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语音信号处理教学大纲

一、引言

语音信号处理作为一门交叉学科，涵盖了信号处理、语言学、声学

等多个领域的知识和技术。本教学大纲旨在介绍语音信号处理的基本

理论和方法，培养学生对语音信号分析、合成和识别的能力，为他们

在语音合成、语音识别、语音增强等应用领域发展提供基础。

二、教学目标

1.理解语音信号的基本概念和特征，能够说明语音信号处理的重要

性和应用领域。

2.熟悉语音信号的数字表示方法，包括时域分析和频域分析。

3.掌握语音信号处理的基本方法，包括预处理、特征提取、模型建

立和参数估计。

4.能够应用所学方法进行语音信号的分析、合成和识别，并能够解

释结果。

5.培养学生的创新思维和实践能力，使其能够在语音信号处理领域

开展研究工作或应用项目。

三、教学内容和学时分配

1.语音信号的基本概念和特征（3学时）

1.1语音信号的定义和表示

1.2语音信号的时域特征

1.3语音信号的频域特征

2.数字信号处理基础（6学时）

2.1采样和量化

2.2数字滤波器设计

2.3傅里叶变换和频域分析

3.语音信号的预处理（6学时）

3.1语音增强技术

3.2语音端点检测

3.3噪声去除

4.语音信号的特征提取（9学时）

4.1短时能量和短时过零率

4.2声谱图和倒谱分析

4.3线性预测编码（LPC）

4.4线性预测倒谱系数（LPCC）

4.5基频和共振峰估计

5.语音信号的分析与合成（12学时）

5.1数字信号的线性预测分析和合成

5.2短时傅里叶变换分析和合成

5.3矢量量化（VQ）合成

5.4拟合声纹分析和合成

6.语音信号的识别与识别率评估（15学时）

6.1隐马尔可夫模型（HMM）基础

6.2维特比算法

6.3声学模型训练和特征匹配

6.4语音识别系统性能评估

7.高级主题和应用（9学时）

7.1语音情感识别

7.2语音增强和降噪算法

7.3语音合成技术

7.4语音识别的前沿研究

四、教学方法

本课程将采用多种教学方法，包括理论讲解、案例分析、实验操作

和课堂讨论。通过理论与实践相结合的方式，培养学生的实际动手能

力和问题解决能力。课堂讨论将引导学生深入思考和分析相关问题，

培养其创新思维和团队协作能力。

五、教材和参考书目

主要教材：

1.Rabiner,L.R.,Juang,B.H.(1993).Fundamentalsofspeech

recognition.PrenticeHall.

2.Proakis,J.G.,Manolakis,D.G.(2006).Digitalsignalprocessing:

principles,algorithms,andapplications.PrenticeHall.

参考书目：

1.Huang,X.,Acero,A.,Hon,H.W.(2001).Spokenlanguage

processing:aguidetotheory,algorithm,andsystemdevelopment.Prentice

Hall.

2.Benesty,J.,Chen,J.,Huang,Y.,Cohen,I.(2006).Microphone

arraysignalprocessing.SpringerScienceBusinessMedia.

六、教学评价与考核

学生的学习成绩将通过课堂作业、实验报告、期中考试和期末考试

综合评定。课堂作业和实验报告将考察学生对理论的理解和应用能力，

期中期末考试则主要考核对整个课程的掌握程度。同时，学生将参与

课堂讨论和小组项目，以评估其团队协作和创新能力。