【正文】 ............................................4 解線性預(yù)測(cè)參數(shù)方程組的算法 ............................................................................................. 5 LevinsonDurbin 自相關(guān) 解 法 .......................................................................................... 5 利用格型法求解線性預(yù)測(cè)系數(shù) ....................................................................................... 6 第 3 章 simulink 仿真的分析合成系統(tǒng) ................................................................. 10 仿真內(nèi)容 ............................................................................................................................... 10 仿真 系統(tǒng) 模型 ....................................................................................................................... 10 仿真 工作過(guò)程 ........................................................................................................................11 語(yǔ)音信號(hào)采樣 ..................................................................................................................11 預(yù)加重 ..............................................................................................................................11 疊接窗分析 ..................................................................................................................... 13 漢明窗 ............................................................................................................................. 14 自相關(guān)算法 ..................................................................................................................... 14 數(shù)字濾波器 ..................................................................................................................... 16 仿真結(jié)果分析 ....................................................................................................................... 18 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................. 18 1 第 1 章 緒論 語(yǔ)音信號(hào) LPC 分析技術(shù)的基本概念 語(yǔ)音是人們交流思想和進(jìn)行社會(huì)活動(dòng)的最基本手段 , 我們要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行測(cè)定并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式 , 以提高我們的通信能力。 專(zhuān)業(yè)課設(shè) 2 0 1 3 年 1 月 語(yǔ)音信號(hào)線性預(yù)測(cè)分析仿真 院（系、部）： 信 息 工 程 學(xué) 院 姓 名： 熊 潔 班 級(jí)： 通 0 9 2 學(xué) 號(hào)： 0 9 0 9 3 5 指導(dǎo)教師簽名 ： 王 嵩 摘 要 作為最有效的語(yǔ)音分析技術(shù)之一，線性預(yù)測(cè)是 一種基于全極點(diǎn)模型假定和均方預(yù)測(cè)誤差最小準(zhǔn)則下的波形逼近技術(shù)， 通過(guò)對(duì)音頻信號(hào)的時(shí)域和頻域分析 對(duì)聲道參數(shù)進(jìn)行估值，以少量低信息率的時(shí)變參數(shù)精確地描述語(yǔ)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(yǔ)音。 本文重點(diǎn)研究了線性預(yù)測(cè)（ LPC）的原理、 LevinsonDurbin 算法， 基于 MATLAB 進(jìn)行語(yǔ)音線性預(yù)測(cè)仿真， 并對(duì) 參數(shù) 的選取做了比較分析。 線性預(yù)測(cè) (Linear Prediction)這一術(shù)語(yǔ)是維納 1947年首次提出的，此后，線性預(yù)測(cè)應(yīng)用于許多領(lǐng)域中。 線性預(yù)測(cè)作為一種工具，幾乎普遍地應(yīng)用于語(yǔ)音信號(hào)處理的各個(gè)方面。在各種語(yǔ)音分析 技術(shù)中，它是第一個(gè)真正得到實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。 在估計(jì)基本的語(yǔ)音參數(shù) (例如基音、共振蜂、譜、聲道面積函數(shù)，以及用低速率傳輸或儲(chǔ)存語(yǔ)音等 )方面，線性預(yù)測(cè)是一種主要的技術(shù)。 線性預(yù)測(cè)分析是最有效的語(yǔ)音分析技術(shù)之一，在語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別和說(shuō)話人 識(shí)別等語(yǔ)音處理領(lǐng)域中得到了廣泛的 應(yīng)用。通過(guò)使實(shí)際語(yǔ)音抽樣值與線性預(yù)測(cè)抽樣值的均方誤差達(dá)到最小，可以確定唯一的一組線性預(yù)測(cè)系數(shù)。如果將語(yǔ)音模型看作 激勵(lì)源 通過(guò)一個(gè)線性時(shí)不變系統(tǒng)產(chǎn)生的輸出，那么可以利用 LPC分析對(duì)聲道參數(shù)進(jìn)行估值，以少量低信息率的時(shí)變參數(shù)精確地描述語(yǔ)音波形及其頻譜的性質(zhì)。 2 第 2 章 線性預(yù)測(cè)的基本原理 語(yǔ)音的產(chǎn)生 為了用數(shù)字信號(hào)處理的方法對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理，首先要建立語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的數(shù)字模型，因此，我們必須在對(duì)人的發(fā)聲器官和機(jī)理上進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，才能建立精確的模型。在聲門(mén)以左，稱(chēng)為“聲門(mén)子系統(tǒng)”，它負(fù)責(zé)產(chǎn)生激勵(lì)振動(dòng)；右邊是“聲道系統(tǒng)”和“輻射系統(tǒng)”。 空氣 經(jīng)過(guò)聲帶時(shí)，如果聲帶是緊繃的，則聲帶將周期 性地 開(kāi)啟和閉合。因此，這種情況下在聲門(mén)處產(chǎn)生一個(gè)準(zhǔn)周期脈沖的空氣流。如果聲帶 是 完全舒展的，則空氣流將不受影響的通過(guò)聲門(mén)并進(jìn)入聲道。這時(shí)，如果聲道有部位完全閉合，則當(dāng)空氣流到達(dá)時(shí)將在此處形成空氣壓力，一旦閉合處突然開(kāi)啟便會(huì)讓空氣壓力快速釋 放，激勵(lì)聲道后便會(huì)形成爆破音。但是由于語(yǔ)音的形成過(guò)程與發(fā)音器官的運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，這種物理運(yùn)動(dòng)比起聲音振動(dòng)速度來(lái)講要緩慢得多，因此語(yǔ)音信號(hào)常?？杉俣槎虝r(shí)平穩(wěn)的，即在 10~20ms這樣的時(shí)間段內(nèi)，其頻譜特性和某些物理特征參量可以近似看做不變。一般是用一個(gè)長(zhǎng)度有限的窗序列截取語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行分析，并讓這個(gè)窗滑動(dòng)以便分析任一時(shí)刻附近的信號(hào)。 線性預(yù)測(cè)分析又稱(chēng) LPC分析 ，對(duì) ??Sn分析就是 用過(guò)去 P個(gè)取樣值 ? ? ? ? ? ?? ?1 , 2 ,S n S n S n p? ? ?的加權(quán)之和來(lái)預(yù)測(cè)信號(hào)當(dāng)前取樣值 ??Sn， 如果利用 P個(gè)取樣值來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)，則稱(chēng)為 P階線性預(yù)測(cè)。 預(yù)測(cè)誤差為 : () 預(yù)測(cè)誤差 e(n)是信