语音信号处理中基频提取算法综述

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1、第39卷增刊电子科技大学学报Vol.39Suppl.2010年4月JournalofUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaApr.2010语音信号处理中基频提取算法综述张杰，龙子夜，张博，陈咏丽，秦玉英(海军装备研究院北京昌平区102249)【摘要】基频提取在语音信号处理领域是一个基础的课题。经过多年的研究，现在的技术在准确率和鲁棒性方面还没有达到一个十分令人满意的水平。当语音是一个干净的语音时，大部分的基频提取算法的结果都很好，但是当语音中混有较强的噪声，或者语音是多个语音的混合，从而同时含

2、有多个基频的时候，很多现在的技术都表现得不好。该文介绍了若干主要的基频提取算法，并对这些算法的改进进行了讨论。关键词滤波器;基频提取;语音信号处理;小波变换中图分类号TN912.3文献标识码Adoi:10.3969/j.issn.1001-0548.2010.z1.024ASummarizeofPitchDetectionAlgorithmicinSpeechSignalsProcessingZHANGJie,LONGZi-ye,ZHANGBo,CHENYong-li,andQINYu-ying(NavalAcademyofArmamentChangp

3、ingBeijing102249)AbstractPitchdetectionisabasictopicinspeechsignalsprocessing.Throughmanyyears’research,thereisyetasatisfiedtechnologyintermsofaccuracyandrobust.Whenthespeechisclean,mostofthepitchdetectionalgorithmsarefine,butmanytechnologiesarenotsatisfiedwhenthespeechmixedwith

4、noiseorthespeechisamixtureofmulti-speech.Thispaperintroducessomemainstreampitchdetectionalgorithms,anddiscussestheimprovementofthesealgorithms.Keywordsfilter;pitchdetection;speechsignalsprocessing;wavelettransformation语音分辩的一个主要特征是激励的类型，根据取是必须的。如何加入韵律信息也是汉语语音识别激励类型的不同，可以将语音信号分为浊音

5、和清音系统的重要研究方向。两大类。语音中只有浊音才有基频，浊音的激励是根据处理域的不同，可将基频提取算法分为时周期性的脉冲串，脉冲串的频率就是基音频率，简域的算法、频域的算法、统计的算法3类。称基频。由于发声器官生理方面的差异，男性和女1时域的算法性的基频范围不同，一般地，男性的基频范围为50～250Hz；女性的基频范围为120～500Hz；婴儿的基因为语音信号的时域波形代表了随时间变化的频范围大约为250～800Hz；新生婴儿的哭声基频范声音激励的变化，基频提取的最基本方法就是通过[1-4]观察语音信号的波形，并从波形中检测出基频。围则更高。语音信号

6、是非平稳的，因此语音信号处理也必1.1时域的事件发生率检测须是短时的，即在一个短的时间窗内处理语音信号。基频提取方法中的一些方法是试图通过观察语窗长取决于语音信号的特征，通常至少要包括两个音信号的波形重复自己的频率，估计基频。这些方基音周期。法的理论依据是，如果语音信号是周期的，那么就语音基频提取在语音信号处理领域有很多应会有随着时间不断重复出现的事件发生，统计这些用，如语音分离、语音合成等。对于汉语的语音识事件在单位时间内的发生次数，就能估计出基频。别来说，在没有考虑韵律的情况下，当前的主流语1.1.1过零率音识别技术没有用到基频。基频是韵律的重要部

7、分，简单地说，过零率就是单位时间内波形通过零所以如果要把韵律信息加入语音识别系统，基频提点的次数。开始对过零率的性能存有怀疑，但最近收稿日期：2009−11−15作者简介：张杰(1976−)，女，工程师，主要从事信号处理和计算机应用等方面的研究.100电子科技大学学报第39卷过零率方法由于文献[5]而变得流行和活跃起来。使对于周期性函数，自相关函数也呈现周期性，用过零率的一个重要目的就是提取基频，研究者曾并且在基音周期的各个整数点上有很大的峰值。只经认为过零率与波形在单位时间内重复的次数有直要找到第一最大峰值点的位置并计算它与v=0点的接关系。但是不久

8、人们就发现了以这样的思路使用间隔，便能估计出基音周期，而基音周期的倒数就[6]过零率提取基频的