，大部分在70～200Hz的范圍內，而女性說話者和小孩的基音頻率相對較高，在200～450Hz之間。基音周期的估計稱謂基音檢測，基音檢測的最終目的是為了找出和聲帶振動頻率完全一致或盡可能相吻合的軌跡曲線。基音是指發濁音時聲帶震動所引起的周期性，基音周期是指聲帶震動頻率的倒數。基音周期信息的應用很廣發，如：語音識別，說話人識別，語音分析與綜合以及低碼率語音編碼，發音系統疾病的診斷，聽覺殘障者的語言指導等。漢語是一門講聲調的語言，基音周期的變化恰好就是聲調，它攜帶的信息的辨別作用很重要，具有區別功能，聲調對于漢語語音的理解極為重要。在使用漢語進行談話時，我們可以說話人的語調來了解其中的意思，也可以是用元音和輔音來辨識說話人的意思，但是，由于漢語中常常會出現多音字，就是一個字它有不同的讀音和不同的意義，所以，能夠準確并且