语音信号处理第一章 绪论

第一章绪论

1、语音信号？

语音信号是具有声音的语言，人类表示信息的常用媒体，人类通信的有效工具。

2、语音信号包含的信息？

1）说话内容，说什么；2）说话人身份，谁说的；3）说话人说话时的状态，生理状态、心理状态、情绪等。（语音信号处理主要关心前两项）

3、为什么要学习和研究语音信号处理技术？

答：1）语音是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的方式；2）让计算机能够理解人类的语言，是人类自计算机诞生以来就梦寐以求的想法；随着计算机的便携化，人们渴望摆脱键盘的束缚而代之以语音输入的方式。比如苹果公司的iphone手机，在其最新版本4s中，推出了siri功能-即语音助手，可以通过语音输入，让其充当闹钟，比如还可以让它为你找出最近的咖啡厅，另外找出行路线往往需要输入不少文字，省事的话，报出地点，它可以调用google地图来找出出行方案，还可以让它播放音乐，发送短信等等。3）语音信号技术始终与当时信息科学最活跃的前沿科学保持密切联系，并且一起发展。语音信号处理是以语音语言学和数字信号处理为基础的涉及多方面的综合性学科，它与心理学、生理学、计算机科学、通信与信息科学以及模式识别和人工智能等学科都有着密切的关系。对于语音信号处理的研究一直是数字信号处理技术发展的重要推进力量，而数字信号处理许多新方法的提出，又是首先在语音信号处理中获得成功，而后再推广到其他领域的。比如，语音信号处理算法的复杂性和实时处理的要求，促进了高速信号处理器的设计。而这些产品产生之后，又是首先在语音信号处理中得到最有效的应用的。

4、语音信号处理的发展情况

1）语音信号处理的发展标志是在1940年产生的通道声码器技术，该技术打破了以往的“波形原则”，提出了一种全新的语音通信技术，即从语音中提取参数加以传输，在接收端重新合成语音。其后，产生了“语音参数模型“的思想。

2）40年代后期，研制成功了“语谱仪”，为语音信号分析提供了有力的工具。

3）50年代后，语音信号处理得到了新的进展。主要标志是贝尔实验室的英文数字语音识别装置的成功研究。其后随着数字计算机和数字信号处理技术(FFT)的突破性发展，产生了第一台孤立词语音识别器，有限连续语音识别器。

4）70年代初，随着倒谱分析技术和线性预测技术的成功应用，微电子学、微处理芯片和专用信号处理芯片的不断问世，进一步推动了语音信号处理技术的发展。

5）80年代初，矢量量化VQ应用于语音信号处理，隐马尔可夫模型HMM是80年代语音信号处理技术的重大发展。

6）近年来，人工神经网络研究取得了迅速的发展，语音识别是神经网络的一个重要应用领域。

5、语音信号处理的应用

1）语音编码(语音压缩编码，语音压缩)

必要性：数字化语音信号的存储要占用一定的空间，传输时占用一定的带宽。为了节省空间和带宽需要对语音信号进行压缩编码。如果按照传统的模数转换技术对语音信号进行数字化，必须传输或存储大量的数据。如假设采样速率为8kHz，对每个样本进行16位A/D转换，那么每秒的语音数据量将达到128kbps，如此高的位率是不允许的，所以必须对其进行压缩。

它的发展现状是：自从30年代末提出了PCM（脉冲编码调制）原理以及声码器的概念后，语音编码一直沿着两个方向进行发展：语音信号波形编码和声码化编码，或者是非参数化编码与参数化编码。参数编码有时又称为模型编码。（1）波形编码：特点是力图使重建的语音波形保持原始语音信号的波形形状，这类编码器通常将语音信号当做一般的波形信号来处理具有适应能力强，话音质量好等优点，但是所需要的编码速率高。如：PCM，增量调制，自适应增量调制等。(2)参数编码：通过对语音信号特征参数的提取及编码，力图使重建的语音信号具有尽可能高的可懂度，即保持原语音的语意，但是重建信号的波形同原语音信号的波形相比可能有很大的差别。参数编码的主要问题是合成语音质量低，自然度较差，有时甚至连熟人也不一定能听出说话人是谁。另外，这类编码器对说话的环境比较敏感，需要安静的环境才能给出较高的可懂度。如：线性预测声码器等。(3)混合编码：克服了原有波形编码和参数编码的弱点，结合了各自的长处，在4~16kbps速率上能够得到质量较好的合成语音，在本质上具有波形编码的优点。如：多脉冲激励线性预测编码，规则脉冲线性激励预测编码，码本激励线性预测编码等。

应用范围包括：带宽受限信道的数字话音传输(蜂窝移动通信，卫星通信等)，可视电话，语音的数字存储，呼叫服务(数字录音，语音信箱等)。

方向：低码率、高质量的音频编码技术和算法。语音压缩通常根据实际应用情况，进行三方面的均衡，即位率、质量和清晰度、编解码算法的复杂度。例如：有的数字语音录放系统对编码器实时性要求不高，但希望有较高的压缩位率，以降低所需存储器的容量，对于解码器，则要求算法尽量简单，成本低，并能够实时或者基本实时解码。数字通信系统则要求实时编解码。

2）语音识别

作用：将语音转换成等价的书面信息，即让计算机能够听懂人说话。语音识别是建立计算机听觉系统的基础，它使得任何计算机之间利用自然语言进行通信成为可能。

语音识别的一般过程：

-训练阶段：用户将词汇表中的每个词依次说一遍，语音分析单元对输入语音进行分析，并将其特征矢量作为模型存入模板库。

-识别阶段：将对输入语音分析得到的特征序列与模板库中的每一个模板相匹配比较，将相似度最高者作为识别结果输出。

预处理包括反混叠滤波、模数转换、自动增益控制、噪声消除、去除声门激励及口唇辐射影响，以及端点检测和自动分段。其中端点检测和自动分段取决于系统选择的识别单元的大小。基元可以是音素、音节字或词。基元选得小，存储的模板量可以减少，但对分割技术要求会提高，并会影响识别率。提取各种声学参数，包括时域参数、频域参数、倒谱参数和超音段信息。时域参数：短时平均能量、短时平均过零率和短时自相关函数。频域参数：滤波器组平均谱、线谱、共振峰信息：共振峰频率、带宽、幅值、和线性预测系数。倒谱域参数：倒谱系数。超音段信息：音长、音调、声调。统计模型通常是隐马尔可夫模型，由训练样本得到的各类模型参数。参考模板就是由训练或者聚类算法得到的语音库。未知的语音样本要通过与语音库中的各个模板进行比较才能得到识别。

