语音信号的lpc分析剖析

《语音信号的lpc分析剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《语音信号的lpc分析剖析（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 霍王迎 学 号： 12050641X31 学生姓名： 赵乐鑫 学 号： 12050641X32 学生姓名： 陈夏杨 学 号： 12050641X35 学生姓名： 陈康亮 学 号： 12050641X43 学 院： 信息商务学院 专 业： 电子信息工程 题 目：信息处理实践： 语音信号的线性预测编码（LPC）分析 指导教师：金永、徐美芳 职称: 副教授、讲师 2015 年 6 月 22 日 中北大学课程设计任务书 2014-2015 学年第 二 学期学 院： 信息商务学院 专 业： 电子信息工程 学生姓名： 霍王迎 学 号： 12050641X31

2、学生姓名： 赵乐鑫 学 号： 12050641X32 学生姓名： 陈夏杨 学 号： 12050641X35 学生姓名： 陈康亮 学 号： 12050641X43 课程设计题目：信息处理实践： 语音信号的线性预测编码（LPC）分析起 迄 日 期： 2015年6 月22日2015年7月 10 日 课程设计地点： 信息商务学院专业实验室 指 导 教 师： 金永、 徐美芳 系 主 任： 王浩全 下达任务书日期: 2015 年 6 月 22 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的：通过设计，掌握USB总线或PCI总线的基本结构，了解基于USB总线或PCI总线A/D卡的通用结构。较全面地掌握语音信号的频域

3、特征的基本理论、原理和实现手段，较系统地分析语音信号的频域特征，使学生具有一定综合分析问题和解决问题的能力。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：原始数据：仿真信号或实验采集语音信号。技术要求：（1）完成基于USB总线或PCI总线A/D卡通用结构报告；（2）通过A/D卡，利用高级语言编写信号的采集、存储和显示程序。（3）完成题目所要求技术：自己设计程序，给出某一语音信号的LPC（Linear predictive coding）分析结果，包括LPC谱、LPCC谱的分析结果，并借助LPC分析方法检测所分析语音信号的基音周期、共振峰。设计要求：课程设计的目的在于培养学生的综

4、合素质，要求学生做到：（1）根据题目要求查阅有关资料，确定方案，写出设计方案；（2）根据对选题的理解，消化查阅资料，给出相关的实现算法和理论根据；(3) 在Matlab或VC环境下，实现算法，并给出仿真结果；(4) 对结果进行分析总结3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：设计工作任务：(1) 了解选题背景，掌握基本技术，制定设计思路，写出设计方案。(2) 完成设计内容：包括算法和程序设计；实验验证及技术改进，写出设计说明书。(3) 设计答辩。工作量的要求：(1) 通过查阅资料了解选题相关的基本理论、原理以及技术背景，理解选题意义；(2) 掌握USB总线或

5、PCI总线的基本结构，了解基于USB总线或PCI总线A/D卡的通用结构；(3) 完成语音信号特征提取；(4) 通过实验仿真验证算法的可行性；(5) 给出技术总结。课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1 L.R. Rabiner, B.H. Juang. Fundamentals of Speech Recognition. Prentice Hall, Englewood Cliffs,1993. 清华大学出版社（影印），2002年.2胡航. 语音信号处理（修订版），哈尔滨工业大学出版社，2002年.3 吴家安等. 语音编码技术及应用，机械工业出版社，2006年.4 韩继庆等. 语音信号

6、处理，清华大学出版社，2004年.5 D.G.Childers. Matlab之语音处理与合成工具箱（影印版），清华大学出版社，2004年.6 Thomas F. Quatieri著，赵胜辉等译，离散时间语音信号处理原理与应用，电子工业出版社，2004.5设计成果形式及要求：仿真结果；课程设计说明书。6工作计划及进度：2015年6月22日 6月25日：理解选题，查资料，掌握USB总线或PCI总线的基本结构，基于USB总线或PCI总线A/D卡的通用结构；6月26日 6月29日：在教师指导下给出设计方案；6月30日 7月9日：在指导教师辅导下完成实验；撰写课程设计说明书； 7月10日：答辩系主任审

