語音信號處理課件第九章(編輯修改稿)
2025-05-27 12:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 23 線性預(yù)測合成的形式有兩種：一種是直接用預(yù)測器系數(shù)構(gòu)成的遞歸型合成濾波器 ， 用這種方法定期地改變激勵參數(shù) u(n)和預(yù)測系數(shù) ， 就能合成出語音 。 它合成的語音樣本由下式?jīng)Q定 : 其中： ai為預(yù)測系數(shù)； G為模型增益； u(n)為激勵；合成樣本為 s(n)； p為預(yù)測器階數(shù) 。 ?????pii nGuinsans1)()()(數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 24 1a ap pia? 基音周期 沖激序列發(fā)生器 白噪聲發(fā)生 器 濁音 / 清音控制 G u ( n ) 1Z? 1Z? 1Z? 圖 直接用預(yù)測器系數(shù) ai構(gòu)成的合成濾波器 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 25 另一種合成的形式是采用反射系數(shù)構(gòu)成的格型合成濾波器 。 它的合成語音樣本由下式?jīng)Q定 : 11( ) ( ) ( 1 )piiis n G u n k b n??? ? ?? 其中： G為模型增益； u(n)為激勵； ki為反射系數(shù)； bi(n)為后向預(yù)測誤差； p為預(yù)測器階數(shù)。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 26 LPC語音合成和共振峰語音合成比較： （ 1） LPC語音合成有比較簡單和完全自動的分析步驟 ， 合成器結(jié)構(gòu)也比較簡單 ， 采用格形濾波器時 ，量化特性和穩(wěn)定性都比較好 ， 硬件實現(xiàn)容易；而共振峰合成需要較多的參數(shù)調(diào)整 ， 合成器結(jié)構(gòu)相對講要復(fù)雜些 。 （ 2） 共振峰合成原理和實際發(fā)聲原理聯(lián)系緊密 ，它的模型控制參數(shù)對合成語音譜特性的影響比較直觀 。 LPC合成中 ， 控制 LPC系數(shù)的變化軌跡十分有限 。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 27 （ 3） 共振峰語音合成比較靈活 ， 允許簡單地變換以模仿不同人的發(fā)音 ， 通過共振峰頻率的移動 ， 容易改變語聲中和講話人特征有關(guān)的部分； LPC合成較困難 ， 只有將 LPC的反射系數(shù)轉(zhuǎn)變成極點的位置 ，才有可能作類似的修正 。 （ 4） 線性預(yù)測方法對譜包絡(luò)谷點的模型要比峰點差得多 ， 因此共振峰帶寬的估計一般是不合適的；共振峰合成方法中 ， 共振峰的帶寬還可以從離散傅里葉變換譜來估計 。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 28 （ 5） 標(biāo)準(zhǔn) LPC的全極點模型 ， 對具有零點譜特性的那些音 ， 特別是鼻音 ， 效果比較差；共振峰合成方法則可以采用反諧振器來直接模擬鼻音中最重要的頻譜零點 ， 使得合成語音音質(zhì)得以提高 。 （ 6）從總體上說，選擇 LPC語音合成還是共振峰合成，基于二個因素的折衷； LPC合成具有簡單，可自動進行系數(shù)分析的優(yōu)點；而比較復(fù)雜的共振峰合成可望產(chǎn)生較高質(zhì)量的合成語音。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 29 基音同步疊加法 基音同步疊加 PSOLA算法核心思想：直接對存儲于音庫中的語音運用 PSOLA算法進行拼接 ，從而整合成完整的語音 。 該系統(tǒng)首先要在大量語音庫中 ， 選擇最合適的語音單元用于拼接 ， 并且在選擇語音單元的過程中往往采用多種復(fù)雜的技術(shù) ， 最后在拼接時 ， 使用PSOLA算法 ， 根據(jù)上下文的要求 ， 對其合成語音的韻律特征進行修改 。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 30 由于韻律修改所針對的側(cè)面不同 ， PSOLA算法的實現(xiàn)目前有 3種方式 。 分別為： 時域基音同步疊加 TDPSOLA 線性預(yù)測基音同步疊加 LPCPSOLA 頻域基音同步疊加 FDPSOLA 其中 TDPSOLA算法計算效率較高 ， 已被廣泛應(yīng)用 ， 是一種經(jīng)典算法 ， 這里只介紹 TDPSOLA算法原理 。 數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 31 基音同步疊加 PSOLA算法原理 信號 x(n)的短時傅里葉變換為： 其中 w(n)是長度為 N的窗序列 ， Z表示全體整數(shù)集合 。 是變量 n和 ω 的二維時頻函數(shù) ， 對于 n的每個取值都對應(yīng)有一個連續(xù)的頻譜函數(shù) ， 顯然存在較大的信息冗余 ， 所以可以在時域每隔若干個 （ 例如 R個 ） 樣本取一個頻譜函數(shù)來重構(gòu)原信號 x(n)。 ZnmnwmxXmmn ??? ??????? )e()()(e jj ??)( ?jn eX數(shù)字語音處理及 MATLAB仿真 張雪英編著 32 令： 其傅里葉逆變換為： 然后將
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