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噪声环境下的语音基频检测算法研究

噪声环境下的语音基频检测算法研究

作者：王小标西安理工大学

学位级别：硕士

语音基频是语音信号中比较重要的特征信息,主要应用到语音合成系统和声纹识别系统。目前,语音基频检测算法的研究一直是研究的重点和难点,并且现有的语音基频检测算法都是估计算法,对于纯净语音信号来说,其准确性较好,但对于噪声环境下... 详细信息

语音基频是语音信号中比较重要的特征信息,主要应用到语音合成系统和声纹识别系统。目前,语音基频检测算法的研究一直是研究的重点和难点,并且现有的语音基频检测算法都是估计算法,对于纯净语音信号来说,其准确性较好,但对于噪声环境下的语音信号,其准确性仍有待提高。因此,本文采用谱减法、自适应滤波法、自相关函数法和平均幅度差函数法来解决噪声环境下语音基频检测算法准确性低的问题。首先分析了语音信号的产生流程与数学模型,对语音信号基音频率的数学模型进行研究,分析语音基频的特性,建立相应的语音库,对语音信号的预处理各个流程进行分析,并且通过大量的仿真实验确定语音预加重、分帧、加窗、端点检测所使用的方法。对语音增强基本理论和算法进行研究,并且指出谱减算法在语音增强实际应用中存在的问题,使用自适应滤波算法对谱减算法进行改进,提出了后置自适应滤波器谱减算法。后置自适应滤波器谱减算法不仅解决了使用谱减算法过程中残留的“音乐噪声”问题,并且输出更高信噪比的语音信号,同时,后置自适应滤波器谱减算法也适用于噪声环境下的语音增强。本文对语音基频检测算法中的自相关函数法（Auto Correlation Function,ACF）和平均幅度差函数法（Average Magnitude Different Function,AMDF）进行仿真实现,并且指出它们在实际应用中存在的问题。使用自相关函数法和平均幅度差函数法相结合进行算法的改进,改进的算法增大了基音周期的边界点的峰值,提高了基音周期判断的准确性,进一步提高了语音基频检测算法的准确性。改进的语音基频检测算法保留了自相关函数法和平均幅度差函数法的优点,并且在算法流程中使用了带通滤波器、中心削波算法和平滑滤波算法,降低了部分共振峰、倍频和半频、野点的干扰。为了验证改进的语音基频检测算法在噪声环境下语音基频检测的有效性和准确性,采用含有噪声背景的语音库数据集进行语音基频检测算法验证,统计语音基频检测算法的错误率参数PTE、UE、VE。对于含有babble噪声语音库数据集来说,改进的语音基频检测算法的PTE相对于自相关函数法和平均幅度差函数法分别减少了 6.50%和11.89%,对于含有pink噪声、factory 1噪声、white噪声语音库数据集来说,改进的语音基频检测算法的错误率都小于自相关函数法和平均幅度差函数法的错误率,结果表明在噪声环境下,改进的语音基频检测算法准确性要高于自相关函数法和平均幅度差函数法,并且改进的语音基频检测算法可以对真实环境下的语音基频进行检测。

关键词：语音基频噪声环境后置自适应滤波器谱减算法自相关函数法平均幅度差函数法

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语音基频综合与补偿调节的实验研究

西安交通大学学报 1992年第3期26卷 9-16,8页

作者：万明习程敬之张全忠张正民余桂芬西安交通大学信息与控制工程系西安医科大学邮政编码710061

采用活体犬喉模型与人体实验方法,研究了喉上神经、喉返神经、上声道负载和贯声门压对语音基频的调节方式和规律;探讨了音调模式动态变化特性。结果表明,各语音声区、目标基频及基频动态模式由喉上与喉返神经、贯声门压和声道负载等因... 详细信息

采用活体犬喉模型与人体实验方法,研究了喉上神经、喉返神经、上声道负载和贯声门压对语音基频的调节方式和规律;探讨了音调模式动态变化特性。结果表明,各语音声区、目标基频及基频动态模式由喉上与喉返神经、贯声门压和声道负载等因素分别以不同的程度综合调节所决定;当一种或几种调节因素因病变失效时,在一定基频范围内,可由其它因素补偿调节,取得语言所需的目标基频及其动态变化模式。研究结果对发声生理、嗓音康复训练与康复装置研究具有应用价值。

