语音信号处理第3章-语音信号分析.ppt

第三章语音信号分析
概述
语音信号分析(提取表示语音信号特征的参数):短时分析技术
特征参数均是随时间而变化的-非平衡态过程
在短时间范围内(10-30ms),其特性基本保持不变即相对稳定,因而可以将其看作是一个准稳态过程,即语音信号具有短时平稳性。
概述
参数性质的不同:
时域分析
频域分析(倒频域分析、线性预测分析)
分析方法的不同:
模型分析方法
非模型分析方法
语音信号的数字化和预处理
语音信号分析的两个步骤
语音信号数字化:反混叠滤波、增益控制、采样、A/D变换及编码(PCM码)
预处理:一般包括预加重、加窗和分帧等。
带通滤波器
自动增益控制(AGC)
模/数转换(A/D)
脉冲编码调制(PCM)
语音信号
存入计算机
数字化:预滤波
抑制语音信号中频率超出fs/2的频谱分量(fs为采样频率),防止混叠干扰。
抑制50Hz的电源工频干扰。
预滤波器必须是一个带通滤波器,设其上、下截止频率分别是fH和fL:
fH =3400Hz, fL=60-100Hz, fS=8kHz
数字化:采样、A/D变换
数字化:采样、A/D变换
语音信号经过预滤波和采样后,由A/D变换器变换为二进制数字码。
A/D要对信号进行量化,不可避免地会产生误差。量化后的信号值与原信号值之间的差值称为量化误差,又称为量化噪声。
若信号波形的变化足够大,或量化间隔Δ足够小时,量化噪声符合具有下列特征:
①是平稳的白噪声过程
②量化噪声与输入信号不相关
③量化噪声在量化间隔内均匀分布,即具有等概率密度分布
数字化:采样、A/D变换
量化信噪比SNR(信号与量化噪声的功率比):
其中σx2表示语音方差,2Xmax表示信号的峰值,B表示量化字长, σe2表示噪声方差。
通常语音信号的幅度符合Laplacian分布,则
表明量化器中的每bit字长对SNR的贡献为6dB。
预处理:预加重
语音信号的平均功率谱受声门激励和口鼻辐射影响,预处理中要进行预加重(Preemphasis)处理。其目的是提升高频部分,使信号频谱变得平坦,以便于频谱分析或声道参数分析。
预处理:分帧
语音信号预加重后,进行加窗分帧处理。一般33-100s/帧。
分帧可以采用连续分段,但一般要采用如交叠分段,这是为了使帧与帧之间平滑过渡,保持其连续性。前一帧和后一帧的交叠部分称为帧移。帧移与帧长的比值一般取为0-1/2。