《语音信号处理》PPT课件

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1、第二章语音信号产生的数字模型SpeechProductionModel§2.1人类的语言器官和语音产生过程§2.3语音信号产生的数字模型§2.4语音信号的特性§2.5人类的听觉功能(speechperception)§2.1人类的语言器官和语音产生过程人类的语音是由人体发音器官在大脑控制下的生理运动产生的。发音器官包括：肺，喉，声道等。空气由肺部排入喉部，经过声带进入声道，最后由嘴或鼻辐射出声波，形成了语音。鼻腔口腔声带声门MuscleforcelungVocalcordsNoseoutputMouthoutputVelumNasalc

2、avityMouthcavityThecompletephysiologicalmechanismofspeechproduction声道excitationspeech喉的生理结构喉位于气管的上端，实际上是气管末端一圈软骨构成的一个框架，前方稍高处的软骨称为甲状软骨，前后方环成一圈的称为喉部环形软骨，喉中两片肌肉称为声带，声带之间的空隙为声门。当声带张开时，声门打开，空气可自由呼出，正常呼吸就处于这种情况；当声带闭合，声门关闭。甲状软骨声门声带环形软骨人的前方喉当说话时，声带在软骨的作用下相互靠近但不完全闭合，声门变成一条窄缝，当气流

3、通过窄缝时压力减小，外界压力大，从而两片声带完全闭合使得气流不能通过，当气流阻断时压力恢复正常，推开两片声带，声门再次打开，气流再次流过。声带靠拢Tp基音周期声带的开启和闭合称为振动。这一振动过程周而复始，形成了一串周期性脉冲气流送入声道。这个过程发出的音称为浊音。如汉语发音的[a]、[i]、[u]和[o]等。GlottalClosureinstantT女声汉语拼音a的时域波形Tp基音周期fundamentalperiodVoicedexcitationUnvoicedexcitation（声带不振动，声门开启）男声汉语拼音声母s的时域

4、波形气流从喉向上经过口腔或鼻腔后从嘴或鼻孔向外辐射，期间的传输通道称为声道。气流流过声道时犹如通过了一个具有某种谐振特性的腔体，放大某些频率，在频谱上形成相应位置的峰起，称为共振峰。讲话时，由于舌和唇的连续运动，使声道形状改变，随即改变谐振频率，使得发不同的音。声道的不同的形状，对应不同的谐振频率。声道发音的三种方式－excitation浊音（voicedsounds）声带开启和闭合，在声门处产生一个准周期性脉冲序列。（quasi-periodicsequence）清音（unvoicedsounds）声带完全舒展开来，声道的某个部位发生

5、收缩形成了一个狭窄的通道，当空气流到达此处时被迫以高速冲过收缩区，并在附近产生空气的湍流，类似于白噪声。（whitenoise）爆破音（plosive/stopsounds）声带完全舒展开来，声道的某个部位完全闭合在一起，当空气流到达时便在此处建立起空气压力，一旦闭合点突然开启便会让气压快速释放，实际上也是一种空气的湍流。（whitenoise）☆F0=1/Tp，基音频率，由声带的质量来决定。☆F0的大小决定了声音的高低，称为音高。☆男性的F0大致分布在：50~250Hz☆女性和儿童的F0大致分布在：100~500Hz基音频率(Fund

6、amentalFrequency－pitch)F0鼻端嘴唇17cm8.5cm13cm声道的无损模型声道的谐振频率formatfrequency谐振频率发生在：Fn=（声道的横截面是均匀的，发元音e时，声道近似是均匀的。）L=17cm，声道的长度n=1,2,3…称为第一共振峰F1=500Hz、第二共振峰F2=1500Hz、第三共振峰F3=2500Hz，…c=340m/s2n-14Lc基音频率输出气流的频率共振峰频率女声英文a的频谱男声汉语拼音声母s的频谱一种声道形状对应一套共振峰不同人的声道大小不同，共振峰不同同一人，发不同音，共振

7、峰也不同总结前三个共振峰的大致范围（Hz）共振峰成年男子成年女子带宽f1200~800250~100040~70f2600~2800700~330050~90f31300~34001500~400060~180时域波形：幅度－时间图。大致得出音节的起始点、清音和浊音以及浊音的基音频率。女声汉语拼音a的时域波形频谱特性：幅度谱图。得出基音周期、共振峰频率及其位置。女声英文a的频谱鼻腔的作用在软腭的帮助下，可使空气经过鼻腔排除人体外，由此产生的语音称为鼻音。如[n]、[ng]为鼻音韵母，[m]、[n]、[l]为鼻音声母。鼻腔是一个谐振腔，由

8、于形状固定，故其共振峰频率是确定的。MuscleforcelungVocalcordsNoseoutputMouthoutputVelumNasalcavityMouthcavityThecompletep