9第九章 嵌入式语音识别系统

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1、嵌入式语音识别系统洪青阳博士厦门大学人工智能研究所20092021/9/41主要内容嵌入式系统语音压缩编码语音识别模块典型应用—语音玩具典型应用—语音家电2021/9/42嵌入式系统嵌入式就是将一个东西，嵌入到另一个中间，这包含两层意思：一个是硬件的嵌入式：将一个硬件嵌入到另一个中间，使得原本没有智能的产品变得智能；一个是软件的嵌入式：将一个软件嵌入带另外一个软件里面，一般这个软件是一个应用软件，而对象是操作系统。因此，很多东西都会被称为嵌入式，而不仅仅是ARM等32位平台，还包括DSP，FPGA，51，甚至4位机都是可以的。2021/9/43嵌入式平台Sunplus

2、（16bit）：凌阳SPCE061AARM（32bit）DSP（TI、AD）2021/9/44用单片机处理语音具有语音功能的电子产品专用语音芯片音质好语音播放长度、段数等都受到限制价格较高利用单片机实现语音功能音质由AD、DA精度、压缩算法等决定语音录放长度由存储空间决定价格有优势2021/9/45用单片机处理语音单片机实现语音功能的条件硬件要求AD输入用于录音、语音识别等DA输出用于放音定时器/计数器用于控制采样频率软件要求语音编解码算法支持2021/9/46SPCE061A用于语音处理SPCE061A单片机的性能适合数字语音处理10位ADC和10位DAC内置MIC

3、放大器和自动增益功能2个16位定时/计数器CPU时钟最高达49MHz，16位乘法器和内积运算，有能力执行复杂压缩算法2021/9/47SPCE061A实现语音识别硬件条件专用MIC接口，用于实现语音录制16位定时器/计数器用于控制采样频率最高49MHz时钟频率，内置硬件乘法器和内积运算，保证识别算法的运行软件条件提供语音识别函数库，只需几条语句即可实现语音识别功能2021/9/48语音压缩编码波形编码直接将波形信号转变为数字代码，尽量真实地还原波形声音质量好压缩比低，码率通常在20Kb/s以上适用于高保真音乐及语音场合2021/9/49语音压缩编码参数编码提取语音信号

4、的特征参数进行编码，尽量保持语音信号的可懂性，而还原后的波形可能与原波形差别很大。压缩比很高，码率可达2.4kb/s以下。语音质量较差，自然度低对环境噪声敏感2021/9/410语音压缩编码混合编码将参数编码和波形编码技术结合起来，克服了两种编码的缺点。压缩比高，码率为4~16Kb/s音质介于参数编码和波形编码之间2021/9/411凌阳语音压缩算法对于波形编码、参数编码和混合编码，凌阳都开发了相应的压缩算法。属于波形编码的有A2000、A1600等属于参数编码的有S240、S200等属于混合编码的有S480、S530等2021/9/412语音识别模块电路板模块硬件设

5、计电路图PCB布版TS-M001TS-M002TS-M0052021/9/413技术参数工作电压(CPU)VDD为2.4V~5.5VDC；CPU时钟：0.32MHz~49.152MHz；内置32K闪存ROM，可扩展2M,4M,或8MbyteFLASH；低功耗休眠时耗电仅为2µA@3.6V；音频压缩率：歌曲：16Kbit/s、20Kbit/s、24Kbit/s答句：4.8Kbit/s、7.2Kbit/s答句：2.4Kb/s2021/9/414预处理，语音信号数字化。特征提取，抽取反应语音本质的特征参数，形成特征矢量序列。语音模型库，从一个或多个讲话者多次重复讲话中提取的

6、语音参数模板。模式匹配，把输入语音的特征参数与语音模型库进行比较分析，得到识别结果基本原理2021/9/415根据对说话人的依赖程度，分为：特定人语音识别（SD）只能辨认特定使用者的语音，训练->使用非特定人语音识别（SI）可辨认任何人的语音，无须训练根据对说话方式的要求，分为：孤立词识别每次识别的单词之间要有停顿连续语音识别使用者以正常语速说话，即可识别其中的单词分类2021/9/416特定人语音识别程序流程2021/9/417特定人语音识别程序示例2021/9/418非特定人语音识别影响因素影响因素口音性别年龄环境噪音解决办法采集各地语音样本200人以上，适当偏向

7、目标用户群尽量在安静环境下使用2021/9/419性能指标问话---非特定人员；对口音要求不敏感，说普通话的或者略带口音而不影响理解的普通话用户，系统能正常识别；用户以自然距离（15cm到1m左右）对准话筒进行语音输入对话；系统具有一定的抗噪功能，在一般环境噪声下能进行正常语音识别。在一定环境下，系统识别率达97%以上。2021/9/420典型应用—语音玩具语音对话娃娃语音控制机器人声控车、飞机2021/9/421语音玩具现状和发展动态国外典型产品：语音识别：SONYAIBO采用RSC300TigerSuperPoo-chiI-Cybie语音合成：H