《语音信号处理基础》PPT课件

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1、第二章语音信号处理基础.语音信号的产生1语音信号的特性2语音信号产生的数字模型3语音感知4语音的产生声音是一种波形：振动频率在20-20KHz,如乐器声、雷声、风声、雨声等；语音是声音的一种，由人发音器官发出，具有一定的语法和语义，语音的最高频率可达15KHz,一般可听的语音频率为80Hz~3.5KHz;音乐（音频）也是声音的一种，由人发音器官及乐器混合发出，具有一定的语法和语义，一般可听的音频频率为20Hz~22KHz;语音的产生人的说话过程分为5个阶段：1）想说阶段：客观现实→大脑反映→说话动机→神经中枢→想表达内容和

2、情感；2)说出阶段：神经中枢→发出指令→各器官协调→发音（机能效果）→反馈→修正；3)传送阶段（物理过程）：语音（声波）→媒介（空气）→听者（可能会产生失真或损耗）语音的产生人的说话过程分为5个阶段：4）接受阶段：外耳→中耳放大→内耳（基底膜振动）→神经元（产生脉冲）→大脑；5）理解阶段：神经中枢→脉冲信息→辨认信息（如何辨认，尚未知）。5个阶段有心理、生理、物理以及人和社会的因素。语音的产生发音器官模型语音的产生人类的发音器官语音的产生语音信号的产生过程语音的产生语音：由若干个音节（syllable)组成。音节：可以由一

3、个或若干个音素(phoneme)组成;音素：是发音的最小单位，有两种音素，即辅音和元音。如一个音节dan（但）就包括dan三个音素，也有的音节是由一个音素构成的，如a“啊”。元音：声带振动发音时，气流从喉腔、咽腔进入口腔从唇腔出去时，声腔完全开发，气流顺利通过。半元音：声道基本畅通，但某处声道比较狭窄，引起轻微的摩擦声。辅音：是呼出的声音，气流被阻不能畅通。语音的产生元音的分类根据舌位來分舌位前后–Front前–Central中央–Back后舌位高低（嘴开的大小）–High,(close)–Mid,(closemid,op

4、enmid)–Low,(open)上述共有9种组合。口唇开放程度9种组合加口唇开放程度就可发10多个不同的单元音。语音的产生汉语语音知识汉语音节：一个音节（syllable)就是一个字的音，字是独立的发音单位，由声母和韵母构成。词：由音节构成。句子：由词构成。音素：声母是一个音素，而韵母则较复杂。声调：音调在发一个音节中的变化。汉语特点：音素少、音节少，64个音素、400多个音节语音信号的特性语音信号的特性声学特性语音信号的时域波形和频谱特性语音信号的统计特性语音信号的特性语音按其激励形式的不同可以分为三类：浊音：当气流通

5、过声门时，如果声带的张力刚好使声带发生张弛振荡，产生一股准周期的气流，这一气流激励声道就产生浊音。清音：当气流通过声门时，如果声带不振动，而在某处收缩，迫使气流以高速通过这一收缩部分而产生清音。爆破音：如果使声道完全闭合，在闭合后建立起气压，然后释放，就得到爆破音。语音信号的特性浊音的特性：基音频率浊音的声带振动频率称为基本频率又称基音频率，用F0表示，发音时，各个元音段的F0都随时间而变，F0的变化产生了音调，F0随的变化轨迹称为声调轨迹，声调反映了语音的韵律。基音频率（简称基频）的范围为：男性偏低一般为50Hz≤F0≤

6、200Hz;女性、小孩偏高一般为200Hz≤F0≤450Hz；基音频率的倒数称为基音周期(pitchperiod)。语音信号的特性浊音的特性：共振峰共振峰（Formant)：指谐振频率。声道可看成是一根具有非均匀截面的声管，发音时起共鸣作用，当激励进入声道时会引起共振特性，产生一组共振频率。共振峰与声道的形状和大小有关共振峰有多个，从低频到高频排列F1,F2,F3,…，一般的浊音中可以辨别的共振峰有5个，其中前面3个对于区别不同语音至关重要；语音信号的特性浊音的特性：共振峰频谱最大值与共振蜂相对应F1F2F4F3语音信号的

7、特性浊音和清音的区别由于发浊音时，声带振动，产生准周期气流，声道有多个共振峰。同时由于声门波引起了频谱的高频衰落，因此浊音能量集中在3KHz以下。对于清音由于声带不振动，由声道的某些部位阻塞气流产生类白噪声，多数能量集中在较高的频率上。这就是语音激励模型和识别清音和浊音的理论基础。语音信号的特性语音波形语音：人的发声器官发出的一种声波，语音一定具有音色、音高、音强和音长四要素；音色，就是声音的个性、特色。它是一个音区别于另一个音的基本特征；音高指声音的高低，取决于频率；音强（音量，又称响度）决定声音的强弱，由声波的振动决定

8、；音长指发音时间的长短。语音信号的特性声音波形及其频谱频谱最大值与共振蜂相对应F1F2F4F3语音信号产生的数字模型语音信号的数学模型是如何得到的？建立数学模型又有什么意义呢？语音信号产生的数字模型在李约瑟博士《中国科学技术史》一书数学卷中作者提出科学理论的建立必然经过下面五个过程。（1）从所要讨论的全