数字通信与技术02-2 .ppt

§2.3 语音的产生模型和LPC声码器 一、语音信号的基本特性 一、语音信号的基本特性 当声带震动产生一个准周期空气脉冲激励声道时就产生浊音。浊音具有明显的准周期性。 声带震动的频率称为基音频率，周期为基音周期。基音频率一般在70—450Hz范围内，相当于周期为2—15ms。基音周期是语音信号的主要特征之一。 一、语音信号的基本特性 一、语音信号的基本特性 如果声道在某处发生收缩，迫使空气以高速冲过这一收缩部位而产生湍流，就得到清音。发清音时声带不振动，是由湍流建立的宽带噪声源激励声道而发声。清音波形类似于白噪声。 一、语音信号的基本特性 一、语音信号的基本特性 一、语音信号的基本特性 语音信号的基本特性 语音信号是非稳态信号，特征随时间变化；但在一个很短的时间段内（约5ms--50ms）具有相对稳定的特征，称为准平稳信号。 语音信号通常可以分为浊音、清音和混合音。 浊音在时域上具有准周期性，在频域上，精细谱具有周期性起伏的谐波特性，谱包络具有共振峰结构。 清音类似于随机噪声，其频带较宽。 浊音段的信号能量要比清音段的能量高，这一特点可用于判断区分清、浊音。 一、语音信号的基本特性 二、语音信号的产生模型 二、语音信号的产生模型 二、语音信号的产生模型 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 三、LPC声码器的工作原理 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 为了降低量化比特数，采用了在数学上完全等价的P个反射系数(RC：Reflection Coefficient) {ki}, i = 1, ? , P代替预测系数进行量化编码。滤波器稳定的条件是参数ki满足下式： 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 在求取LSF参数及量化过程中，如果保持LSF参数的有序有界性质，即: 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 四、LPC10声码器 LSF参数的量化(续) 在矢量量化时，将10个LSF合并成（4，6）两个矢量，每个矢量量化为12bits，共24bits,可以得到平均谱畸变为1dB的“透明”矢量量化。 总结 本节课主要讲解了以下内容 语音的产生模型 LPC声码器 谢 谢！ 中心削波中，为了保证表征基音周期的峰值不被削掉，削波电平CL的选择很重要。由于语音信号的电平变化很大，不宜选择固定电平，通常是找到语音帧的前1/3和最后1/3内的最大幅度，选取二值中较小的幅值，削波电平取其60%～80%即可，通常定为68％。 中心削波示意图 对于加窗的语音信号sw(n)，当窗的起点 n = 0 时，语音信号sw(n)的短时能量用E 表示，短时平均幅度用M 表示，计算公式如下： 3、浊音、清音及无声的判别 根据语音信号的短时能量、短时平均幅度和短时过零率来判断当前帧的语音信号是浊音、清音，还是无声。 语音信号的过零率用Z 表示，它表示一帧语音信号中波形穿过横轴（零电平）的次数。它可以用相邻两个取样改变符号的次数来计算： 浊音（V）的M 最大而Z 最低，当采样率为8kHz，帧长为 20ms 时， Z 的平均值约为20； 清音（U）的M 居中而Z 最高，当采样率为8kHz，帧长为20ms时， Z 的平均值约为70； 无声（S）的M 最低而Z 居中。 判断当前帧是浊音、清音、无声的依据如下： 在S、U、V三种情况下，短时平均幅度M 和短时过零率Z 的条件概率密度函数示意图 复习：LPC声码器的工作原理 清浊音 判决 滤波器参数分析 G a1 ? ap 量 化 编 码 器 U/V 解 码 器 G a1 ? ap TP U/V 激励信号产生 合成滤波器 信道 基音周期提取 TP s(n) 预加重 加