【正文】 本原理是在時(shí)間軸上對模擬語音按一定的速率抽樣，然后將幅度樣本分層量化，并用代碼表示。所以要通過對信號趨 勢的預(yù)測和冗余信息處理，進(jìn)行資料的壓縮，這樣就可以使我們用較少的資源建立更多的信息。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 8 頁 共 58 頁 音頻壓縮編碼 音頻壓縮編碼中的數(shù)據(jù)量：（采樣頻率量化位數(shù)） /（字節(jié)數(shù)）聲道數(shù)目 壓縮編碼的目的，通過對資料的壓縮，達(dá)到高效率存儲和轉(zhuǎn)換資料的結(jié)果，即在保證一定聲音質(zhì)量的條件下，以最小的資料率來表達(dá)和傳送聲音信息。 SPCE061A 將 A/D、編碼算法、解碼算法、存儲及 D/A 做成相應(yīng)的模塊，每個(gè)模塊都有其應(yīng)用程序接口 API，要實(shí)現(xiàn)語音處理，只用了解每個(gè)模塊所要實(shí)現(xiàn)的功能及參數(shù)的內(nèi)容，然后調(diào)用該API 函數(shù)即可。如今，要實(shí)現(xiàn)語音處理有多種渠道，可以選用 專用語音芯片也可以選用單片機(jī)，二者區(qū)別參看表 ，如下： 表 語音處理器件性能對照表 [2] 所選器件 音質(zhì) 語音播放長度和段落 價(jià)格 專用語音芯片 好 受限制 較高 單片機(jī) 由 AD、 DA 精度、壓縮算法等決定 由存儲空間決定 有優(yōu)勢 SPCE061A 單片機(jī)具有八路 10 位 ADC 和兩路 10 位 DAC，兩個(gè) 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，內(nèi)置 MIC 放大器和自動增益控制（ AGC） 電路， CPU 時(shí)鐘主頻最高達(dá) 49MHz 且具有 DSP 功能，有能力執(zhí)行復(fù)雜壓縮算法。此外，聲道的數(shù)目、相應(yīng)的音頻設(shè)備也是影響音頻質(zhì)量的原因。為了讓數(shù)字計(jì)算機(jī)更加便利處理音頻信號，需要將模擬的（連續(xù)的）聲音波形數(shù)字化（離散化），該過程主要包括采樣和量化兩個(gè)方面。音樂與語音相對更規(guī)范一些，是符號化了的聲音。語音也可以表示為波形聲音，但波形聲音表示不出語言、語音學(xué)的內(nèi)涵。這些不同的識別方法從不同角度利用 語音的某些特性、人腦的感知 過程、光驗(yàn)知識規(guī)律等信息進(jìn)行識別，起到了良好的作用。本文將在第四章對 HMM 模型做詳細(xì)介紹。 HMM 用隱含的狀態(tài)對應(yīng)于 聲學(xué)層各相對穩(wěn)定的發(fā)音單位，在生成一個(gè)單詞時(shí)，系統(tǒng)不斷地由一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)狀態(tài)，每一個(gè)狀態(tài)都產(chǎn)生一個(gè)輸出，直至整個(gè)單詞輸出完畢。怎樣跟蹤它們之間的轉(zhuǎn)化等問題。由于美國貝實(shí)驗(yàn)室的 Rbanier 等人在 20 世紀(jì) 80年代中期，對隱馬爾可夫模型深入淺出的介紹，才使世界各國從事語音信號處理的研究人員了解和熟悉，進(jìn)而成為一個(gè)公認(rèn)的研究熱點(diǎn)，也是目前語音識別等的主流研究途徑。 隱馬爾可夫模型 (HiddenMakrovModes， HMM)作為語音信號的一種統(tǒng)計(jì)模型，今天正在語音處理各個(gè)領(lǐng)域中獲得廣泛的應(yīng)用。 在 DTW 中，由于局部優(yōu)化問題的計(jì)算結(jié)果不需要重新計(jì)算，因而實(shí)現(xiàn)起來非常簡單。雖然將較短的幀進(jìn)行線性擴(kuò)張或?qū)⑤^長的幀進(jìn)行線性壓縮后可以解決長度不等問題，但由于兩次發(fā)音內(nèi)部相對瞬時(shí)速度會有非線性的變化，僅以這兩個(gè)發(fā)音的特征序列的對應(yīng)幀進(jìn)行匹配，通常難以達(dá)到理想的效果。 由于同一個(gè)人對同一字音的兩次發(fā)音，在發(fā)音速度以及字音內(nèi) 部相對瞬時(shí)速度上必然存在一定的差異。這個(gè)最小距離所對應(yīng)的字音，即為識別判決的結(jié)果。而整個(gè)識別系 統(tǒng)的每個(gè)字音都具有其特定的碼本。觀察大量這樣的特征點(diǎn)組合我們就可以發(fā)現(xiàn)，這些點(diǎn)構(gòu)成了一個(gè)集合，而這些集合在語音特征空間中被稱為“類”。 每幀語音通過特征提取后，可以得到一個(gè) n維的特征矢量，該矢量可以看作是 n 維特征空間的一個(gè)點(diǎn)。它的運(yùn)用思路是 :某一特定的信息源而優(yōu)化設(shè)計(jì)碼書與這一信息源產(chǎn)生的信號的平 均量化失真小于該碼書與其他信息的信號的平均失真。以識別單位分，有孤立詞識別、音素識別、音節(jié)識別、孤立句識別、連接詞識別、連續(xù)語音識別和語音理解等 ； 以識別規(guī)模分，有小詞匯量（ 10～ 50 個(gè)）、中詞匯量（ 50～ 200 個(gè)）、大詞匯量（ 200以上）等孤立詞識別，在所有的情況下，語音識別的識別率都隨單詞量的增加而下降；以服務(wù)對象分，有特定講話人（ SD）和非特定人（ SI 即無論是誰的聲音都能夠識別）；以識別方法分，有模板匹配法、隨機(jī)模型法和概率語法分析方法。 圖 12 凌陽 SPCE061A 開發(fā)板 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 4 頁 共 58 頁 2 語音識別技術(shù)的介紹 語音識別的基本原理 語音識別就是使機(jī)器具有人的聽覺功能，能夠直接聽懂人的講話，理解人的意圖并做出一些相應(yīng)的反應(yīng)。 61 板上有調(diào)試器接口（ Probe 接口）以及下載線接口（ EZ_Probe 接口），分別可接凌 陽科技的在線調(diào)試器、簡易下載器。 圖 21SPCE061A 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 12 芯片特性 （ 1） 16 位微處理器 （ 2）工作電壓： CPU 的工作電壓為 ~， I/O 口工作電壓 VDDH 為 VDD~ （ 3） CPU 工作頻率： ~ （ 4）數(shù)據(jù)存儲器： 2K 字節(jié) SRAM （ 5）程序存儲器： 32K FLASH 閃存 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 3 頁 共 58 頁 （ 6） I/O 端口： 2 組 16 位可編程輸入 /輸出端口 （ 7）中斷： 14 個(gè)中斷源， FIQ 和 IRQ 兩個(gè)中斷優(yōu)先級 （ 8）定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器：兩組 16 位可編程定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 （ 9）模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器： 7 通道 10 位電壓 ADC 和單通道 10 位聲音 （ 10）數(shù) /模轉(zhuǎn)換器： 2 個(gè) 10 位 DAC 輸出通道 （ 11） UART：一個(gè)全雙工通用異步串行接口 （ 12） SIO：一個(gè)同步串行設(shè)備接口 （ 13）節(jié)電功能：具備弱振方式和睡眠方式 （ 14） WatchDog 功能：具備清除時(shí)間周期為 的看門狗 （ 15）其它功能 低電壓復(fù)位、低電壓監(jiān)測、保密功能等 61 單片機(jī)開發(fā)板 SPCE061A 精簡開發(fā)板（簡稱 61 板），是以凌陽 16 位 SPCE061A 單片機(jī)為核心的精簡開發(fā)、仿真實(shí)驗(yàn)板。 