基于dsp的語(yǔ)音分析系統(tǒng)

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1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第51頁(yè)共51頁(yè)1緒論1.1課題的背景與意義語(yǔ)音是人類進(jìn)行信息交流最直接、最方便、最有效的工具,語(yǔ)音信號(hào)是攜帶語(yǔ)音信息的語(yǔ)音聲波。在信息化時(shí)代,人們也期望用這種最便捷的信息交流工具和各種信息存儲(chǔ)、處理的設(shè)備和終端進(jìn)行信息交互。語(yǔ)音信號(hào)處理[1]研究如何能更加有效地產(chǎn)生、傳輸和獲取語(yǔ)音信息的一門學(xué)科。它涉及數(shù)字信號(hào)處理、語(yǔ)言學(xué)、語(yǔ)音學(xué),生理學(xué)、心理學(xué)、模式識(shí)別以及人工智能等多個(gè)學(xué)科的知識(shí),是信息技術(shù)學(xué)科中發(fā)展最為迅速的一個(gè)領(lǐng)域。語(yǔ)音信號(hào)處理內(nèi)容非常廣泛,它包含語(yǔ)音識(shí)別語(yǔ)音合成,此外還有語(yǔ)音壓縮編碼、語(yǔ)音理解、說(shuō)話人識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)等各個(gè)分支

2、,總的來(lái)說(shuō)語(yǔ)音信號(hào)處理包含了語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字表示方法,語(yǔ)音信號(hào)處理的各種方法和技術(shù)以及語(yǔ)音處理理論和技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用。語(yǔ)言是人類持有的功能。聲音是人類常用的工具,是相互傳遞信息的最主要的手段。因此,語(yǔ)音信號(hào)是人們構(gòu)成思想疏通和感情交流的最主要的途徑。并且,由于語(yǔ)言和語(yǔ)音與人的智力活動(dòng)密切相關(guān),與社會(huì)文化和進(jìn)步緊密相連,所以它具有最大的信息容量和最高的智能水平?,F(xiàn)在,人類已開始進(jìn)入了信息化時(shí)代,用現(xiàn)代手段研究語(yǔ)音信號(hào),使人們能更加有效地產(chǎn)生、傳輸、存儲(chǔ)、獲取和應(yīng)用語(yǔ)音信息,這對(duì)于促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展具有十分重要的意義。讓計(jì)算機(jī)能聽懂人類的語(yǔ)言,是人

3、類自計(jì)算機(jī)誕生以來(lái)夢(mèng)寐以求的想法。隨著計(jì)算機(jī)越來(lái)越向便攜化方向發(fā)展,隨著計(jì)算環(huán)境的日趨復(fù)雜化,人們?cè)絹?lái)越迫切要求擺脫鍵盤的束縛而代之以語(yǔ)音輸人這樣便于使用的、自然的、人性化的輸人方式。作為高科技應(yīng)用領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),語(yǔ)音信號(hào)采集與分析從理論的研究到產(chǎn)品的開發(fā)已經(jīng)走過(guò)了幾十個(gè)春秋并且取得了長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)步。它正在直接與辦公、交通、金融、公安、商業(yè)、旅游等行業(yè)的語(yǔ)音咨詢與管理。工業(yè)生產(chǎn)部門的語(yǔ)聲控制,電話、電信系統(tǒng)的自動(dòng)撥號(hào)、輔助控制與查詢以及醫(yī)療衛(wèi)生和福利事業(yè)的生活支援系統(tǒng)等各種實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域相接軌,并且有望成為下一代操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的用戶界面??梢?,語(yǔ)音的

4、分析和研究將是一項(xiàng)極具市場(chǎng)價(jià)值和挑戰(zhàn)性的工作。我們今天進(jìn)行這一領(lǐng)域的研究與開拓就是要讓語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)走入人們的日常生活當(dāng)中,并不斷朝更高目標(biāo)而努力。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第51頁(yè)共51頁(yè)語(yǔ)音信號(hào)的分析之所以能夠那樣長(zhǎng)期地、深深地吸引廣大科學(xué)工作者去不斷地對(duì)其進(jìn)行研究和探討,除了它的實(shí)用性之外,另一個(gè)重要原因是,它始終與當(dāng)時(shí)信息科學(xué)中最活躍的前沿學(xué)科保持密切的聯(lián)系,并且一起發(fā)展。語(yǔ)音信號(hào)采集與分析是以語(yǔ)音語(yǔ)言學(xué)和數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)而形成的一門涉及面很廣的綜合性學(xué)科,與心理、生理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、通信與信息科學(xué)以及模式識(shí)別和人工智能等學(xué)科都有著非常密切的關(guān)系。對(duì)

