基于共振峰和梅尔倒谱的声纹特征提取SOC设计_席青云.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月传 感 技 术 学 报 .项目来源:黑龙江省自然科学基金();黑龙江省高等教育教学改革项目();黑龙江省教育厅基本业务专项项目()收稿日期:修改日期:,(,;,):,(),()(),():;:基于共振峰和梅尔倒谱的声纹特征提取 设计席青云,邱长江,陶佰睿,关新宇,苗凤娟(内蒙古广播电视大学兴安盟分校,内蒙古 兴安盟乌兰浩特;齐齐哈尔大学通信与电子工程学院,黑龙江 齐齐哈尔)摘 要:反映声道(谐振器)物理特性且不易受环境影响的元音共振峰可以更好地反映说话人的声纹特征,为此提出了说话人共振峰自适应(梅尔倒谱系数)特征提取(片上系统)设计。首先提取说话人语音元音的三组共振峰来设
2、计 三角形滤波器组,并基于传统 与共振峰改进 矩阵参数比值设计自适应融合说话人语音特征以改进。在 中完成性能仿真,在 中完成 代码设计,在(现场可编程门阵列)开发板上完成 设计、编译、仿真和验证下载。结果表明,在较高信噪比环境下,基于自适应融合和共振峰改进的 得到的特征向量比传统的 具有更强的鲁棒性,此技术在说话人声纹身份识别传感器设计中有较大应用推广价值。关键词:声纹识别;共振峰;梅尔频率;自适应融合;片上系统中图分类号:文献标识码:文章编号:()互联网技术已广泛应用于生产和人们的日常生活中,其安全问题一直备受关注。近年来,语音识别以其易于接收、获取方便、准确率高等优点越来越受到人们的欢迎。
3、此外,特征提取部分是语音识别系统中最重要的部分。在其他文献中,共振峰和 的组合是通过连接相应的特征向量来实现的,然而,简单的连接可能会导致高维特征包含来自不同输入特征流的冗余信息。与 相比,共振峰不太容易受到噪声的影响。此外,元音共振峰在语音识别中起着重要作用。汉语有五个主要元音,即 ,。五个汉语元音的识别对汉语语音识别非常有用。共振峰频率因性别、年龄、民族和地域等而不同。在、和 中发现了元音和性别之间的显著交互作用。倒谱分析已被证明是一种有效的工具,频率倒谱系数()可被视为元音特第 期席青云,邱长江等:基于共振峰和梅尔倒谱的声纹特征提取 设计 征的有利选择。在本文中,我们提出了一种基于共振峰
4、的改进 滤波器组的新方法。首先,使用 软件提取三组共振峰、和。其次,在 上从语音信号中提取传统 参数矩阵和基于改进 的共振峰参数矩阵。当共振峰差异不大时,选择传统的,当两共振峰差异较大,使用基于 和 的修正,其他情况下使用基于 和 的修正。因此,我们计算了传统 和改进 的 比值,以进行自适应融合。最后,系统是通过 平台 核设计,并完成编译、模拟和下载验证。测试方法 基于人耳临界带宽随频率的已知变化。该技术基于两种类型的滤波器,即线性间隔滤波器和对数间隔滤波器。通过在 频率标度上表示信号,可以捕捉语音的重要语音特征。共振峰不太容易受到环境变化的影响,并且共振峰对人类语音识别率有显著影响。因此,我
5、们使用说话人的共振峰和 倒谱系数()从语音信号中识别说话人。该过程包括以下步骤:预加重用于强调高频。采用成帧将信号分成小帧。应用了窗口化以平滑框架的侧面。利用 进行时域到频域的变换。滤波器组由共振峰、和 改进,共振峰和 的组合不是通过简单地连接相应的特征向量来实现的,它不能通过基于共振峰频率修改 滤波器组来产生高维特征。采用 将 谱转换回时域。利用融合技术将传统的 和基于共振峰的改进 结合起来。基于多算法融合的说话人语音特征提取流程如图 所示。图 特征提取流程图 共振峰提取论文涉及研究对象为男性 名,女性 名,年龄在 岁之间,平均年龄、身高和体重分别为 岁、和 。他们被要求发 个持续时间为 的
6、汉语元音。语音信号是用连接到台式电脑的麦克风录制。语音采样频率为,分辨率为 位。所有的录音都是在正常的室内环境下进行的。软件被用来确定元音的前三个共振峰频率。以说话人 和说话人 为例,说话人 和 在元音 中的共振峰提取分别如图 和图 所示。图 说话人 在元音 中的共振峰图 说话人 在元音 中的共振峰五个元音中的前三个共振峰频率显示在表 和表 中,分别对应说话人 和说话人。并且还计算了五个元音中三个共振峰频率的平均值。我们可以看到,即使说同一个元音,不同说话人的共振峰也不相同。表 五个元音中说话人 的共振峰元音 平均值 传 感 技 术 学 报第 卷表 五个元音中说话人 的共振峰元音 平均值 滤波
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