语音信号处理——基于线性预测下的语音合成.pdfVIP

滨江学院 课程论文 题 目 基于线性预测下的语音信号合成 学生姓名 杨 鑫 学 号 20142305047 系 别 电 子 系 专 业 电子信息工程 指导教师 周 晓 彦 二Ｏ一七年六月六日 基于线性预测分析的语音合成的研究 杨鑫 南京信息工程大学滨江学院，江苏 南京 210044 摘要： 语音合成是实现人机语言通信的关键技术，而线性预测(LPC)是语音信号处理中最有效 的分析方法。而最佳线性预测设计的核心是LPC系数的计算。本文阐述了线性预测的基本原 理,对提取LPC系数中的自相关解法中的莱文逊—杜宾递推算法做出了具体验算，并且给出 相关MATLAB 的实现以及其仿真结果，然后采用线性预测参数法合成语音。 关键词：线性预测；莱文逊—杜宾递推算法；语音合成；MATLAB 目 录 1 绪论1 1.1 引言1 1.2 国内外研究现状1 1.3 研究的内容2 2 线性预测分析的基本原理2 2.1语音信号的预处理3 2.2基本原理3 2.3 LPC和语音信号模型的关系4 2.4 线性预测方程组的建立5 2.5 线性预测方程组解法7 2.6 LPC方程自相关解法的MATLAB实现14 3 线性预测参数合成法合成语音15 3.1 语音合成的基本原理15 3.2 参数合成方法16 3.3 线性预测合成法16 4 总结17 参考文献17 致谢17 附录18 1 绪论 1.1 引言 语音合成是人机语声通信的一个很重要组成部分，语音合成技术赋予机器“人工的嘴巴” 的功能，解决让机器像人一样说话的问题。 让机器像人一样说话，建立可以仿照人的语言过程的模型，设想在机器中首先形成一个 要讲的话语，它大多以表示信息的字符代码的形式存在，然后按照复杂的语音规则，将信息 的字符代码形式转换成由基本发音单元组成的序列，同时检查话语的上下文，决定声调、重 音、必要的停顿等韵律特性，以及陈述、命令、疑问等语气，最后给出相应的符号代码表示。 这样组成的字符代码序列相当于一种 “言语码”。从 “言语码”出发，按照发音规则生成一 组随机变化的字符代码序列，去控制语音合成器发出声音，犹如人脑中的神经命令，以电脉 冲形式向发声器官发出指令，使舌、唇、声带、肺等部分的肌肉相互协调动作发出声音一样， 这样一个完整的过程就是语音合成的含义。 语音合成的研究已有很年的历史，就目前的研究结果而言，从技术方式讲可分为波形合 成法，参数合成法和规则合成法。 线性预测 （Linear Prediction）这一术语是维纳1947年首次提出的，此后线性预测技术 就应用到很多领域中。1967 年，日本学者板仓 （Itakura）等人最先将线性预测运用到语音 [1] 分析和合成之中 。 线性预测是语音信号处理中最核心的技术之一，普遍地应用于语音信号处理的各个方 面。这种方法是最有效，最流行的语音分析技术之一。在估计基本的语音参数 （如共振峰、 谱、声道面积函数），以及用低速率传输或储存语音等方面，线性预测是一种主要的技术。 它能够极其精确地估计语音参数，用很少的参数有效的，正确地表现语音波形及其频谱性质， 而且技术效率很高，在应用上也灵活方便。 线性预测分析包括的基本概念是，一个语音的抽样能够由之前的若干个语音的抽样的线 性组合来逼近。使实际语音抽样和线性预测抽样之