基于MATLAB的语音倒谱分析

海南大学毕业论文（设计）题目：基于MATLAB的语音倒谱分析学号：姓名年级学院：专业：指导教师：完成日期：2012年6月基于MATLAB的语音倒谱分析I摘要语言是人类最重要的交流工具，它自然方便、准确高效。随着社会的不断发展，各种各样的机器参与了人类的生产活动和社会活动，因此改善人与机器之间的关系，使人对机器的操纵更加便利就显得越来越重要。随着电子计算机和人工智能机器的广泛应用，人们发现，人和机器之间最好的通信方式是语言通信，而语音是语言的声学表现形式。要使机器听的懂人话，就要对语音信号进行处理。随着信息技术的不断发展，尤其是网络技术的日益普及和完善，语音信号处理技术正发挥着越来越重要的作用。为了寻找具有良好性能的特征及提取重要参数以提高识别系统性能，各种科学的算法应运而生，倒谱法作为信号处理的重要的方法之一，能够得到比较好的识别性能。本文以MATLAB为平台，通过编程实现对语音信号的倒谱分析。首先，本文简要说明了倒谱与语音的相关理论原理，包括倒谱原理和语音的组成元素，为之后的进一步研究奠定理论基础。然后,对语音倒谱各个方面的应用进行了MATLAB编程，得到了语音基音检测和共振峰检测的实验仿真结果。关键词：语音信号；倒谱；MATLAB；基音检测；共振峰检测；基于MATLAB的语音倒谱分析IIAbstractLanguageisoneofthemostimportantcommunicationtools,itisconvenientandefficient.Withthecontinuousdevelopmentofthesociety,avarietyofmachinesareusedinthehuman’sproductionandsocialactivities,thusimprovingtherelationshipbetweenmanandmachinemakesthemachinemoreconvenientwhatbecomesmoreandmoreimportant.Withthewideapplicationofelectroniccomputersandartificialintelligencemachine,itwasdiscoveredthatlanguagecommunicationisthebestmeansofcommunicationbetweenmanandmachine,whilethevoiceistheacousticmanifestationsofthelanguage.Tomakethemachineunderstandspeople,itisnecessarytoprocessthespeechsignal.WiththecontinuousdevelopmentofIT,especiallythegrowingpopularityofnetworktechnologyandimprovementofthevoicesignalprocessingtechnologyisplayinganincreasinglyimportantrole,inordertofindagoodperformancecharacteristicsandextractimportantparameterstoimprovetheperformanceoftherecognitionsystem,avarietyofscientificalgorithmshaveemerged,thecepstrum,asthesignalprocessingoneoftheimportantmethods,cangetbetterrecognitionperformance.MATLABasaplatform,canachievecepstrumanalysisofthespeechsignalbyprogramming.First,thearticlebrieflydescribedtheitheoreticalprinciplesofcepstrumandvoice,includingthethecepstrumprinciplesandelementsofvoice,whichlaiedthetheoreticalfoundationforthefurtherresearch.ThenthespeechcepstrumapplicationinallaspectswasprogrammedinMATLAB,thuswegotvoicepitchdetection,peakdetectionexperimentsimulationresultsbysimulation.Keywords:speechsignal;cepstrum;MATLAB;pitchdetection;resonancepeakdetection;基于MATLAB的语音倒谱分析III目录1绪论.............................................................................................................................11.1目的及意义......................................................................................................11.2语音信号研究现状.........................................................................................11.3主要研究内容..................................................................................................32倒谱的基本原理.........................................................................................................52.1复倒谱和倒谱的定义......................................................................................52.2复倒谱的计算方法..........................................................................................62.3复倒谱与倒谱的关系......................................................................................93语音信号的组成分析...............................................................................................113.1语音的两个分量............................................................................................113.2语音类型........................................................................................................134语音倒谱的应用及MATLAB仿真........................................................................154.1倒谱的MATLAB实现......................................................................................154.2倒谱在同态信号处理系统的应用................................................................164.3倒谱在基音检测方面的应用........................................................................174.4倒谱在共振峰检测方面的应用....................................................................215总结...........................................................................................................................25致谢........................................................................................................................26参考文献......................................................................................................................27附录A..........................................................................................................................28附录B..........................................................................................................................28附录C..........................................................................................................................30基于MATLAB的语音倒谱分析11绪论1.1目的及意义由于语言是人们在日常生活中的主要交流手段，因此语音信号处理在现代信息社会中占用重要地位。随着语音信号处理技术在实际生活中的应用的不断发展，语音信号处理技术已经越来越贴近人们的生活。目前，语音信号处理技术处于蓬勃发展的时期，不断有新的产品被研制开发，市场需求逐渐增加，具有良好的应用前景。语音信号处理虽然包括语音通信，语音合成，语音识别等内容，但是其前提和基础是对语音信号进行分析。在语音信号处理中可以常用倒谱域来提取语音的基频和共振峰，用于语音识别。倒谱系数是一种表征语音特征非常有效的参数矢量,它能将语音信号的声门激励信息及声道响应信息分离开来，也就是说倒谱具有解卷的特性,因此倒谱是说话人识别和语音识别中最常用的特征参数之一。由于倒谱在语音信号处理中的重要地位，倒谱的应用也越来越广泛。例如可应用于通信、建筑声学、地震分析、地质勘探和语音处理等领域。尤其在语音处理方面，应用复倒谱算法可制成同态预测声码器系统，用于高度保密的通信。1.2语音信号研究现状声学是物理学的一个分支学科，而语言声学又是声学的一个分支学科。它主要的研究方向是人的发声器官机理，发声器官的类比线路和数学模型，听觉器官的特性(如听阈、