5、語(yǔ)音信號(hào)采集與分析的研究一直是數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展的重要推動(dòng)力量。因?yàn)樵S多處理的新方法的提出,首先是在語(yǔ)音信號(hào)處理中獲得成功,然后再推廣到其他領(lǐng)域。1.2語(yǔ)音處理的研究狀況語(yǔ)音信號(hào)的處理最早可以追溯到1874年電話的發(fā)明,電話的理論基礎(chǔ)是盡可能不失真地傳送語(yǔ)音波形。直到1939年Dudley發(fā)明聲碼器,通道聲碼器技術(shù)取代了“波形原則”的處理方法,它的理論基礎(chǔ)認(rèn)為語(yǔ)音是由人的聲帶振動(dòng)產(chǎn)生的聲源(載波)受到不斷變化的聲道的控制(調(diào)制)而產(chǎn)生的,這一概念就是以后迅速發(fā)展起來(lái),并廣泛應(yīng)用到各種理論研究和應(yīng)用實(shí)際過(guò)程中的語(yǔ)音參數(shù)模型的雛形,由此人們開始了語(yǔ)音

6、合成和語(yǔ)音壓縮編碼的研究。上個(gè)世紀(jì)60年代中期數(shù)字信號(hào)處理的方法和技術(shù)取得突破性進(jìn)展,主要是快速傅立葉變換算法的成功應(yīng)用。出現(xiàn)了第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的孤立詞語(yǔ)音識(shí)別器,隨后又成功研制出第一臺(tái)有限連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別器。70年代初,F(xiàn)lanagan出版的重要著作《語(yǔ)音分析合成和感知》,奠定了數(shù)字語(yǔ)音處理的系統(tǒng)理論基礎(chǔ)。與此同時(shí),倒譜分析技術(shù)和線性預(yù)測(cè)技術(shù)在語(yǔ)音處理中得到成功應(yīng)用,微電子和集成電路技術(shù)取得新的進(jìn)展,高性價(jià)比的微處理器芯片和性能優(yōu)異的專用信號(hào)處理芯片不斷問(wèn)世,再次推動(dòng)了語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用[2]。語(yǔ)音識(shí)別以語(yǔ)音為研究對(duì)象,它是語(yǔ)音信號(hào)

7、處理的一個(gè)重要研究領(lǐng)域,是模式識(shí)別的一個(gè)分支,涉及到生理學(xué)、心理學(xué)、語(yǔ)言學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及信號(hào)處理等諸多領(lǐng)域,甚至還涉及到人的體態(tài)語(yǔ)言(如人在說(shuō)話時(shí)的表情、手勢(shì)等行為動(dòng)作可幫助對(duì)方理解),其最終日標(biāo)是實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器進(jìn)行自然語(yǔ)言通信,讓人機(jī)交互界面更加自然和容易使用。語(yǔ)音識(shí)別是語(yǔ)音處理中的難點(diǎn),對(duì)它的研究開始的比較晚,但它的一些研究方法和結(jié)果可以運(yùn)用到另外的研究分支中去,因此也是語(yǔ)音處理研究中的重點(diǎn)。1952年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Davis等人首次研制成功能識(shí)別十個(gè)英語(yǔ)數(shù)字的特定人孤立數(shù)字識(shí)別系統(tǒng),該系統(tǒng)的成功研制標(biāo)志著人們開始語(yǔ)音識(shí)別的研究工作。此后很長(zhǎng)的時(shí)

8、間里,語(yǔ)音識(shí)別的研究方法主要是用特殊的硬件獲取語(yǔ)音信號(hào)的特征參數(shù),再在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模板匹配和判決,由于受當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)和信

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