应用前景：（1）声控应用，计算机识别语音内容，并实施相应的动作。典型的系统：声控电话转换，声控语音拨号，声控智能玩具，信息网络查询，银行，家庭服务等。（2）听写系统，以口授方式将文字输入计算机；（3）自动口语翻译，将一种语言翻译为另一种语言，如中科院开展的CSTAR(国际语音翻译先进研究联盟)计划，能够完成文本语音的汉英自动翻译，即人对着文本朗读出来经语音识别后再进行翻译的输出结果、自发语音的汉英自动翻译即没有任何文本作为参考的情况下，人自发说出的句子经语音识别后再进行翻译的输出结果。（4）人机交互；（5）移动计算设备语音输入；（6）说话人识别，安全加密，法庭取证，银行信息电话查询，公安机关破案等。

3）说话人识别

即根据语音辨别说话人。

说话人识别分为训练阶段和识别阶段。这两个阶段都必须根据说话人的特征建立模型进行识别。

根据判决模式不同可以讲说话人识别分为说话人辨识和说话人确认两类。根据对训练和测试语音内容的要求不同，可以讲说话人识别分为固定文本的说话人识别和任意文本的说话人识别。

说话人识别的主要方法：基于模板的方法：DTW（动态时间规整方法），矢量量化；基于随机模板的方法：混合高斯模型、隐马尔可夫模型；基于人工神经网络的方法；基于支持向量机的方法。

应用于人机接口、保安、军事、司法等方面(如保密设施的门禁系统，个人账户的身份验证，司法调查中的声音认证等)

说话人识别和语音识别比较

同：都是语音信号处理技术和计算机技术相结合的产物；都是应用机器设备来模仿人对

语音的感知和处理能力；都是基本的模式识别问题：都可以分为训练与测试两个阶段，训练时提取出某些语音特征，建立相应的模型，测试时提取出相同的语音特征，再根据一定的相似性准则做出判断；两者有时采取相同的语音特征。

异：(1)对于说话人识别，语音信号在特征空间是按照说话人来划分的，而语音识别是按照单词或者句子划分的；(2)说话人识别是想挖掘出包含在语音信号中的有关说话人的个性因素，力图强调不同人之间的差别；而语音识别则是想要得到语音信号的语义信息，而忽略不同说话人的个性因素。两者差异体现在语音特征和建模方法的选择上。

4）语音合成

目的：让计算机说话。语音合成是语言合成的最基本部分，相当于“人工嘴巴”。

最简单的语音合成是语音响应系统：在计算机内建立一个语音库，将可能用到的单字、词或者一些句子的声音信号编码后存入计算机，当键入所要的字、词或句子代码时，就能调出对应的数码信号，并转换成声音。

语音合成器：从理论上讲，它可完全模仿人类发声器官动作和发声过程，实时地产生所需的语音。事实上，由于很难找出定量描述发声器官动作的精确数字模型和实际语音产生规律，因此实现起来还有一定的困难。

语音合成技术经历了一个逐步发展的过程，从参数合成到拼接合成再到两者的结合。目前，常用的语音合成技术有：共振峰合成、LPC合成，PSOLA(基音同步叠加法)拼接合成技术等。各种技术各有优缺点，在实际应用中往往将多种技术有机结合，或将一种技术的优点运用到另一种技术上，以克服另一种技术的不足。

应用：公共交通自动报站，各种场合的自动报时、自动告警灯，文本校对中的语音提示，电话查询服务等；

应用新领域：与internet结合，有声email，网上信息的有声获取，语音聊天等；与机器翻译技术相结合的语音翻译。

研究方向：高质量、高清晰度自然语音合成，以及表达人类的情感语音。

5）基于语音的信息检索（新方向）

动机：网络技术和数字图书馆技术；方向:基于语音内容的信息检索。

本课程的内容安排:

首先介绍语音信号处理的基础知识，特征分析和处理方法，然后介绍了语音信号处理中常用方法的原理，包括了矢量量化技术、隐马尔可夫模型、人工神经网络。最后介绍了语音信号处理的各种应用，包括语音编码、语音识别、说话人识别和情感识别等。

本学期的课程安排：

理论学时（24），上机（8学时），时间（13-16周）周一12节

考核方式：完成大报告，语音信号处理技术综述

语音信号处理与及其MATLAB实现分析

目录 摘要 (2) 第一章绪论 (3) 1.1 语音课设的意义 (3) 1.2 语音课设的目的与要求 (3) 1.3 语音课设的基本步骤 (3) 第二章设计方案论证 (5) 2.1 设计理论依据 (5) 2.1.1 采样定理 (5) 2.1.2 采样频率 (5) 2.1.3 采样位数与采样频率 (5) 2.2 语音信号的分析及处理方法 (6) 2.2.1 语音的录入与打开 (6) 2.2.2 时域信号的FFT分析 (6) 2.2.3 数字滤波器设计原理 (7) 2.2.4 数字滤波器的设计步骤 (7) 2.2.5 IIR滤波器与FIR滤波器的性能比较 (7) 第三章图形用户界面设计 (8) 3.1 图形用户界面概念 (8) 3.2 图形用户界面设计 (8) 3.3 图形用户界面模块调试 (9) 3.3.1 语音信号的读入与打开 (9) 3.3.2 语音信号的定点分析 (9) 3.3.3 N阶高通滤波器 (11) 3.3.4 N阶低通滤波器 (12) 3.3.5 2N阶带通滤波器 (13) 3.3.6 2N阶带阻滤波器 (14) 3.4 图形用户界面制作 (15) 第四章总结 (18) 附录 (19) 参考文献 (24)

摘要 数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。 数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域，这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域，这是通过数模转换器实现的。 数字信号处理的算法需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。 数字信号处理的核心算法是离散傅立叶变换(DFT)，是DFT使信号在数字域和频域都实现了离散化，从而可以用通用计算机处理离散信号。而使数字信号处理从理论走向实用的是快速傅立叶变换(FFT)，FFT的出现大大减少了DFT的运算量，使实时的数字信号处理成为可能、极大促进了该学科的发展。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，和Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点,使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++ ，JAVA的支持。可以直接调用,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。

语音信号处理实验指导书

语音信号处理实验指导书 实验一 语音信号采集与简单处理 一、 实验目的、要求 （1）掌握语音信号采集的方法 （2）掌握一种语音信号基音周期提取方法 （3）掌握短时过零率计算方法 （4）了解Matlab 的编程方法 二、 实验原理 基本概念： （a ）短时过零率： 短时内，信号跨越横轴的情况，对于连续信号，观察语音时域波形通过横轴的情况；对于离散信号，相邻的采样值具有不同的代数符号，也就是样点改变符号的次数。 对于语音信号，是宽带非平稳信号，应考察其短时平均过零率。 其中sgn[.]为符号函数 ?? ?? ?<=>=0 x(n)-1sgn(x(n))0 x(n)1sgn(x(n)) 短时平均过零的作用 1.区分清/浊音： 浊音平均过零率低，集中在低频端； 清音平均过零率高，集中在高频端。 2.从背景噪声中找出是否有语音，以及语音的起点。 （b ）基音周期 基音是发浊音时声带震动所引起的周期性，而基音周期是指声带震动频率的倒数。基音周期是语音信号的重要的参数之一，它描述语音激励源的一个重要特征，基音周期信息在多个领域有着广泛的应用，如语音识别、说话人识别、语音分析与综合以及低码率语音编码，发音系统疾病诊断、听觉残障者的语音指导等。因为汉语是一种有调语言，基音的变化模式称为声调，它携带着非常重要的具有辨意作用的信息，有区别意义的功能，所以，基音的提取和估计对汉语更是一个十分重要的问题。 ∑--= -=1 )]1(sgn[)](sgn[21N m n n n m x m x Z

