语音信号处理第3章-语音信号分析.ppt

信息科学与工程学院东南大学 概述 语音信号的数字化和预处理 语音信号的时域分析 语音信号的频域分析 基间周期估计 共振峰估计信息科学与工程学院东南大学 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。信息科学与工程学院东南大学 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?非模型分析方法信息科学与工程学院东南大学 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信息科学与工程学院东南大学数字化: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 f H和f L: ?f H =3400Hz , f L =60-100Hz , f S =8kHz 信息科学与工程学院东南大学数字化:采样、 A/D 变换信息科学与工程学院东南大学数字化: 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信息科学与工程学院东南大学数字化: 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σ x 2表示语音方差, 2X max 表示信号的峰值, B 表示量化字长, σ e 2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 。???????????????????? x e xX B dB SNR??? max 2 2 lg20 77 .402 .6 lg10 )( .6)(??BdB SNR 信息科学与工程学院东南大学预处理: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。 1 ( ) 1 H z z ??? ?信息科学与工程学院东南大学预处理: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 。