7、查意见： 签字： 年 月 日目录1 基于USB总线A/D卡的报告2 1.1 USB总线介绍2 1.2 USB接口电路设计2 1.3 接口的数据采集系统的设计实现3 1.4 A/D转换电路42 语音信号LPC分析技术4 2.1 语音信号LPC分析技术的基本概念4 2.2 语音信号LPC分析技术的发展背景73 线性预测编码（LPC）的基本原理9 3.1 线性预测分析的概念9 3.2 自相关法11 3.3 协方差法12 3.4 全极点声道模型134 程序设计145 实验结果及分析166 设计体会197 参考文献20 一丶基于USB总线A/D卡的报告1.USB总线介绍USB总线为通用串行总线，USB接

8、口位于PS/2接口和串并口之间，允许外设在开机状态下热插拔，最多可串接下来127个外设，传输速率可达480Mb/S，P它可以向低压设备提供5伏电源，同时可以减少PC机I/O接口数量。USB是基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。数据采集就是把来自各种传感器的信号数据实时地、准确地测量或汇集起来,用计算机进行实时处理或记录存储,实时完成测试和控制功能。数据采集系统结构通过微机的标准接口连接各种功能模块、仪器仪表和传感器,组成测量系统。2USB接口电路设计 R3是上拉电阻器，它可使USB口的D+端上拉到DS2490S的VB端，表示USB主机系

9、统是高速设备，同时这个上拉电阻器告诉主机有USB设备插入。该上拉电阻器的设置对适配器的影响很大，它的负载值和1-Wire网络的总长决定1-Wire总线电压上升到5 V的速度。经过实验测试选择R3的阻值为27 lO%。R1、R2为USB数据线保护电阻器。L、L2具有禁止高频干扰并且减弱EMI辐射的功能。LF33CV为3.3 V电压稳压器，与周围元件C1、C2组成强上拉部分，给EEPROM或温度传感器等器件提供额外的电源。3.USB接口的数据采集系统的设计实现 数据采集系统使用采集卡进行数据采集,然后经过A/D转换器供计算机加工处理。基于USB接口的数据采集与频谱分析系统本系统结构由硬件部分和软件

10、部分组成,硬件部分主要有计算机、I/ O 接口设备. 计算机作为硬件平台的核心可采用台式机,系统采用的I/ O 设备为A/ D 数据采集卡,该采集卡是一种基于USB 总线数据采集产品,可与带USB 接口的各种台式计算机、笔记本电脑、工控机连接构成高性能的数据采集测量系统.整个系统主要由4部分组成：USB接口芯片及外围电路、控制电路、数据缓冲电路和AD转换电路。USB接口芯片选择了Cypress公司的EZ-USB 2131Q，该芯片内嵌8051控制器，因此整个系统以EZ-USB控制器为核心，由EZ-USB经控制电路实现对AD转换电路和数据缓冲电路的控制，模拟信号转换后的数据送入数据缓冲器，当数据

11、缓冲器存满之后，通知EZ-USB控制器，由主机取出数据。整个系统框图如图1所示。4.AD转换电路 声卡是计算机对语音信号进行加工的重要部件，它具有对信号滤波、放大、采样保持、A/D和D/A转换等功能。系统中AD转换芯片采用了MAXIM公司的MAX122，该芯片是12 b的高速的AD转换器。在完全转换模式下，他的转换时间可以达到26μs，采样率为333 kSs。MAX122有5种工作模式，在数据采集系统中，采用了模式2即连续转换模式。在这种模式下，每次转换需要1314个时钟脉冲节拍，转换可以不间断地进行，但是需要提供开始转换使能信号，并且要保证使能信号和时钟信号同步，读信号和片选始终处于有

12、效状态。数据输出使能信号一直有效，在转换结束时产生新的数据。2、 语音信号LPC分析技术1. 语音信号LPC分析技术的基本概念 语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。处理的目的就是要得到一些语音参数以便高效的传输或存储；或者是通过处理的某种运算以达到某种用途的要求，例如人工合成出语音、辨识出说话者、识别出讲话的内容等。人类社会愈来愈显示出信息社会的特点。不但在人与人之间，而且在人与机器之间每时每刻都需要进行大量的信息交换。通信或信息交换已经成为人类社会存在的必要条件，正如衣食住行对于人类是必要的一样。虽然，嗅觉、触觉等也是人类固有的感觉，人们也可以从中得到某些外界信息，但是可以指出，最重要的、最精细的信息源只有图像和语言两种。而且，语言是人类最重要、最有效、最常用和最方便的通讯形式。语音是人们交流思想和进行社会活动的最基本手段, 我们要对语音信号进行测定并将其转变为另一种形式, 以提高我们的通信能力。LPC：Linear Predictive Coding，线性预测编码。线性预测(Linear Prediction)