语音激活检测.doc

目 录 绪 论 1.1 语音激活检测的意义………………………………………………………2 1.2 语音激活检测研究历史和现状……………………………………………3 1.3 语音激活检测算法的主要难点……………………………………………3 语音处理的理论基础 2.1 语音信号产生的离散模型…………………………………………………5 2.2 语音信号的短时平稳性……………………………………………………6 2.3 语音信号的时域处理方法…………………………………………………7 2.4 语音信号的频域处理方法…………………………………………………8 语音激活检测(VAD)概述 3.1 VAD基本原理………………………………………………………………11 3.2 语音和背景噪声的特征区别 ……………………………………………12 3.3 经典VAD算数论述 ………………………………………………………12 3.4 小结 ………………………………………………………………………16 一个检测算法的实现例子 基于短时能量和短时过零率的VAD算法实现 …………………………17 MATLAB，及其在数字电路处理中的应用…………………………………20 算法实现结果 ……………………………………………………………20 小结 ………………………………………………………………………21 总 结……………………………………………………………………………22 参考文献 ……………………………………………………………………………23 1. 绪论 1.1 语音激活检测的意义 语音激活检测（Voice Activity Detection）的目的是用来检测语音通信时是否有语音存在，即正确区分语音与各种背景噪声。VAD 技术的实质是提取出语音信号不同于噪声信号的特征参数，并以此为依据在双方通信过程中检测出有效的语音片断。在算法实现上主要是依据语音与噪音的不同特性来进行语音和噪声的判决。 VAD 技术在语音处理中有重要的作用：比如在语音识别中有助于提高识别率；在通讯系统中应用VAD 可以提高通讯系统平均利用率；在无线通讯或者手持通讯设备中应用这一技术，可以在无话时期降低设备功率，延长电池使用时间；在变码率的语音编码中可以用这一技术控制传输的码率。检测参数计算的简单性和检测的正确率是检测技术的两个重要指标。 数字移动通信系统中,典型的会话信道大约有40%的时间真正用于传输语音,其余60%时间传输的都是静默和背景噪声。由于可利用的频谱资源随着移动用户的飞速增长急剧下降。如何开发其余60%被浪费的信道资源就成为提高系统容量的有效手段之一。在语音通信中，合理利用VAD技术，可以有效地减少平均比特率，增加了有效带宽的利用率；并可减少信道间相互干扰。在数字蜂窝系统中，如果在不讲话期间发射机不发送信号，则可以降低便携设备的功率损耗。 语音处理的理论基础 图 1-1 语音处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。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，或者使用过某种处理运算以达到某种用途的要求，例如人工合成语音、语音识别、语音检测。语音处理是一门新兴的边缘学科，是语言－语音学和数字信号处理两个学科的总和。现代语音处理技术的发展，综合了信号处理、声学、模式识别、通信与信息理论、计算机科学、数学等学科的理论。语音技术的主要研究对象包括有：语音压缩和编码、语音识别、语音合成、说话人识别等。 1.2 语音激活检测研究历史和现状 语音激活检测的研究历史很长，其最早的应用是在贝尔实验室开发的电话传输和转换系统中，用于通信信道的时间分配，通过语音检测实现在空闲的信道插入其他人的话音信息。从那以后，各种各样的语音激活检测算法在语音编码，自动语音识别技术，说话人认证，回声消除和其他方面的应用中被提出来。通常，不同的系统需要不同的算法以满足其各自在计算精度，复杂性，敏感性，响应时间等方面的需求。这些方法包括基于能量，过零率，基因检测，频谱分析，倒谱分析，周期测量，混合检测，模糊规则的算法等等。随着数字移动通信技术的发展，语音激活检测技术的研究和应用也掀起了一股热潮。第一个具有代表性的语音激活检测技术研究成果是1980年日本的YATSUZUKA给出的DSI-ADPCM系统。该系统由一种高灵敏度的语音检测器和高速语音带宽数据分析器组成。语音激活检测器通过输入信号的一系列参数进行判定，这也是语音激活检测技术首次应用于变比特率语音编码和无线通信领域。近些年各种融合多特征的新算法不断被提出，语音激活的判决也由原来的单一门限发展到多门限。 语音激活检测是一个典型的分类问题，即将信号分为语音和背景噪声两类。对于分类问题，如何能找到合适的特征参数是认知与识别的核心问题。各种用于检测的特征