【正文】 1。 語音端點(diǎn)檢測算法的分析 隨著越來越多的學(xué)者對語音 端點(diǎn)檢測技術(shù)的關(guān)注，大量新的語音端點(diǎn)檢測算法相繼被提出。 論文中用到了時(shí)域分析方法和頻域分析方法，分別提取分析了時(shí)域和頻域中的一些重要音頻特征參數(shù)。 4． 由于語譜圖具有不同的黑白程度，形成不同的花紋，這種花紋被稱作聲紋。 從語譜圖中可以得到一些頻域分析參數(shù) （ 如共振峰、基音周期等 ）隨語音發(fā)生過程 （ 時(shí)間 ） 的變化情況，這是 前兩種分析方法所沒有的 。 語譜分析法的特點(diǎn)是： 1． 它是時(shí)間、頻率、音強(qiáng)的三位顯示圖，同時(shí) 也是時(shí)域波形與頻譜圖的結(jié)合。語譜圖的橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是頻率，黑度是第三個(gè)坐標(biāo)，表示音強(qiáng)。 語譜分析法 利用語譜圖是第三種語音分析方法。 3． 頻域分析容易獲得某些重要的音頻特征參數(shù)，如信息嫡、帶寬、共振峰等 。 圖 22 音頻頻域波形圖 plot of audio in frequency domain 9 頻域分析方法的特點(diǎn)是： 1． 語音信號的頻譜波形不太容易受外界環(huán)境的影響，而時(shí)域波形易隨外界環(huán)境變化 。常用的頻域分析方法有帶通濾波器組法、傅立葉變換法、線性預(yù)測法等幾種。 8 圖 21 音頻時(shí)域波形圖 The plot of audio in time domain 頻域分析方法 頻域分析是常用的第二種語音分析方法。 4． 分析語音信號的時(shí)域波形圖，所采用的方法較為簡單 。 2． 時(shí)域波形語音信號的數(shù)字處理實(shí)現(xiàn)起來比較簡單 。語音的時(shí)域分析采用時(shí)域波形圖，一般來說，橫坐標(biāo)是時(shí)間，縱坐標(biāo)是幅值。 時(shí)域分析法 時(shí)域 分析是最早被使用的一種方法，也是應(yīng)用范圍最廣泛的一種方法。 語音分析有時(shí)域分析、頻譜分析和語譜分析 3 種方法。 國外的經(jīng)驗(yàn)說明，語音分析的工作必須先于其它的語音處理工作。例如 ： 利用帶通濾波器組法來進(jìn)行計(jì)算機(jī)語音識別，其先決條件是要弄清楚語音的共 振峰的幅值、個(gè)數(shù)、頻率變化范圍及其分布情況。 7 第 2章 語音端點(diǎn)檢測算法的分析 及其優(yōu)化 語音分析的一般方法 計(jì)算機(jī)語音分析是計(jì)算機(jī)語音處理的一個(gè)重要內(nèi)容，也是計(jì)算機(jī)語音合成及語音識別的基礎(chǔ) [8 ]。 4．使用 CCS 開發(fā)環(huán)境進(jìn)行 軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ， 算法的移植與 DSP 內(nèi)核的配置、針對硬件平臺對應(yīng)用程序的編寫和實(shí)現(xiàn)。 2．使用 MATLAB 軟件進(jìn)行算法仿真，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出并驗(yàn)證優(yōu)化后的算法。 本論文主要工作內(nèi)容和任務(wù) 本文以語音端點(diǎn)檢測的算法為核心，以小波分析理論為基礎(chǔ)，分析討論了子帶平均能量方差和小波系數(shù)方差的算法，并將優(yōu)化算法運(yùn)用到了基于DSP 音視頻矩陣控制的系統(tǒng)中，本論文主要工作如下： 1．掌握語音信號處理的相關(guān)理論和處理方法， 分析 基于小波理論的 子 6 帶平均能量方差和小波系數(shù)方差的語音端點(diǎn)檢測算法 。本文開發(fā)的系統(tǒng)就是建立在 TMS320C5402 的基礎(chǔ)上。 TMS320C5402 的 26 個(gè) CPU 寄存器和片上外設(shè)寄存器被映射在數(shù)據(jù)存儲空間。片上雙存取訪問 RAM 被組織在一些塊上，因?yàn)槊總€(gè) DARAM塊能夠在每個(gè)機(jī)器周期中被訪問兩次，結(jié)合并行的體系結(jié)構(gòu)，使得 5402 得以在一個(gè)指定的周期內(nèi)完成四個(gè) 并發(fā)的存儲器操作：一個(gè)取指操作、兩個(gè)數(shù)據(jù)讀操作和一個(gè)數(shù)據(jù)寫操作。包括隨機(jī)存儲器 (RAM)和只讀存儲器(ROM) 。而以 C54xx 系列內(nèi)核為基礎(chǔ)的 DSP 器件 TMS320C5402 不僅繼承了上述優(yōu)點(diǎn)，而且存儲器有三個(gè)獨(dú)立的可選擇的空間：程序存儲空間、數(shù)據(jù)存儲空間和 I/O 空間。 TI 公司將常用的 DSP 芯片歸納為三大系列，即TMS320C20xx 系列 (TMS320C2xx)， TMS320C5000(TMS320C54xx/C55x)，TMS320C6000 系列 (TMS320C62x/67x)。按照CMOS 的發(fā)展趨勢， DSP 的運(yùn)算速度提高到 1000MIPS 是完全有可能的。它可支持各種圖像規(guī)格和各種算法，功能相當(dāng)強(qiáng)。如 TI 公司的 TMS320C80 代表了新一代芯片集成技 5 術(shù)，它將 4 個(gè) 32 位的 DSP， 1 個(gè) 32 位 RISC 主處理器， 1 個(gè)傳輸控制器， 2個(gè)視頻控制器和 50Kb SRAM 集成在一個(gè)芯片上。 進(jìn)入 21 世紀(jì)， DSP 正 向著 高速，高系統(tǒng)集成，高性能方向發(fā)展。 90 年代 DSP 發(fā)展十分驚人，相繼出現(xiàn)了第四代和第五代 DSP器件。當(dāng)時(shí)的 DSP 技術(shù)在醫(yī)療電子、生物電子、應(yīng)用地球物理等領(lǐng)域獲得應(yīng)用。