由于人的声道的易变性及其声道持征的因人而异，而基音周期的范围又很宽，而同—个人在不同情态下发音的基音周期也不同，加之基音周期还受到单词发音音调的影响，因而基音周期的精确检测实际上是一件比较困难的事情。基音提取的主要困难反映在：①声门激励信号并不是一个完全周期的序列，在语音的头、尾部并不具有声带振动那样的周期性，有些清音和浊音的过渡帧是很难准确地判断是周期性还是非周期性的。②声道共振峰有时会严重影响激励信号的谐波结构，所以，从语音信号中直接取出仅和声带振动有关的激励信号的信息并不容 易。③语音信号本身是准周期性的(即音调是有变化的)，而且其波形的峰值点或过零点受共振峰的结构、噪声等的影响。④基音周期变化范围大，从老年男性的50Hz 到儿童和女性的450Hz ，接近三个倍频程，给基音检测带来了一定的困难。由于这些困难，所以迄今为止尚未找到一个完善的方法可以对于各类人群(包括男、女、儿童及不向语种)、各类应用领域和各种环境条件情况下都能获得满意的检测结果。 尽管基音检测有许多困难，但因为它的重要性，基音的检测提取一直是一个研究的课题，为此提出了各种各样的基音检测算法，如自相关函数(ACF)法、峰值提取算法(PPA)、平均幅度差函数(AMDF)法、并行处理技术、倒谱法、SIFT 、谱图法、小波法等等。 三、使用仪器、材料 微机（带声卡）、耳机，话筒。 四、 实验步骤 （1）语音信号的采集 利用Windows 语音采集工具采集语音信号，将数据保存wav 格式。 采集一组浊音信号和一组清音信号，信号的长度大于3s 。 （2）采用短时相关函数计算语音信号浊音基音周期，考虑窗长度对基音周期计算的影响。采用倒谱法求语音信号基音周期。 （3）计算短时过零率，清音和浊音的短时过零率有何区别。 五、实验过程原始记录（数据，图表，计算） 短时过零率 短时相关函数 P j j n s n s j R N j n n n n ,,1) ()()(1 =-=∑-= ∑--=-=10 )]1(sgn[)](sgn[21N m n n n m x m x Z

语音信号处理答案

二、问答题（每题分，共分） 、语音信号处理主要研究哪几方面的内容？ 语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语言信号进行处理的一门学科，语音信号处理的理论和研究包括紧密结合的两个方面：一方面，从语言的产生和感知来对其进行研究，这一研究与语言、语言学、认知科学、心理、生理等学科密不可分；另一方面，是将语音作为一 种信号来进行处理，包括传统的数字信号处理技术以及一些新的应用于语音信号的处理方法 和技术。 、语音识别的研究目标和计算机自动语音识别的任务是什么？ 语音识别技术，也被称为自动语音识别，()，其目标是将人类的语音中的词汇内容转换为 计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列。 计算机自动语音识别的任务就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本 或命令的高技术。 、语音合成模型关键技术有哪些？ 语音合成是实现人机语音通信，建立一个有听和讲能力的口语系统所需的两项关键技术，该系统主要由三部分组成：文本分析模块、韵律生成模块和声学模块。.如何取样以精确地抽取人类发信的主要特征，.寻求什么样的网络特征以综合声道的频率响应，.输出合成声音的质量如何保证。 、语音压缩技术有哪些国际标准？ 二、名词解释（每题分，共分） 端点检测：就从包含语音的一段信号中，准确的确定语音的起始点和终止点，区分语音信号和非语音信号。 共振峰：当准周期脉冲激励进入声道时会引起共振特性，产生一组共振频率，称为共振峰频率或简称共振峰。 语谱图：是一种三维频谱，它是表示语音频谱随时间变化的图形，其纵轴为频率，横轴为时间，任一给定的频率成分在给定时刻的强弱用相应点的灰度或色调的浓淡来表示。 码本设计：就是从大量信号样本中训练出好的码本，从实际效果出发寻找好的失真测度定义 公示，用最少的搜素和计算失真的运算量。 语音增强：语音质量的改善和提高，目的去掉语音信号中的噪声和干扰，改善它的质量 三、简答题（每题分，共分） 、简述如何利用听觉掩蔽效应。 一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声音(掩蔽音)影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。人耳的掩蔽效应一个较弱的声音(被掩蔽音)的听觉感受被另一个较强的声 音(掩蔽音)影响的现象称为人耳的“掩蔽效应”。被掩蔽音单独存在时的听阈分贝值，或者 说在安静环境中能被人耳听到的纯音的最小值称为绝对闻阈。实验表明，—绝对闻阈值最小，即人耳对它的微弱声音最敏感；而在低频和高频区绝对闻阈值要大得多。在范围内闻阈随频率变化最不显著，即在这个范围内语言可储度最高。在掩蔽情况下，提高被掩蔽弱音的强度， 使人耳能够听见时的闻阈称为掩蔽闻阈(或称掩蔽门限)，被掩蔽弱音必须提高的分贝值称为 掩蔽量(或称阈移)。 、简述时间窗长与频率分辨率的关系。 采样周期、窗口长度和频率分辨率△之间存在下列关系：△(*) 可见，采样周期一定时，△随窗口宽度的增加而减少，即频率分辨率相应得到提高，但同时时间分辨率降低；如果窗口取短，频率分辨率下降，而时间分辨率提高，因而二者是矛盾的。 、简述时域分析的技术（最少三项）及其在基因检测中的应用。（）

DSP语音信号处理课程设计(精)

DSP语音信号处理课程设计报告书 语音信号处理GUI工具箱设计 指导老师：专业：电子信息工程 班级： 姓名：学号： 设计时间： 2011年10月12日至 地点： 摘要 语音信号处理是研究数字信号处理技术和语音信号进行处理的一门学科，是一门新型的学科，是在多门学科基础上发展起来的综合性技术，它涉及到数字信号处理、模式识别、语言学。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号处理的一门学科。处理的目的是要得到一些语音参数以便高效的传输或存储；或者是通过处理的某种运算以达到某种用途的要求。语音信号处理又是一门边缘学科。如上所诉，它是“语言语音学”与“数字信号处理”两个学科相结合的产物。 语音信号处理属于信息科学的一个重要分支，大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进，推动了这一技术的发展。在数字音频技术和多媒体技术迅速发展的今天，传统的磁带语音录放系统因体积大、使用不便、放音不清晰而受到了巨大挑战。本次课程设计提出的体积小巧，功耗低的数字化语音存储与回放系统，可以有效的解决传统的语音录放系统在电子与信息处理的使用中受到的限制。 本文提出了语音信号处理课程建设的实验环节中的一些考虑，作为专业课程的学习，实验内容不能仅仅停留在验证性实验上，还应增加实验延伸的设计要求，是学生加深对理论分析认识的同时，强调培养学生的实际动手能力和知识综合运用能力。从而提高语音信号的教学和实验的质量。实验内容采用MATLAB编程实现，不仅易于语音信号处理的实现，更易引导学生完成实验延伸的设计。 目录 第一章绪论 (1) 1.1课程设计的目的及意义 (1) 1.2设计要求 (1) 1.3 研究内容 (1) 第二章语音信号处理理论基础 (3) 第三章系统方案论证 (4) 2.1 设计方案 (4) 2.2 GUI界面功能介绍 (4) 2.3 GUI界面的具体操作 (5)

语音信号处理 (第2版)赵力 编著 语音信号处理勾画要点

语音信号处理（第2版）赵力编著 重点考点 第2章语音信号处理的基础知识 1.语音（Speech）是声音（Acoustic）和语言（Language）的组合体。可以这样定义语音：语音是由一连串的音组成语言的声音。 2.人的说话过程可以分为五个阶段：（1）想说阶段（2）说出阶段（3）传送阶段（4）理解阶段（5）接收阶段。 3.语音是人的发声器官发出的一种声波，它具有一定的音色，音调，音强和音长。其中，音色也叫音质，是一种声音区别于另一种声音的基本特征。音调是指声音的高低，它取决于声波的频率。声音的强弱叫音强，它由声波的振动幅度决定。声音的长短叫音长，它取决于发音时间的长短。 4.说话时一次发出的，具有一个响亮的中心，并被明显感觉到的语音片段叫音节（Syllable）。一个音节可以由一个音素（Phoneme）构成，也可以由几个音素构成。音素是语音发音的最小单位。任何语言都有语音的元音（Vowel）和辅音（Consonant）两种音素。 5.元音的另一个重要声学特性是共振峰（Formant）。共振峰参数是区别不同元音的重要参数，它一般包括共振峰频率（Formant Frequency）的位置和频带宽度（Formant Bandwidth）。 6.区分语音是男声还是女声、是成人声音还是儿童声音，更重要的因素是共振峰频率的高低。 7.浊音的声带振动基本频率称基音周期（或基音频率），F0表示。 8.人的听觉系统有两个重要特性，一个是耳蜗对于声信号的时频分析特性；另一个是人耳听觉掩蔽效应。 9.掩蔽效应分为同时掩蔽和短时掩蔽。 10.激励模型：一般分成浊音激励和清音激励。浊音激励波是一个以基音周期为周期的斜三角脉冲串。 11.声道模型：一是把声道视为由多个等长的不同截面积的管子串联而成的系统。按此观点推导出的叫“声管模型”。另一个是把声道视为一个谐振腔，按此推导出的叫“共振峰模型”。 12.完整的语音信号的数字模型可以用三个子模型：激励模型、声道模型和辐射模型的串联来表示。 13.语谱图：人们致力于研究语音的时频分析特性，把和时序相关的傅立叶分析的显示图形。 第三章语音信号分析 1.贯穿于语音分析全过程的是“短时分析技术”。 2.语音信号的数字化一般包括放大及增益控制、反混叠滤波、采样、A/D变换及编码（一般就是PCM码）；预处理一般包括预加重、加窗和分帧等。 3.预滤波的目的有两个：

【CN109767790A】一种语音情感识别方法及系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910173689.0 (22)申请日 2019.02.28 (71)申请人 中国传媒大学 地址 100000 北京市朝阳区定福庄东街1号 (72)发明人 巩微　范文庆　金连婧　伏文龙　 黄玮　 (51)Int.Cl. G10L 25/63(2013.01) G10L 25/30(2013.01) G10L 25/45(2013.01) (54)发明名称 一种语音情感识别方法及系统 (57)摘要 本发明公开一种语音情感识别方法及系统。 所述识别方法包括：获取语音信号；预处理所述 语音信号，获得预处理语音信号；计算所述预处 理语音信号对应的语谱图；计算多个不同语段长 度的所述预处理语音信号的情感识别率，将所述 情感识别率最高对应的语段长度确定为最佳语 段长度；根据所述最佳语段长度对应的语谱图提 取所述语音信号的声学特征；将所述声学特征采 用卷积神经网络分类识别所述语音信号的情感。 采用基于语谱图和卷积神经网络的语音情感识 别方法提升了语音情感识别率。权利要求书3页 说明书6页 附图1页CN 109767790 A 2019.05.17 C N 109767790 A

1.一种语音情感识别方法，其特征在于，所述识别方法包括： 获取语音信号； 预处理所述语音信号，获得预处理语音信号； 计算所述预处理语音信号对应的语谱图； 计算多个不同语段长度的所述预处理语音信号的情感识别率，将所述情感识别率最高对应的语段长度确定为最佳语段长度； 根据所述最佳语段长度对应的语谱图提取所述语音信号的声学特征； 将所述声学特征采用卷积神经网络分类识别所述语音信号的情感。 2.根据权利要求1所述的一种语音情感识别方法，其特征在于，所述预处理所述语音信号，获得预处理语音信号具体包括： 将所述语音信号经过数字化处理，获得脉冲语音信号； 将所述脉冲语音信号采样处理，获得离散时间和连续幅值的脉冲语音信号； 将所述离散时间和连续幅值的脉冲语音信号量化处理，获得离散时间和离散幅值的脉冲语音信号； 将所述离散时间和离散幅值的脉冲语音信号进行预加重处理，获得预加重语音信号；将所述预加重语音信号进行分帧加窗处理，获得预处理语音信号。 3.根据权利要求1所述的一种语音情感识别方法，其特征在于，所述计算所述预处理语音信号对应的语谱图具体包括： 获取所述预处理语音信号的采样频率F s 、采样数据序列S g 和语段长度； 根据所述语段长度和窗函数的窗长N new 将所述预处理语音信号分为N段，获得N段语音信号； 根据所述语段长度和所述N段语音信号计算帧移N sfgtft ； 对第i帧语音信号S i 加窗处理，获得加窗语音信号S i ′， S i ′＝S i ×hanning(N new )，其中i的取值为1，2，......，N； 将所述加窗语音信号S i ′进行傅里叶变换，获得傅里叶变换语音信号Z i ； 根据所述傅里叶变换语音信号Z i 的相位θi 计算所述第i帧语音信号S i 的能量密度函数|Z i |2；将所述窗函数进行N sfgtft 个帧移，获得第i+1帧语音信号S i+1的能量密度函数|Z i+1|2； 获得一个[N new /2]+1行、N列的矩阵R； 将所述矩阵R映射为灰度图，获得所述计算所述预处理语音信号对应的语谱图。 4.根据权利要求1所述的一种语音情感识别方法，其特征在于，所述将所述声学特征采用卷积神经网络分类识别所述语音信号的情感具体包括： 所述语谱图采用卷积神经网络的卷积层处理， 三维的所述语谱图转换为N个二维特征；其中，b j 为能够训练的偏差函数，k ij 为卷积核，x i 表示输入的第i段语谱图；y i 表示输出的第i段语谱图对应的二维特征； 将所述输出的第i段语谱图对应的二维特征y i 通过池化层处理，获得低分辨率声学特征y i ′； 所述卷积层与所述池化层之间设置有全连接层，所述全连接层中有激活函数，所述全 权　利　要　求　书1/3页2CN 109767790 A

语音情感识别

人机交互中的语音情感识别 一．研究内容及其意义 随着信息技术的高速发展和人类对计算机的依赖性不断增强，人机交互(Human-Computer Interaction)能力越来越受到研究者的重视。如何实现计算机的拟人化，使其能感知周围的环境和气氛以及对象的态度、情感的内容，自适应地为对话对象提供最舒适的对话环境，尽量消除操作者和机器之间的障碍，已经成为下一代计算机发展的目标。显然，人的大脑所表现出来的心智现象不仅仅体现在“智”的方面，而且还体现在“心”的方面。人工智能已经不仅仅把研究重点放在对人脑智能实现上，而且也开展了对情感和意识方面的研究。一般认为情感是通过语言、姿态、音乐和行为等表达模式来进行交流的，而其中语音信号中的情感信息处理的研究正越来越受到人们的重视。 包含在语音信号中的情感信息是一种很重要的信息资源，它是人们感知事物的必不可少的部分信息。例如，同样一句话，由于说话人表现的情感不同，在听着的感知上就可能会有较大的差别。然而传统的语音信号处理技术把这部分信息作为模式的变动和差异噪声通过规则化处理给去掉了。实际上，人们同时接受各种形式的信息，怎样利用各种形式的信息以达到最佳的信息传递和交流效果，是今后信息处理研究的发展方向。 语音之所以能够表达情感,是因为其中包含能体现情感特征的参数。研究认为,某种特定的情感状态所引起的语音参数变化在不同的人之间是大致相同的,仅有微小差别。因而，情感的变化能够通过语音的特征参数来反映，研究从语音中提取这些情感参数就显得非常重要。通常认为情绪所引起的生

理上的变化会对语音带来直接的影响，而与人的生理唤醒程度相关的特征参数(声学参数如音强、平均基音、语速等)能够更好地反映语音中的情感 ,如恐惧和生气所引起的生理颤动会带来相应的基频摆动;不高兴会导致声道的紧张从而引起语音信号频谱发生变化。另外，语音情感识别中所采用的识别方法也会对结果产生影响。 目前，关于情感信息处理的研究正处在不断的深入之中，而其中语音信号中的情感信息处理的研究正越来越受到人们的重视，如美国、日本、欧洲、韩国等许多国家的一些研究单位都在进行情感语音处理研究工作。语音情感识别有着非常广泛的应用前景。比如，用于自动远程电话服务中心，及时发现客户的不满情绪；用于远程教学和婴儿教育，及时识别学生的情绪并做出适当的处理，从而提高教学质量；也可以用于刑事侦察中自动检测犯罪嫌疑人的心理状态以及辅助测谎等。 二．国内外的研究现状 语音情感识别是语音信号处理领域崛起的新秀，相关研究至今已有二十余年的研究历史，对提升智能人机交互水平和丰富多媒体检索方式有着重要的实际意义。 在1972年Williams发现人的情感变化对语音的基因轮廓有很大的影响，这是国外最早开展的语音情感方面的研究之一。1990年MIT多媒体实验室构造了一个“情感编辑器”对外界各种情感信号进行采样，如人的语音信号、脸部表情信号等来识别各种情感[1]。1996年日本东京Seikei大学提出情感空间的概念并建立了语音情感模型。2000年，Maribor大学的Vladimir Hozjan研究了基于多种语言的语音情感识别[2]。2009年4月，日本产业技术综合研究所(AIST)研制

《语音信号处理》期末考试试题

2011-2012学年第一学期 《语音信号处理》期末考试试题（A） 适用班级：时量：120分钟闭卷记分： 考生班级：姓名：学号： 注：答案全部写在答题纸上，写在试卷上无效！ 一、填空题：（共7小题，每空2分，共20分） 1、矢量量化系统主要由编码器和组成，其中编码器主要 是由搜索算法和构成。 2、基于物理声学的共振峰理论，可以建立起三种实用的共振峰 模型：级联型、并联型和。 3、语音编码按传统的分类方法可以分为、和混合 编码。 4、对语音信号进行压缩编码的基本依据是语音信号的和人 的听觉感知机理。 5、汉语音节一般由声母、韵母和三部分组成。 6、人的听觉系统有两个重要特性，一个是耳蜗对于声信号的时 频分析特性；另一个是人耳听觉的效应。 7、句法的最小单位是，词法的最小单位是音节，音节可 以由构成。 二、判断题：（共3小题，每小题2分，共6分）

1、预测编码就是利用对误差信号进行编码来降低量化所需的比 特数，从而使编码速率大幅降低。（） 2、以线性预测分析-合成技术为基础的参数编码，一般都是根据 语音信号的基音周期和清/浊音标志信息来决定要采用的激 励信号源。（） 3、自适应量化PCM就是一种量化器的特性，能自适应地随着输 入信号的短时能量的变化而调整的编码方法。（） 三、单项选择题：（共3小题，每小题3分，共9分） 1、下列不属于衡量语音编码性能的主要指标是（）。 （A）编码质量（B）矢量编码（C）编码速率（D）坚韧性 2、下列不属于编码器的质量评价的是（） （A）MOS （B）DAM（C）DRT（D）ATC 3、限词汇的语音合成技术已经比较成熟了，一般我们是采用（） 作为合成基元。 （A）词语（B）句子（C）音节（D）因素 四、简答题：（共2小题，每小题12分，共24分） 1、画出矢量量化器的基本结构，并说明其各部分的作用。 2、试画出语音信号产生的离散时域模型的原理框图，并说明各 部分的作用。 五、简答题：（共5小题，前三小题，每题5分，后两小题，每题10分，共35分） 1、线性预测分析的基本思想是什么？

