【正文】 音信號分幀，這樣自相關(guān)序列 R(k)可用下式估計 （ ） ?? ?? ????? pi ipi ip iRaRinsnsEansnsEnsneEE 11 )(( 0 ) )]()([)]()([)]()([0?? ppp ARR????????????????????????????????????????????????????????0 0 0 1 )0( )1( )( )2( )1( )2( )1( )0( )1( )( )1( )0( 21????????? ppEaaaRpRpRpRRRpRRRpRRR? ???? n knsnsnknsnsEkR )()(1)]()([)(? ? ? ? ? ? 1 nGuinsans pi i ??? ??)()( nGune ?? ? ? ? zAGzH ? )] ( ) ( [ )] ( ) ( [ ) ( ) ( ) ( )] ( [ 1 1 min 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? p i i p i i p i n s n e E a n s n e E i n s a n s n e E n e E E 6 如果將預測誤差功率 Ep 理解為預測誤差的能量，則上式中的系數(shù)n1對線性預測方程的求解沒有影響，因此可以忽略。此時 H(z)寫為 ???????????????ppaaaA ? 21????????????????? )0( )2( )1( )2( )0( )1( )1( )1( )0( RpRpRpRRRpRRRR p???????????????????)( )2()1(pRRRRp ??0?? ppp ARR??ppp RRA 1?? s ( n ) 聲道參數(shù) 清音 / 濁音 開關(guān) G 周期脈沖 發(fā)生器 隨機噪聲 發(fā)生器 基音周期 時變數(shù)字 濾波器 圖 2 1 語音產(chǎn)生的數(shù)字模型簡化 圖 ? ? ? ?? ? 1111?????????? piiiqlllzazbGzUzSzH ）（? ? ? ?? ? 11?????? piii zaGzU zSzH 5 式中，增益 G以及數(shù)字濾波器系數(shù)都可以隨時間而變化， p為預測器階數(shù)。 將式（ ）代入（ ）得 （ ） 令 s(n)的自相關(guān)序列為 （ ） 由于自相關(guān)序列為偶對稱，因此 （ ） 這表明式（ ）與一般的自相關(guān)序列的定義是一樣的。一般是用一個長度有限的窗序列截取語音信號進行分析，并讓這個窗滑動以便分析任一時刻附近的信號。因此，這種情況下在聲門處產(chǎn)生一個準周期脈沖的空氣流。如果將語音模型看作 激勵源 通過一個線性時不變系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出，那么可以利用 LPC分析對聲道參數(shù)進行估值，以少量低信息率的時變參數(shù)精確地描述語音波形及其頻譜的性質(zhì)。在各種語音分析 技術(shù)中，它是第一個真正得到實際應用的技術(shù)。 專業(yè)課設(shè) 2 0 1 3 年 1 月 語音信號線性預測分析仿真 院（系、部）： 信 息 工 程 學 院 姓 名： 熊 潔 班 級： 通 0 9 2 學 號： 0 9 0 9 3 5 指導教師簽名 ： 王 嵩 摘 要 作為最有效的語音分析技術(shù)之一，線性預測是 一種基于全極點模型假定和均方預測誤差最小準則下的波形逼近技術(shù)， 通過對音頻信號的時域和頻域分析 對聲道參數(shù)進行估值，以少量低信息率的時變參數(shù)精確地描述語音波形及其頻譜的性質(zhì) ，能夠在盡量保持原音質(zhì)的基礎(chǔ)上合成出高質(zhì)量的語音。線性預測技術(shù)產(chǎn)生至今，語音處理又有許多突破，但這種技術(shù)目前仍然是唯一的最重要的分析技術(shù)基礎(chǔ)。此外， LPC分析還能夠?qū)舱穹?、功率譜等語音參數(shù)進行精確估計， LPC分析得到的參數(shù)可以作為 語音識別的重要參數(shù)之一。該空氣流經(jīng)過聲道流入聲道后從嘴唇輻射出來，從而產(chǎn)生濁音。 線性預測的概念與原理 線性預測分析的概念 線性預測編碼原理：利用過去的樣值對新 樣值進行預測，然后將樣值的實際值與其預測值相減得到一個誤差信號，顯然誤差信號的動態(tài)范圍遠小于原始語音信號的動態(tài)范圍，對誤差信號進行量化編碼，可大大減少量化所需的比特數(shù)，使編碼速率降低。這樣式（ ）進一步表示為 paaa 、 ?21? ? ? ? ? ? )(?)( 1?? ????? pi i insansnsnsnepaaa 、 ?21)]([ 2 neE 2 1 0])()([2)]([ 2 pka neneEa neE kk 、 ???????? 2 1 )()( pkknsa ne k 、 ??????? 2 1 0)]()([2 pkknsneE 、 ?????pkknsinsaknsnsEknsneE pi i 、 ? 2 1 0)]()()()([)]()([ 1 ???????? ??)]()([)( knsnsEkR ??)]()([)()( knsnsEkRkR ????pkikRakR pi i 、 ? 2 1 0)()( 1 ???? ??? ? 1 1 ipi i zazA ?????? ? ? ? )( 1 neinsans pi i ??? ?? 4 （ ） 上式稱為標準方程式， 它表明只要語音信號是已知的，則 p個預測系數(shù) 通過求解該方程即可得到。 當 p足夠大時，上式幾乎可以模擬所有語音信號的聲道系統(tǒng)。 利用對稱托普利茲 (Toeplitz)矩陣的性質(zhì)，自相關(guān)法求解可用 LevinsonDurbin（萊文遜 杜賓）遞推算法求解。 根據(jù)式（ ）和（ ） ，當 i=0 時，有 ( 0 ) ( 0 )( ) ( ) ( )e n b n s n?? （ ） 而 i=p 時 ()( ) ( )pe n e n? （ ） 這里 ()en 是 P 價線性預測逆濾波器所輸出的預