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低信噪比下基音检测算法研究

胡瑛  
【摘要】: 在语音信号数字处理的各个领域里,无论是语音分析与合成、语音压缩编码,还是语音识别和说话者确认等,准确可靠地检测语音信号的基音周期都是至关重要的任务。本文旨在寻找一种能在低信噪比下仍能准确提取基音周期的基音检测算法。在研究经典小波基音检测算法的基础上,结合Teager能量算子(TEO)和空域相关函数,提出了一种基于提升小波的基音检测算法。论文的主要研究工作及成果有如下几方面: (1)对传统的自相关函数(ACF)方法进行了改进。在基音检测过程的前端用低通、数值滤波等方法进行预处理;在基音检测过程的后端对结果用搜索试探的平滑方法进行后处理。实验证明,与经典的ACF算法相比,在一般噪声环境下,该方法较好地克服了基音倍频和半频错误。 (2)研究了将提升小波变换用于语音基音的检测问题。小波变换能够更好地分析信号奇异点的位置,论文在分析小波变换用于基音检测的可行性和优点的基础上,将提升小波应用于基音检测算法中。与传统小波算法相比,运算量减少一半;能够实现小波变换的原位计算,整个计算过程不需要辅助存储空间。 (3)在清浊音判决方面,首先提出了一种基于平均能量频带分布和短时过零率的清浊音判决算法,由于平均能量频带分布区分浊音的能力不稳定,有时主要依赖于过零率,从而使提取准确度下降。然后基于Teager能量算子可以有效计算信号的“能量”,提出了一种基于Teager能量算子和提升小波变换的清浊音判决算法,通过大量的实验,表明该算法能够更准确地提取出浊音段,具有更强的抗噪声能力。 (4)在对浊音段检测基音方面,为了提高在低信噪比下基音检测的正确率,采用对相邻尺度小波系数计算空域相关函数的方法来检测浊音段的基音周期,并验证了它的有效性。该方法可以在锐化信号边缘的同时抑制噪声,非常适合在强噪声下对信号提取基音周期。


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