语音信号处理实验报告

通信与信息工程学院 信息处理综合实验报告 班级：电子信息工程1502班 指导教师： 设计时间：2018/10/22-2018/11/23 评语： 通信与信息工程学院 二〇一八年 实验题目：语音信号分析与处理 一、实验内容 1. 设计内容 利用MATLAB对采集的原始语音信号及加入人为干扰后的信号进行频谱分析，使用窗函数法设计滤波器滤除噪声、并恢复信号。 2．设计任务与要求 1. 基本部分

（1）录制语音信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （2）对所录制的语音信号加入干扰噪声，并对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （3）分别利用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman 窗几种函数设计数字滤波器滤除噪声，并画出各种函数所设计的滤波器的频率响应。 （4）画出使用几种滤波器滤波后信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号、几种滤波器滤波后的信号进行对比，分析信号处理前后及使用不同滤波器的变化；回放语音信号。 2. 提高部分 （5）录制一段音乐信号并对其进行采样；画出采样后语音信号的时域波形和频谱图。 （6）利用MATLAB产生一个不同于以上频段的信号；画出信号频谱图。 （7）将上述两段信号叠加，并加入干扰噪声，尝试多次逐渐加大噪声功率，对加入噪声的信号进行频谱分析；画出加噪后信号的时域波形和频谱图。 （8）选用一种合适的窗函数设计数字滤波器，画出滤波后音乐信号时域波形和频谱，对滤波前后的信号进行对比，回放音乐信号。 二、实验原理 1.设计原理分析 本设计主要是对语音信号的时频进行分析，并对语音信号加噪后设计滤波器对其进行滤波处理，对语音信号加噪声前后的频谱进行比较分析，对合成语音信号滤波前后进行频谱的分析比较。 首先用PC机WINDOWS下的录音机录制一段语音信号，并保存入MATLAB软件的根目录下，再运行MATLAB仿真软件把录制好的语音信号用audioread函数加载入MATLAB仿真软件的工作环境中，输入命令对语音信号进行时域，频谱变换。 对该段合成的语音信号，分别用矩形窗、三角形窗、Hanning窗、Hamming窗及Blackman窗几种函数在MATLAB中设计滤波器对其进行滤波处理，滤波后用命令可以绘制出其频谱图，回放语音信号。对原始语音信号、合成的语音信号和经过滤波器处理的语音信号进行频谱的比较分析。 2.语音信号的时域频域分析 在Matlab软件平台下可以利用函数audioread对语音信号进行采样,得到了声音数据变量y,同时把y的采样频率Fs=44100Hz放进了MATALB的工作空间。

基于安卓的语音情感识别系统设计与实现

基于安卓的语音情感识别系统设计与实现 语音情感识别技术是当前情感计算与语音信号领域的热点问题。作为人机交互之中的一个重要组成部分,在疾病诊断、刑侦破案、远程教育等领域也有日趋广泛的应用。作为人机交互之中的一个重要组成部分,语音情感识别技术却由于情感本身的定义不确定性与表征情感的特征的模糊性,使得语音情感识别技术成为了一个难题。为了解决语音情感识别技术中识别率不高且还不能做到人机交互应用的难题,本文主要进行了以下几点研究:1.引入非线性特征Teager能量算子,并将Teager能量算子与MFCC(Mel-Frequency Cepstral Coefficients,梅尔频域倒谱系数)相结合提取NFD_Mel(Nonlinear Frequency Domain Mel,非线性梅尔频域参数),实验结果表明该特征可以从非线性的角度提取特征,并与传统特征相结合可以有效提高识别率,在德国柏林情感数据库识别率达到了82.02%,相比不采用 NFD_Mel的传统方法,识别率提高了3.24%。2.我们创新性地提出了一种基于倒谱分离信号的非特定人语音情感识别方法:声门与声道信号都包含了丰富的情感信息,由于个人声道的差异,通常声道信息则更 多的包含了个人特征,这对于我们非特定人的情感识别工作产生了很多的干扰。基于非特定人的情感识别效果则不如特定人。为了克服现有技术的不足,我们创新性地提出了一种基于倒谱分离信号的非特定人语音情感识别方法,该方法利用倒谱分离信号,保留全部的声带信 息并摒弃一部分的声道信息,同时寻找最佳分离点,最后对处理后的 信号在复倒谱重构并提取特征,可以有效提高非特定人语音情感识别

(完整)《语音信号处理》期末试题总结,推荐文档

2011-2013学年 《语音信号处理》期末考试试题 适用班级：时量：120分钟闭卷记分： 考生班级：姓名：学号： 注：答案全部写在答题纸上，写在试卷上无效！ 一、填空题：（每空2分） 1、矢量量化系统主要由编码器和译码器组成，其中编码器主要是由搜索算法和码书构成。P101 2、基于物理声学的共振峰理论，可以建立起三种实用的共振峰模型：级联型、并联型和混合型。P18 3、语音编码按传统的分类方法可以分为波形编码、参数编码和混合编码。P137 4、对语音信号进行压缩编码的基本依据是语音信号的冗余度和人的听觉感知机理。 P137-138 5、汉语音节一般由声母、韵母和声调三部分组成。P10 6、人的听觉系统有两个重要特性，一个是耳蜗对于声信号的时频分析特性；另一个是人耳听觉的掩蔽效应。P22 7、句法的最小单位是词，词法的最小单位是音节，音节可以由音素构成。P9 8、复倒谱分析中避免相位卷绕的算法，常用的有微分法和最小相位信号法。P62 9、语音信号处理也可以简称为语音处理，它是利用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，包括语音编码、语音合成、语音识别、说话人识别和语音增强等五大分支。P3 10、语音信号处理也可以简称为语音处理，它是以数字信号处理和语音学为基础而形成的一个综合新的学科，包括发音语音学、声学语音学、听觉语音学和心理学等四大分支。P2，6 11、语音的四大要素：音质、音调、音强和音长。P9 12、人类发音过程有三类不同的激励方式，因而能产生三类不同的声音，即浊音、清音、和爆破音。P8 13、元音的一个重要声学特性是共振峰，它是区别不同元音的重要参数，它一般包括共振峰频率的位置和频带宽度。 14、语音信号的倒谱分析就是求取语音倒谱特征参数的过程，它可以通过同态信号处理来实现。P56 二、判断题：（每小题2分）√× 1、预测编码就是利用对误差信号进行编码来降低量化所需的比特数，从而使编码速率大幅降低。（×）P143 2、以线性预测分析-合成技术为基础的参数编码，一般都是根据语音信号的基音周期和清/浊音标志信息来决定要采用的激励信号源。（×）P181 3、自适应量化PCM就是一种量化器的特性，能自适应地随着输入信号的短时能量的变化而调整的编码方法。（×）P142 4、线性预测法正是基于全极点模型假定，采用时域均方误差最小准则来估计模型参数的。（×）P72 5、波形编码是依赖模型假定的语音编码方法。（×）P137 6、掩蔽效应是使一个声音A能感知的阀值因另一个声音B的出现而提高的现象，这时A叫