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展， 1982 年世界上誕生了首枚通用可編程 DSP 芯片 TI 公司 的TMS320xx。但 MPU 較低的處理速度無法滿足高速實(shí)時(shí)的要求。 DSP 發(fā)展歷程大致分為三個(gè)階段： 70 年代理論先行， 80 年代產(chǎn)品普及， 90 年代突飛猛進(jìn)。與單片機(jī)相比， DSP 有著更適合數(shù)字信號處理的優(yōu)點(diǎn)。隨著小波分析在信號處理領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，也有不少基于小波分析語音端點(diǎn)檢測算法被提出，如：選擇小波部分子帶跟蹤信號的能量變化以實(shí)現(xiàn)端點(diǎn)檢測，將小波變換模極大值應(yīng)用于信號突變點(diǎn)的檢測等 [6]。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，倒譜 4 特征參數(shù)的語音信號端點(diǎn)檢測方法 [5]在噪聲環(huán)境下具有傳統(tǒng)的能量方法無法比擬的優(yōu)越性。因此，基于可靠信息就可以實(shí)現(xiàn)魯棒性 VAD。在具 有較小特征值得子特征空間中可以找到可靠的信息。 由 此，首先，用主元分析 (PCA)分析噪聲觀察值的估計(jì)協(xié)方差矩陣構(gòu)造噪聲特征空間。 20xx 年 等學(xué)者 提出基于噪聲特征空間投影的魯棒性端點(diǎn)檢測算法 [4 ]。 20xx 年 Gazor 提出了利用拉普拉斯概率密度函數(shù) (PDF)為帶噪語音和噪聲譜建模，它被證明是一個(gè)更好的純凈語音分布的模型。 1999 年 Sohn 等人提出了基于統(tǒng)計(jì)模型似然比的端點(diǎn)檢測算法 。這些參數(shù)描述了此語音信號的重要的信息，繼而用一定的算法進(jìn)行推理，從而可以判定此信號是 語音 段還是非 語音 段。 1994 年 Erdal 提出一種基于語音參數(shù)的分段方法。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 端點(diǎn)檢測算法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 語音端點(diǎn)檢測算法經(jīng)過幾十年的發(fā)展，產(chǎn)生了很多方法，而且隨著語音技術(shù)在現(xiàn)代科學(xué)中的重要性不斷增大，也不斷的有新方法被提出來滿足需要。另外，有關(guān)國家安全保密工作，常需對某些通信線路進(jìn)行監(jiān)控，在對眾多的線路進(jìn)行監(jiān)控時(shí)，為了節(jié)約人力 物力并且不遺漏可疑信息，語音端點(diǎn)檢測起到了至關(guān)重要 3 的作用。 在現(xiàn)代通信技術(shù)中，凡是涉及到語音通信的，都需要應(yīng)用到語音端點(diǎn)檢測這一技術(shù)，并且這一技術(shù)的重要性不僅體現(xiàn)在日常語音通信中，更體現(xiàn)在科研和國防建設(shè)上。 3． 在需要打斷功 能的系統(tǒng)中，語音的起始點(diǎn)是必須的 。 2． 拒絕非語音的信號 。 此外端點(diǎn)檢測的目的還在于 ： 1． 減少識別器的數(shù)據(jù)處理量 。 在商用語音系統(tǒng)中，由于信號多變的背景和自然對話模式而更容易使句中有停頓 （ 非語音 ） ，特別是在爆發(fā)聲母前總會有無聲間隙 。 2 A / D變換端點(diǎn)檢測應(yīng)用語音識別語音信號 圖 11 語音識別系統(tǒng) 流程圖 Speech recognition system diagram 端點(diǎn)檢測有兩個(gè)過程 ： 1． 基于語音信號的特征，用能量、過零率、熵 (entropy)、音高 (pitch)等參數(shù)以及它們的衍生參數(shù)， 來判斷信號流中的語音 /非語音信號 。因此從信號流中檢測出語音信號是語音識別的必要的預(yù)處理過程。語音識別的對象是語音信號，端點(diǎn)檢測的目的就是在復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境下的信號流中分辨出語音信號和非語音信號，并確定語音信號的開始及結(jié)束。計(jì) 算機(jī)語音識別過程與人對語音識別處理過程基本上是一致的。本文采用了語音 端點(diǎn) 檢測 的算法來實(shí)現(xiàn)音視頻矩陣的智能語音控制 [1 ]。 隨著計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)和數(shù)字通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，社會已進(jìn)入了數(shù)字化時(shí)代。這樣，既 方便 控制 ， 又 節(jié)約成本。 在現(xiàn)代多媒體會議室，為了滿足不同演示場合的需求，通常會具備多種不同的音視頻信號源和顯示終端，矩陣就 可以把提供信號源的設(shè)備的任意一路的信號送到 任意一路的顯示終端上 。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問 題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（ 設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成 績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價(jià)： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論 文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □