6. speciality of speech.ppt

ZCR Center-clipping technique * * 3 Speech signal analysis in time-domain 一、短时能量及短时平均幅度分析 Short-time energy and short-term average amplitude analysis 二、短时过零率分析 Short-time zero crossing rate analysis 三、短时相关分析 Short-term correlation analysis 四、短时平均幅度差函数 Short time average magnitude difference function 1.幅度分析的依据：是基于语音信号幅度随时间变化。清音段幅度小，其能量集中于高频段；浊音段幅度较大，其能量集中于低频段。 2.短时能量函数和短时平均幅度函数 一、短时能量及短时平均幅度分析 T为帧移长度 N为帧长 男声“深圳 广州 珠海”的短时幅度统计。在采样频率为22050Hz的情况下，取20ms作为一帧，帧长为441点，一共统计了180帧。 短时平均幅度 原始语音 3.短时平均幅度函数和能量函数的作用 (1)区分清/浊音： En、Mn大，对应浊音； En、Mn小，对应清音。 (2)在信噪比高的情况下，能进行有声/无声判决 无声时，背景噪声的En、Mn小； 有声时，En、Mn显著增大。判决时可设置一个门限。 (3)大致能定出浊音变为清音的时刻，或反之。 女声汉语拼音a的一帧信号（在采样频率为22050Hz的情况下，取20ms作为一帧），浊音的短时能量78.61 男声汉语拼音s的一帧信号（在采样频率为22050Hz的情况下，取20ms作为一帧），清音的短时能量3.88。 1.过零率定义：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。 t n 二、短时过零率分析 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。 sgn(x(n))=1 x(n)?0 sgn(x(n))= -1 x(n)0 sgn[.]为符号函数 3、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。 女声汉语拼音a的一帧信号（在采样频率为22050Hz的情况下，取20ms作为一帧），短时过零率为46。 男声汉语拼音s的一帧信号（在采样频率为22050Hz的情况下，取20ms作为一帧），短时过零率为183。 在实际应用中，短时平均过零率容易受到A/D转换是的直流偏移、50Hz交流电源的干扰以及噪声的影响。 减少这些干扰可以有两种方法：一种是采用带通滤波器消除信号中的直流和50Hz低频分量； Bandpass filte Hb w Hb(ejw) x(n) y(n) 另一种是用过门限率来修改过零率，减少随机噪声的影响。 过门限率反映了穿过正负门限的次数，如果存在随机噪声，只要信号没有超过[-T,T]的范围，就没有有过零率产生。 T -T 三、短时相关分析 1.相关分析的依据： 用于确定两个信号在时域内的相似性。常用的物理量为自相关函数和互相关函数。当两个信号的互相关函数大时，则说明一个信号可能是另一个信号的时间滞后或提前；当互相关函数为0时，则两个信号完全不同。 自相关函数用于研究信号本身，如波形的同步性和周期性。 主信号s+n0，为有用信号s（来自信号源）和一个与它不相关的噪声信号的混合而成。 n1为另外拾取的噪声参考信号，与n0相关。 主输入信号x=s+n0 + 输出s’ 参考输入n1 自适应 滤波器 + n’ - 利用信号的相关性达到消除噪声的目的 2.短时自相关函数的定义 (1)说明当时域信号为周期信号时，自相关函数也是周期性函数，两者具有同样的周期。 (2)Rn(k)为偶函数， Rn(k)＝Rn(－k) (3)Rn(0)最大， Rn(0)? |Rn(k)|, Rn(0)=En,对于确定信号， Rn(0)是信号能量；对于随机信号或周期信号， Rn(0)是平均功率。 正弦波周期信号 正弦波周期信号的自相关函数波形 正弦波周期信号和其自相关函数叠加 3、相关函数的作用 1.区分清/浊音。 浊音语音的自相关函数具有一定的周期性。 清音语音的自相关函数不具有周期性，类似噪声，有点如语音信号本身。 2.估计浊音