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语音信号的分辨与处理 陈威2901309029唐浩月29003101013 A发音机理 空气由肺进入喉部 经过声带进入声道 最后由嘴辐射出声波 就形成了语音 声门以左称为 称为声门子系统 负产生激励振动 右边为 声道系统 和 辐射系统 当发性质不同的语音时 激励和声道的情况是不同的 对应的模型也是不同的 声带因流过的空气有紧绷变得张弛时 可模拟为周期性的开启与闭合 使得声门产生一个准周期脉冲状的空气流 再由嘴唇辐射出声波 即为浊音语音 声带越短 厚度越薄 浊音的基因频率也就越高 听觉上俗称音调越高 因此 基因频率是由声带张开闭合的周期所决定的 在生命科学导论中曾经学过 男性基因频率一般为50 250Hz 女性为100 500Hz 若空气流经声带时 声带为完全舒展开的 声道将会形成一个狭隘的通道形成湍急的空气流 发出摩擦清音 或是完全闭合 在气流达到开启点后快速释放 经声道形成爆破清音 B浊音与清音 C语音听觉机理 人的听觉器官分为三个部分 外耳 中耳 内耳 如图 外耳由耳廓 耳壳 外耳道组成 由于收集声音 辨别声源 中耳的主要功能是改变增益 对外耳和内耳进行匹配阻抗 内耳是由前庭 耳蜗构成的复杂体系 将复杂的声音信号分解成各种频率的分量 由基底膜的振动由神经传给大脑 响度频率和强度及的函数 通常用响度 单位为宋 和响度级 单位为方 来表示 人耳刚刚可以听到的声音强度称为 听阀 此时的响度级定义为零方 测量表明听阀是随着频率而变化的 通常认为1KHZ纯音听阀值为零方 其声强为 同理 开始令人耳感到不适的阀值为 痛阀 测试表明 1KHZ的纯音声强级大于120dB时 达到痛阀 即声强为 可见人耳听觉范围相差 音高音高也称基音 物理单位为赫兹 主观感觉的音高单位为 美 Mel 当声强级为40dB 频率为1kHZ时 设定音高为1000美 音高与响度之间具有互为补充的关系 例如可用频率补充声强使得人们感觉像度相同 也可用声强补充频率使得人们感觉音高相同 D语音感知的几个重要概念 语种languages 性别sex 乐器instrument 不同种类的声音分析 图1 3 图1 2 图2 3 图2 2 图3 3 语谱图可以在一张图上将时间和频率相关联起来 对于单音研究的研究有着重要的意义 同时也可将语音信号分为清音和浊音两类 分开进行单独研究 图3 2 5000HZ 传输 乐器声音信号 人体语音信号 动物语音信号 乐器声音信号 人体语音信号 动物语音信号 由于发声时 清音与浊音的形成原理不同 它们每一帧所包含的能量与平均过零频率均不相同 我们通过对其短时平均能量的计算与短时过零频率的计算 可以大体上区分出浊音 清音与清音转浊音 或浊音转清音 人体发声的浊清音分辨可以用于语音识别系统的精确化 乐器浊清音的分辨有利于再说电子音乐的制造中更加精确的调整发音 而对动物叫声中的清音浊音的研究则有利于把握动物的交流 发展前景 语音
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