SPCE061A 片內(nèi)還集成了一個(gè) ICE（在線仿真電路）接口，使得對芯片的編程和仿真變得非常方便，而且 ICE 接口不占用芯片上的硬件資源，結(jié)合凌陽科技提供的集成開發(fā)環(huán)境（ unSP IDE）可以對芯片進(jìn)行仿真；而程序的下載（燒寫）也是通過該接口進(jìn)行下載。凌陽 16 位單片機(jī)所擁的一套指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境具有易學(xué)易用、效率高等特點(diǎn)。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 第 2 頁 共 58 頁 1 SPCE061A 單片機(jī) SPCE061A 芯片簡介 SPCE061A 是凌陽科技研發(fā)生產(chǎn)的性價(jià)比很高的一款 16位 單片機(jī)，使用它可以非常方便靈活的實(shí)現(xiàn)語音的錄放系統(tǒng)，該芯片擁有 八路 10 位 精度的 ADC，其中 一路 為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有 自動增益電路 ,用于錄音。 本文基于 SPCE061A 單片機(jī)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一輛具有語音控制功能的電動智能小車。同時(shí)，該單片機(jī)的 MIC_ADC 通道具有自動增益功能，使語音信號的采集更加方便。 SPCE061A 是凌陽公司設(shè)計(jì)的一種具有 DSP 功能的 16 位單片機(jī)，它資源豐富，性價(jià)比很高。語音的處理包括語音錄放及壓縮編碼、解碼和語音的識別。桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )報(bào)告用紙 目 錄 引言 .................................................................................................... 1 1 SPCE061A 單片機(jī) ........................................................................... 2 SPCE061A 芯片簡介 ................................................................................................ 2 12 芯片特性 .................................................................................................................. 2 61 單片機(jī)開發(fā)板 ..................................................................................................... 3 2 語音識別技術(shù)的介紹 .................................................................... 4 語音識別的基本原理 ............................................................................................. 4 語音識別的類型 ..................................................................................................... 4 識別方法簡介 ......................................................................................................... 4 矢量量化識別方法 .......................................................................................... 4 ............................................................................................... 5 ..................................................................................................... 5 ....................................................................................................... 6 SPCE061A 實(shí)現(xiàn)語音識別的步驟 ............................................................................ 6 凌陽音頻概述 ......................................................................................................... 6 音頻壓縮編碼 ......................................................................................................... 8 ............................................................................................... 8 ............................................................................................................... 8 、錄制、合成和辨識 .............................................................. 9 API 的功能及應(yīng)用 ........................................................... 9 3 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì) ...................................................................... 12 方案總體介紹 ...................................................................................................... 12 61 板最小系統(tǒng) ....................................................................................................... 13 ...........................................