大学本科语音信号处理实验讲义8学时

语音信号处理实验讲义 时间：2011-12

目录 实验一语音信号生成模型分析 (3) 实验二语音信号时域特征分析 (7) 实验三语音信号频域特征分析 (12) 实验四语音信号的同态处理和倒谱分析 (16)

实验一 语音信号生成模型分析 一、实验目的 1、了解语音信号的生成机理，了解由声门产生的激励函数、由声道产生的调制函数和由嘴唇产生的辐射函数。 2、编程实现声门激励波函数波形及频谱，与理论值进行比较。 3、编程实现已知语音信号的语谱图，区分浊音信号和清音信号在语谱图上的差别。 二、实验原理 语音生成系统包含三部分：由声门产生的激励函数()G z 、由声道产生的调制函数()V z 和由嘴唇产生的辐射函数()R z 。语音生成系统的传递函数由这三个函数级联而成，即 ()()()()H z G z V z R z = 1、激励模型 发浊音时，由于声门不断开启和关闭，产生间隙的脉冲。经仪器测试它类似于斜三角波的脉冲。也就是说，这时的激励波是一个以基音周期为周期的斜三角脉冲串。单个斜三角波的频谱表现出一个低通滤波器的特性。可以把它表示成z 变换的全极点形式 12 1()(1) cT G z e z --= -? 这里c 是一个常数，T 是脉冲持续时间。周期的三角波脉冲还得跟单位脉冲串的z 变换相乘： 112 1 ()()()1(1)v cT A U z E z G z z e z ---=?= ?--? 这就是整个激励模型，v A 是一个幅值因子。 2、声道模型 当声波通过声道时，受到声腔共振的影响，在某些频率附近形成谐振。反映在信号频谱图上，在谐振频率处其谱线包络产生峰值，把它称为共振峰。 一个二阶谐振器的传输函数可以写成 12 ()1i i i i A V z B z C z --= -- 实践表明，用前3个共振峰代表一个元音足够了。对于较复杂的辅音或鼻音共振峰要到5个以上。多个()i V z 叠加可以得到声道的共振峰模型 12 1 11 ()()11R r r M M i r i N k i i i i k k b z A V z V z B z C z a z -=---======---∑∑∑ ∑ 3、辐射模型 从声道模型输出的是速度波，而语音信号是声压波。二者倒比称为辐射阻抗，它表征了

服务机器人的语音情感识别与交互技术研究

万方数据

万方数据

１４６８ 小型微型计算机系统２０１０年 ４技术应用 ４．１机器人平台介绍 本文将语音情感识别技术应用在国家”八六三“高技术 研究发展计划项目”家庭生活支援多机器人系统”的语音子 系统中，验证了语音情感特征提取和情感识别方法的有效性．该机器人的头部能够实现眼球的转动、眼睑的闭合、嘴的闭合、头部的转动等并能做出基本的表情．机器人的结构设计和系统设计完全根据生理学人体结构来设计，控制系统采用上下位机结构．机器人的移动部分使用两轮差动机构进行驱动，并且配有两个６自由度的手臂，可以进行复杂操作．上位机采 电源Ｌ 毪。 －——ｚ＝＝一 —包ＱＱ翻 麦克风卜上位监控ＰＣ －—＝＝＝＝—??Ｊ 摄像头卜 ．．．．．．．．．．．．一 ———１—一Ｉ 工业现场总线 ｌ 自囱审豳豳囱囱 图２机器人平台构成 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅｓｌｒｕｃｔｕｒｅｏｆｒｏｂｏｔ ｐ／ａｆｆｏｒｍ 用工业ＰＣ机，主要负责导航、身体的协调控制、语音情感的识别、语音识别和语音合成等工作；下位机是基于现场总线的集散式控制模块，主要负责传感器信息接收及初级处理、电机驱动和运动控制等工作．监控模块与各执行机构之间通过传感系统进行联系，上位机和下位机通过局域网进行连接和通信．用户可以通过网络、手机、无线麦克风等方式实现对该机器人的控制，以此满足各种家庭信息的需求．通过下位监控模块的感知，机器人上位监控程序针对不同的语音输人识别出不同的情感状态，从而做出不同的情感表达和交互．如图２为机器入平台构成． 图３实验系统主界面 Ｈｇ．３ Ｔｈｅｍａｉｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｙｓｔｅｍ ４．２机器人语音情感识别系统实验过程 本实验主要完成机器人对语音信号的情感的识别，使人 与机器人之间可以完成情感和语音的交互，同时可使机器人听从人的指挥完成一定的任务．如图３为语音情感识别实验系统主界面． 在语音情感识别实验中，首先邀请８名大学生参加录音。 录音者均为表演专业学生．所录制语料经过４名非录音者进行听辨实验，去除了其中３０％左右情感类型不明显的语料， 挑选出共计５５０条语料用于测试，其中包含高兴，伤心，生气， 害怕，惊讶５类情感语料各１１０句左右，组成了录制情感语音数据库，录制格式为ｌｌＫＨｚ，１６ｂｉｔ的单声道ＷＡＶ音频格式；然后进行语音信号的特征提取并通过本文隐马尔可夫模型识别方法对语音中的情感进行识别和计算；同时语音识别模块会识别出语音中包含的文字信息，这样机器人可以根据文字和情感信息来与用户进行更人性化的交流．４．３实验结果分析与比较 表ｌ实验结果表明，伤心的识别率为８６．４％，生气的识 别率为７３．６％，其他三种情感的识别率略低，平均识别率为６９．８％，还是比较理想的． 表１语音情感识别实验结果 Ｔａｂｌｅ１ Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ 文献［１４］研究了基音频率、振幅能量和共振峰等目前常 用的情感特征在语音情感识别中的作用，重点研究了加１。Ｃ 和ＡＭＦＣＣ，将处理后的频谱特征参数同原有的ＢＰ人工神经网络模型有效地结合起来，形成完整的语音情感识别系统。取得了６４．４％的平均识别率．该方法对于生气、高兴、伤心、害怕的识别率分别达到了６４．５％、５４．９％、８３．３％、５５．０％。而本 图４语音交互模块框图 Ｆｉｇ．４ Ｔｈｅ ｄｉａｇｒａｍｏｆｓｐｅｅｃｈｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｍｏｄｕｌｅ 文中的识别方法对这几种情感的识别率都有所提高，平均识 别率也提高了５．４％．文献［１５］利用模糊熵理论来分析语音信号情感特征参数相对于识别情感模式的不确定度，提出了 一种利用模糊熵对情感参数有效性进行度量的方法，并将参 数有效性分析结合模糊综合判别对情感语音信号作情感识 万方数据

