2025年大学《声学》专业题库—— 声音在语音识别系统中的特征提取.docxVIP

2025年大学《声学》专业题库——声音在语音识别系统中的特征提取

考试时间：______分钟总分：______分姓名：______

一、填空题

1.语音信号是一种典型的______信号，其时域波形具有显著的______特性。

2.为了分析短时语音片段的频谱特性，通常采用______变换。

3.在语音信号处理中，预加重的目的是提升信号______端的能量。

4.梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征通过______滤波器组来模拟人耳的______特性。

5.线性预测系数（LPC）主要反映了语音信号中______分量随时间的变化规律。

6.帧长和帧移的选择会影响短时傅里叶变换得到的______和______。

7.共振峰是______语音信号频谱的显著特征，对于区分不同音素具有重要意义。

8.基频（F0）主要对应于______声音的频率，其变化与人的______状态密切相关。

9.特征提取的目的是将原始的时域语音信号转换为更适合______系统处理的______表示。

10.恒Q变换（CQT）能够提供______的频谱表示，更符合人耳的听觉感知。

二、选择题

1.下列哪一项不是语音信号的主要特性？

A.短时性

B.平稳性

C.非平稳性

D.对噪声敏感

2.在MFCC特征的计算过程中，通常使用哪种窗函数？

A.矩形窗

B.汉明窗

C.凯泽窗

D.泰勒窗

3.提高语音识别系统对噪声的鲁棒性，通常需要考虑以下哪个因素？

A.增加帧长

B.使用更宽的梅尔滤波器组

C.采用感知线性预测（PLP）特征

D.降低预加重系数

4.线性预测分析的主要目的是？

A.获取语音信号的频谱信息

B.模拟人耳的听觉特性

C.提取反映声道特性的参数

D.将信号转换为对数能量形式

5.下列哪个参数直接影响MFCC特征的时频分辨率？

A.预加重系数

B.帧移大小

C.对数运算

D.梅尔滤波器组数量

6.共振峰通常位于语音信号频谱的哪个区域？

A.极低频

B.低频

C.中频

D.高频

7.基频（F0）对于哪种类型的语音更重要？

A.元音

B.边缘辅音

C.爆破辅音

D.无声辅音

8.相比于线性预测倒谱系数（LPCC），感知线性预测（PLP）特征的主要优势在于？

A.计算复杂度更低

B.对共振峰估计更鲁棒

C.能更准确地模拟语音的短时幅度变化

D.对基频提取更有效

9.帧长选择过短会导致？

A.频谱失真严重

B.时间分辨率降低

C.计算量显著增加

D.频率分辨率降低

10.语音识别系统中，声学模型主要依赖于哪种信息的输入？

A.语音文本对齐结果

B.说话人身份信息

C.提取的声学特征

D.语言模型参数

三、简答题

1.简述语音信号非平稳性的特点，并说明为什么需要进行短时分析。

2.请简述梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征的提取过程，并解释其中几个关键步骤（如预加重、分帧、窗函数、梅尔滤波）的作用。

3.线性预测系数（LPC）是如何反映声道特性的？它与LPCC特征有什么关系？

4.人耳的听觉特性是非线性的，请简述特征提取（特别是MFCC）如何模拟这种非线性特性。

5.在语音识别系统特征提取阶段，选择不同的特征（如MFCC、PLP）会对后续的声学模型性能产生什么影响？为什么？

四、计算题

1.已知一帧（N=256点）经过预加重的语音信号数据为x[n]，帧移为M=N/4。请简述计算该帧信号短时傅里叶变换（STFT）的步骤，并说明在时域和频域中，M值的大小对频谱表示会产生什么影响。

2.假设MFCC特征的提取过程如下：对每帧信号进行256点FFT，得到频域数据X[k]，然后通过20个梅尔滤波器组（梅尔刻度线性分布，0-8000Hz覆盖），再取对数，最后进行LPC分析（设阶数为12）并保留倒谱系数。请简述计算MFCC特征（设MFCC阶数为12）的详细步骤。

五、分析题

1.试分析在什么情况下使用MFCC特征可能不是最佳选择？提出至少两种可能的替代方案，并说明其优势。

2.结合语音产生机制，解释为什么共振峰和基频是区分不同语音的重要特征？特征提取过程是如何捕捉和表示这些特征的？

试卷答案

一、填空题

1.非平稳

2.短时傅里叶

3.高频

4.梅尔，滤波