一种语音信号预加重方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115050385A(43)申请公布日2022.09.13(21)申请号202210762938.1(22)申请日2022.06.30(71)申请人南京林业大学地址210037江苏省南京市玄武区龙蟠路159号南京林业大学(72)发明人陈宁谢志颖台永鹏俞磊陈炎冬李泓钰张建(51)Int.Cl.G10L21/0232(2013.01)G10L25/18(2013.01)G10L19/02(2013.01)权利要求书1页说明书2页附图2页(54)发明名称一种语音信号预加重方法(57)摘要本发明提供了一种基于分数阶导数的语音信号预加重处理方法，该方法包括：获取语音输入信号；固定参数，对每一项往前固定项数进行取值，并计算相应的加权系数；将每一项与加权系数相乘所得作为累加分子，完成累加，获得预加重后的该项；对整个语音信号序列完成预加重计算，确定语音输出信号。本方法解决语音信号受口唇辐射导致的高频信号能量低的问题，为后续语音识别等更大程度的保留语音特征信息。CN115050385ACN115050385A权利要求书1/1页1.一种语音信号预加重方法，其特征在于，包括：获取语音输入信号；对所述语音输入信号进行端点检测；对获得的语音信号序列各项单独进行预加重计算；经过循环，获得预加重后的语音信号，输出所述语音信号。2.根据权利要求1所述的预加重计算方法，其特征在于，计算公式表示为：其中，x(n)为输入信号，常数α为分数阶导数的阶数，常数n为固定项数个数，y(n)为输出信号，即为各项对应的加权系数，具体计算公式为：3.根据权利要求1所述的预加重计算方法，其特征在于，包括：分别获取要预加重的当前项的前固定个数项，并根据公式，计算各项对应的二项式权重系数，项与系数对应相乘后累加得到当前项预加重后的数值，经过循环，完成对输入信号的预加重。2CN115050385A说明书1/2页一种语音信号预加重方法技术领域[0001]本发明涉及语音信号处理技术领域，具体而言，涉及一种语音信号预加重方法。背景技术[0002]语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中，都需要提取语音中包含的各种信息。语音信号的预处理是语音信号进行后续处理的关键步骤，一般包括：预加重、分帧、加窗等。声道的终端是口和唇，从声道输出的是速度波，而语音信号是声压波，二者之比的倒数称为辐射阻抗。声音信号再经过声门激励和口唇辐射影响时，其功率会有大幅衰减。研究表明，口唇辐射在高频段比较明显，在低频段影响较小，辐射引起能量以6dB/十倍频的速度下降，损耗正比于辐射阻抗的实部。预加重的目的就是提高高频部分，使得语音信号的频谱变得平坦，进而在整个频带内可以使用相同的信噪比求频谱，便于频谱分析。[0003]由于辐射模型R(z)应是一阶类高通滤波的形式，可以表示为：R(z)＝R0(1‑z‑1)，它是一阶后向差分。因此，一般使用传递函数为H(z)＝1‑αz‑1的一阶FIR高通数字滤波器来实现预加重，其中α为预加重系数，通常取值为0.9＜α＜1.0。[0004]然而传统的预加重方法存在的问题是，声音它们之间的能量分布是非常不同的，方法的性能也是不一致的。高频能量的过度增加会引起从频谱中提取的参数的意外变化，反过来又会降低识别率。且该方法没有有效的利用人们发音时前后文的强关联特性。[0005]针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。发明内容[0006]本发明实施例提供了一种语音信号预加重方法，以至少解决相关技术中的声音信号高频能量衰减，及其过度增加引起的参数意外改变导致的识别率降低的技术问题。[0007]根据本发明实施例的一个方面，提供了一种语音增强方法，包括：[0008]获取语音输入信号；固定参数，对每一项往前固定项数进行取值，并计算相应的加权系数；[0009]将每一项与加权系数相乘所得作为累加分子，完成累加，获得预加重后的该项；[0010]对整个语音信号序列完成预加重计算，确定语音输出信号。[0011]其中预加重计算的公式表示为：[0012][0013]其中，x(n)为输入信号，常数α为分数阶导数的阶数，常数n为固定项数个数，y(n)为输出信号，即为各项对应的加权系数，具体计算方式为：[0014]3CN115050385A说明书2/2页[0015]通过该方法，可以通过语音信号预加重，提高信号高频部分能量，使得语音信号频谱变得平坦，便于频谱分析。并且该方法结合语音信号具有的记忆特性，上下文之间具有强关联性，通过利用该性质，能更好、更有效的提取语音信号中的特征，为后续应用做铺垫。附图说明[0016]图1是本发明实施例所述一种语音信号预加重方法的流程图；[0017]图2是本发明实施例作用于语