关键词：语音基频活体犬喉模型人体实验

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用离散余弦/正弦变换提取语音基频

声学技术 1990年第1期9卷 40-43页

作者：程启明张礼和杭州大学电子工程系

本文提出了一种应用离散余弦／正弦变换提取语音信号基频的新方法。这种方法将语音信号的离散余弦变换或离散正弦变换的数据应用倒谱技术进行分析，从而测得语音信号的基频值。文中也给出从离散余弦变换谐波积谱中提取语言基频的方法。... 详细信息

本文提出了一种应用离散余弦／正弦变换提取语音信号基频的新方法。这种方法将语音信号的离散余弦变换或离散正弦变换的数据应用倒谱技术进行分析，从而测得语音信号的基频值。文中也给出从离散余弦变换谐波积谱中提取语言基频的方法。这两种方法应用简便，运算量小，可以获得满意的结果。

关键词：语音信号处理语音基频提取离散余弦离散正弦变换算法

一种基于多层次相似检测机制的语音基频快速估计算法

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烟台师范学院学报（自然科学版） 2001年第3期17卷 178-181页

作者：黄生叶叶梧娄底师专计算机系湖南娄底417000 华南理工大学电子与通信工程系广东广州510641

针对现有的基于相似性检测的语音基频估计算法难以达到实时效果的缺点 ,提出了一种基于多层次相似检测机制的语音基频估计算法 .该算法实时性好 ,易于硬件实现 .

关键词：基音平均幅度差函数语音信号处理多层次相似检测机制估计算法语音基频

基于多层次相似性检测机制的语音基频实时估计算法

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桂林电子工业学院学报 2001年第2期21卷 11-14页

作者：黄生叶叶梧娄底师专计算机系湖南娄底417000 华南理工大学电子与通信工程系广东广州510641

基音周期的确定是语音处理领域中的一个尚未完全解决的基本问题。传统的基于自相关函数的估计基音周期的方法过于粗糙 ,而那些准确性高的方法计算太复杂 ,不适用于实时要求高的场合。为了兼顾准确性与实时性 ,提出了一种基于多层次相似... 详细信息

基音周期的确定是语音处理领域中的一个尚未完全解决的基本问题。传统的基于自相关函数的估计基音周期的方法过于粗糙 ,而那些准确性高的方法计算太复杂 ,不适用于实时要求高的场合。为了兼顾准确性与实时性 ,提出了一种基于多层次相似性检测机制的语音基频估计算法 ,该算法具有实时性好、易于硬件实现的特点。

关键词：多层次相似性检测机制语音基频实时估计算法

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强噪声下基于听觉模型的汉语声调提取

应用科学学报 2001年第2期19卷 121-126页

作者：戴明扬余凯徐柏龄余崇智南京大学声学研究所近代声学国家重点实验室江苏南京210093

基于人耳听觉模型和汉语语音的短时平稳特性 ,提出一种鲁棒性的汉语普通话声调提取方法 .采用基于人耳听觉模型的相关图来提取语音信号的基频 ,运用无监督的侧抑制神经网络来模拟人耳侧抑制属性进行基频检测 ,为了克服在低信噪比情况下... 详细信息

基于人耳听觉模型和汉语语音的短时平稳特性 ,提出一种鲁棒性的汉语普通话声调提取方法 .采用基于人耳听觉模型的相关图来提取语音信号的基频 ,运用无监督的侧抑制神经网络来模拟人耳侧抑制属性进行基频检测 ,为了克服在低信噪比情况下侧抑制神经网络的误判问题 ,引入了相邻语音帧的语音基频的帧间约束 .试验表明 ,该方法在信噪比很低的条件下 ,仍能较准确地识别出目标语音声调。

关键词：听觉模型基音周期声调提取侧抑制神经网络语音基频语音识别强噪声