LPC汉语信号共振峰分析

第

年月卷第期

六安师专学报阅

,

耐

’釉抽以半

比

基于

汉语信号共振峰分析张晓东六安师范专科学校

安徽六安,

摘要本文墓于线性预浏技术

,

对语音信号的共振峰参数估值实现语音合成

。

关链词线性预浏共振峰语音合成中图分类号一引言、

在语音信号分析技术中表征语音信号主要特征的是两个最基本的语音参数即共振峰,,

和基频

。

通常共振峰定义为声道脉冲响应的衰减正弦分量在经典的语音信号模型中共振,,,

峰等效为声道传输函数的复数极点时

。

对于声道平均长度约

,

男性。

,

在

范围内大的语音信,

致包含三个或四个共振峰而在,

范围内包含四个或五个共振峰,

高于

号能量很小,,

。

根据语音信号合成的研究表明表示浊音信号最主要的是前三个共振峰一个,

语音信号的共振峰模型只用前三个时变共振峰频率就可以得到可懂度很好的合成浊音,,

。

因

而语音信号共振峰的分析在语音信号合成语音信号自动识别和低比特率语音信号传输等

方面都起着重要作用

。

共振峰分析的一个主要问题在于声道脉冲响应并不是直接可测的参量待处理的语音信,

号的参数是全极点模型和准周期声门激励函数的卷积在分析时必须解卷积将脉冲响应和,,

激励函数分开

。

用线性预测技术

来分析最基本的语音参数是一种计算速度比较快而又极为精确,,

的有效的方法,

。

线性预测分析所包含的基本概念是一个语音抽样能用过去若干个语音抽样的线性组合来通近在有限间隔上通过使实际语音抽样和线性预测抽样之间残差值的平方和最小来决,,

定唯一一组预测系数方法。、

。

本文将讨论对于语音信号的浊音段用,,

的参数来分析共振峰的

二

的签本原理‘

语音信号,

为时间连续函数并以某一采样周期对它采样若对第,,

,

次采样值进行

预测则可由前一次

一,

次的采样值进行预测即有,

,

全

一

其中。

,

为预测系数由于预测不可能精确所以预测误差为一士一

一

收稿日期

沁

一

一

安徽省很委自然科学基金资助项目

由系数号,

的取值可以提高预测精度根据上式由预测系数和预测误差的值可

以重构信,

。

即,

。

一

一

为提高预测精度采样值一全,

由其前面的

个采样值的线性组合构成即

,

。

户

而式中

,

习一

二

一

一

习,

二

一

一的取值使预测误差最小。

由上式可知为了提高预测精度必须使预测系数,,

对式,

一

进行一

变换则有,二一,

…

声

二

一

,

,尸

一‘

一

式中

,

为预测系数

,

的取值由语音合成质量决定一般

,

一

。

当采样频率为,

凡对应语音输出最高频为至少为。

凡

,

至少为

。

采样频率为

凡电话音质时

尸

由式

一

可得

二

一子一一一寿一

。

卜个线性预测系数

习

。

一‘

式语音信号

一

即为语音的合成模型即由误差信号和。

,

合成而得原始

二

由模拟发音的数字模型的转移函数为

二

一

一兵一一

一

习

一

左

式中式中

,

,

为共振峰的个数当输入脉冲激励倍频程的脉冲激励源,。

。

后得语音信号的

,

变换为一

,

为频谱分布一

比较式

和式

一

可得

,

。

,

。

因此利用线性预测,

可以把模拟声道的滤波器和模拟声源的脉冲激励离开并由线性预测系数表示模拟声道的滤波器。

。

线性预测分析基本问题是由语音信号直接决定一组预测系数,

。

。

由于语音信号的时变,

特性预测系数的估值必须在一短段语音信号中进行基本的途径是求出一组预测器系数使得在一短段语音波形中均方预测误差最小因为此时激励信号的平均功率相当小其大多数样本值为零且均方预测误差最小对应于频谱非常平坦的误差信号这恰恰对应于浊音脉冲,,

。

。

波和清音白噪声二种激励信号短时均方预测误差为

。

户。

习乙切。

习

。

。

一

习去

。

二

二

一

’〕

一

其中。

是在抽样点二

附近选择的一个语音段即一,,

,

使

,

最小来求解线性预测系数

可令

釜一习,

弓一

。

一

‘

了〔

珑

卜

一‘客。

一

‘,

,

一

班

,

,

,

一

习,

一

‘

,

镇

,。,

,。

一

求解式,

一

尸

个线性联合方程即可得到。

个预测系数,

’,

。

因此从原理上

看线性预测分析是非常直接了当的然而其中的计算细节以及如何高速有效的求解方程的解都是比较复杂的我们仅以自相关法来继续下面的讨论对于式,

。

一,

至式

,

一

的求

和范围一般应为,

一

。

但实际上求和范围不可能为无穷因此用一个流动的,,

窗口来选择要加以分析的波形小区间,

即假定波形段。

二。

在间隔。

一

以外等

于零这很容易用给信号加窗函数来表示

其中于

。,

是一个长度有限的窗如哈明窗镇

,

它在间隔十

蕊,

一

以外等于零对

。

阶预测器其相应预测误差在一

一

范围内不为零因而可以表示为一

,

习乏二,

川

在一帧的语音分析中通常取窗函数的长度为

一

个采样值同时窗口的位置在很,

大程度上影响语音谱特征的提取为此,

,

。二,

户、产、扭

一般是使语音段逐渐减弱的窗一

。

若定义式一,

中

,

‘

,

名

二。

一

一

表示的取和范围与式

一

相同因为

。

,

在间隔

镇

一

以

外的等于零容易证明必,,

差

名

二,

一

二,

一

一

镇

可以表示为一一

卜合,,

必

,

名镇

一

一

镇

设短时自关函数为。

习一

。

一

。

一

一

式

。,

”

,

几,

恰为短时自关函数取一一一

,

一

几…… 此处隐藏：3029字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……