第一章 思考题

第一章思考题 1、语音信号处理是如何定义的？主要解决什么问题？有哪些应用？ 2、语音信号处理主要从哪几方面开展研究？ 3、数字语音编码的目的是什么？请列举一些主要应用。 4、语音编码有哪几个属性？ 5、语音编码分为几类？ 6、波形编码、参数编码和混合编码后的语音波形形状是否和原始语音波形类似？那种方法质量最高？那种方法的压缩比最高？混合编码方法有何特点？ 7、目前4kb/s以下的窄带语音编码方法有哪些？带宽是多少？采样率是多少？ 8、8~64kb/s的宽带语音编码主要采用何种方法？带宽是多少？采样率是多少？ 9、制定语音编码的国际组织有哪些？ 10、IUT-T窄带语音编码标准有哪些？各自的编码速率是多少？A/u律PCM编码的速率是如何计算的？ 11、用于GSM移动通信的ETSI窄带语音编码标准有哪些？各自的编码速率是多少？采用自适应多速率编码有何好处？ 12、用于北美CDMA/TDMA移动通信的TIA/EIA语音编码标准有哪些？各自的编码速率是多少？ 13、日本数字蜂窝（JDC-Japanese Digital Cellular ）语音编码标准有哪些？各自的编码速率是多少？ 14、保密电话的语音编码标准有哪些？主要速率有几种？ 15、目前的卫星电话语音编码算法有几种？编码速率各是多少？ 16、ITU-T宽带语音编码标准G.7xx有哪些？各自的算法、速率、延时和复杂度如何？ 17、语音识别的目的是什么？目前的研究重点是什么？有哪些主要应用？ 18、说话人识别和语音识别有何区别？ 19、说话人识别有几类？各自解决什么问题？ 20、语音合成（TTS）的目的是什么？TTS的核心模块是哪几个？各模块的功能是什么？韵律控制需要哪几个参数？ 21、语音的合成方法有几种？各自的合成机理是什么？ 22、请列举目前语音合成研究的热点课题。

《语音信号处理》实验报告材料

实用 中南大学 信息科学与工程学院 语音信号处理 实验报告 指导老师：覃爱娜 学生班级：信息0704 学生名称：阮光武 学生学好：0903070430 提交日期：2010年6月18日

实验一 语音波形文件的分析和读取 一、实验的任务、性质与目的 本实验是选修《语音信号处理》课的电子信息类专业学生的基础实验。通过实验： （1）掌握语音信号的基本特性理论：随机性，时变特性，短时平稳性，相关性等； （2）掌握语音信号的录入方式和*.WAV音波文件的存储结构； （3）使学生初步掌握语音信号处理的一般实验方法。 二、实验原理和步骤： WAV文件格式简介 WAV文件是多媒体中使用了声波文件的格式之一，它是以RIFF格式为标准。每个WAV文件的头四个字节就是“RIFF”。WAV文件由文件头和数据体两大部分组成，其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。常见的WAV声音文件有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。采样率是指声音信号在“模拟→数字”转换过程中，单位时间内采样的次数；采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。对于单声道声音文件，采样数据为8位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。WAV文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。在单声道WAV文件中，道0代表左声道，声道1代表右声道；在多声道WAV文件中，样本是交替出现的。WAV文件的格式见表1。

语音情感识别研究进展综述

软件学报ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@https://www.docsj.com/doc/c617697370.html, Journal of Software,2014,25(1):37?50 [doi: 10.13328/https://www.docsj.com/doc/c617697370.html,ki.jos.004497] https://www.docsj.com/doc/c617697370.html, +86-10-62562563 ?中国科学院软件研究所版权所有. Tel/Fax: ? 语音情感识别研究进展综述 韩文静1, 李海峰1, 阮华斌2, 马琳1 1(哈尔滨工业大学计算机科学与技术学院,黑龙江哈尔滨 150001) 2(清华大学计算机科学与技术系,北京 100084) 通讯作者: 韩文静, E-mail: hanwenjing07@https://www.docsj.com/doc/c617697370.html, 摘要: 对语音情感识别的研究现状和进展进行了归纳和总结,对未来语音情感识别技术发展趋势进行了展望. 从5个角度逐步展开进行归纳总结,即情感描述模型、具有代表性的情感语音库、语音情感特征提取、语音情感识 别算法研究和语音情感识别技术应用,旨在尽可能全面地对语音情感识别技术进行细致的介绍与分析,为相关研究 人员提供有价值的学术参考;最后,立足于研究现状的分析与把握,对当前语音情感识别领域所面临的挑战与发展趋 势进行了展望.侧重于对语音情感识别研究的主流方法和前沿进展进行概括、比较和分析. 关键词: 人机交互;情感计算;情感描述模型;情感语音库;情感声学特征;语音情感识别 中图法分类号: TP391文献标识码: A 中文引用格式: 韩文静,李海峰,阮华斌,马琳.语音情感识别研究进展综述.软件学报,2014,25(1):37?50.https://www.docsj.com/doc/c617697370.html,/ 1000-9825/4497.htm 英文引用格式: Han WJ, Li HF, Ruan HB, Ma L. Review on speech emotion recognition. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2014,25(1):37?50 (in Chinese).https://www.docsj.com/doc/c617697370.html,/1000-9825/4497.htm Review on Speech Emotion Recognition HAN Wen-Jing1, LI Hai-Feng1, RUAN Hua-Bin2, MA Lin1 1(School of Computer Science and Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China) 2(Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Corresponding author: HAN Wen-Jing, E-mail: hanwenjing07@https://www.docsj.com/doc/c617697370.html, Abstract: This paper surveys the state of the art of speech emotion recognition (SER), and presents an outlook on the trend of future SER technology. First, the survey summarizes and analyzes SER in detail from five perspectives, including emotion representation models, representative emotional speech corpora, emotion-related acoustic features extraction, SER methods and applications. Then, based on the survey, the challenges faced by current SER research are concluded. This paper aims to take a deep insight into the mainstream methods and recent progress in this field, and presents detailed comparison and analysis between these methods. Key words: human-computer interaction; affective computing; emotion representation model; emotional speech corpora; emotion-related acoustic feature; speech emotion recognition 人类之所以能够通过聆听语音捕捉对方情感状态的变化,是因为人脑具备了感知和理解语音信号中的能 够反映说话人情感状态的信息(如特殊的语气词、语调的变化等)的能力.自动语音情感识别则是计算机对人类 上述情感感知和理解过程的模拟,它的任务就是从采集到的语音信号中提取表达情感的声学特征,并找出这些 声学特征与人类情感的映射关系.计算机的语音情感识别能力是计算机情感智能的重要组成部分,是实现自然 ?基金项目: 国家自然科学基金(61171186, 61271345); 语言语音教育部微软重点实验室开放基金(HIT.KLOF.2011XXX); 中央 高校基本科研业务费专项资金(HIT.NSRIF.2012047) 收稿时间:2013-05-08; 定稿时间: 2013-09-02; jos在线出版时间: 2013-11-01 CNKI网络优先出版: 2013-11-01 13:49, https://www.docsj.com/doc/c617697370.html,/kcms/detail/11.2560.TP.20131101.1349.001.html