语音通信系统的频带扩展技术研究

发布时间：2017-08-06 05:17

  本文关键词：语音通信系统的频带扩展技术研究

  更多相关文章： 频带扩展 特征提取 频谱包络重建 激励信号扩展

【摘要】：目前,语音通信的通话质量总是差强人意,由于通信过程的干扰和接收端链路层的限制,通话两端的语音表现为频带范围在4kHz以下的窄带语音。窄带语音只能满足基本的通信需要,却难以达到高质量的通话要求。宽带语音编码技术虽已实现并不断普及中,但现有的通信系统在短期内无法被彻底地被改造成全宽带通信系统。语音频带扩展技术作为一种折中的优化完善方案,大大提高了频带受限的通话语音音质,是目前音频处理技术的研究热点之一。本文以语音的线性源滤波器模型为整体框架,设计并实现了语音频带扩展方法及其改进方案。整个语音频带扩展系统由语音特征提取、频谱包络重建、源激励信号扩展和语音分析与合成四个子系统所组成。本文所做的主要研究内容有如下3点:(1)解析语音信号的产生机理,进一步引入语音的线性源滤波器模型并介绍语音信号的预处理、分析方法和特征提取过程,并描述基音周期、线性倒谱系数以及美尔频率倒谱系数等语音特征的计算求解过程。(2)总结一些现有的语音频带扩展方法,在此基础上提出频谱平移激励信号产生方法的改进方案和一种基于音频特征分组和高斯混合模型频的频谱包络扩展新策略,该两种新方法组合成一套新的频带扩展方案。(3)设计实验验证原方法和改进方法的频带扩展效果,对实验结果进行了客观评测,评测结果表明改进方法的频带扩展效果优于原方法,新方法扩展合成的语音质量高于原方法的扩展合成语音。
【关键词】：频带扩展 特征提取 频谱包络重建 激励信号扩展
【学位授予单位】：广东技术师范学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN912.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 技术背景10-11
• 1.2 频带扩展的发展历史与研究现状11-15
• 1.3 论文主要研究工作与组织结构15-16
• 2 语音信号的数字建模与数字分析16-33
• 2.1 语音产生的机理16-20
• 2.1.1 发音器官16-17
• 2.1.2 语音信号的数字模型17-20
• 2.3 语音信号的预处理20-22
• 2.3.1 采样与量化20
• 2.3.2 预加重处理20-21
• 2.3.3 语音分帧和加窗处理21-22
• 2.4 相关分析方法22-33
• 2.4.1 时域分析23-24
• 2.4.2 倒谱分析24-26
• 2.4.3 线性预测分析26-33
• 3 语音特征信息的表示方法33-43
• 3.1 基音周期33-36
• 3.1.1 基音周期提取的预处理33-35
• 3.1.2 短时自相关的基音检测35-36
• 3.2 线性预测倒谱系数36-37
• 3.3 美尔频率倒谱系数37-43
• 3.3.1 美尔滤波器组38-40
• 3.3.2 美尔频率倒谱系数特征参数提取40-43
• 4 频带扩展算法的实现方案43-54
• 4.1 宽带频谱包络的扩展方法43-51
• 4.1.1 码书映射43-44
• 4.1.2 高斯混合模型44-46
• 4.1.3 隐马尔可夫模型46-49
• 4.1.4 基于语音特征分组和高斯混合模型的谱包络扩展49-51
• 4.2 宽带激励信号的产生51-54
• 4.2.1 简单信号合成法51
• 4.2.2 频谱平移51-52
• 4.2.3 激励信号产生方法的改进52-54
• 5 频带扩展算法的仿真实验54-59
• 5.1 整体流程设计54-55
• 5.2 基于语音特征分组的高斯混合模型训练55
• 5.3 分段宽带激励合成方法的实现55-57
• 5.4 宽带语音的人工合成57-59
• 6 实验评测与结论59-67
• 6.1 客观评测方法59-60
• 6.2 评测方案60-65
• 6.3 结论65-67
• 7 总结与展望67-69
• 7.1 总结67
• 7.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果73-74
• 学位论文数据集表74-75

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本文编号：628522