基于ACF和AMDF的基音检测改进算法.pdf

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1、语音技术VoiceTechnology文章编号：1002-8684（2011）01-0050-03基于ACF和AMDF的基音检测改进算法·论文·李志军，尹霞（扬州大学信息工程学院，江苏扬州225009）【摘要】自相关函数法和平均幅度差函数法是基音周期检测的两种常用方法，两者具有独立且相似的统计特性。在讨论了传统基音周期检测算法及其缺点后，提出了综合应用ACF和AMDF函数进行基音检测的算法。该算法简单可行，性能优于一般传统时域基音周期检测算法。从仿真结果可以看出，对于含噪语音信号，该算法具有较强的抗噪能力。【关键词】基音检测；自相关函数；平均幅度差函数【中图分类号】TN912.3【

2、文献标识码】AImprovedMethodofSpeechPitchDetectionBasedonACFandAMDFLIZhijun，YINXia（InformationEngineeringCollege，YangzhouUniversity，YangzhouJiangsu225009，China）【Abstract】TheAutoCorrelationFunction（ACF）andtheAverageMagnitudeDifferenceFunction（AMDF）aretwocommonlyusedmethodofpitchdetection.Theyhaveindep

3、endentandsimilarstatisticalcharacteristics.Basedonthediscussionoftraditionalpitchdetectionalgorithm，acomprehensiveapplicationwithACFandAMDFisgiven.Themethodissimpleandpracticable.It′sbetterthantraditionaltime-domainpitchdetectionalgorithm.Simulationresultsshowthatthealgorithmhasstrongantinoise

4、ability.【Keywords】pitchdetection；ACF；AMDF法有普通频域算法和倒谱法等[3]。1引言2传统时域基音周期检测算法人类发音过程有三类不同的激励方式，因而能产生三类声音：浊音、清音和爆破音。当气流通过声门使2.1ACF法声带产生张弛振荡式振动，产生一股准周期空气脉冲，传统的自相关函数法（AutoCorrelationFunction，这些空气脉冲激励声道，便会产生浊音[1][4]是Ross等人于1977年提出的一种基于语音时。这种声带振ACF）动的频率称为基频，相应的周期称为基音周期。语音信域分析理论的检测算法，自相关函数法基音周期检测号的基音周期是

5、描述激励源的重要特征参数之一，准的原理是：周期信号的自相关函数将在时延等于函数确的检测语音信号的基音周期对高质量的语音分析与周期处产生一个极大值，因此通过计算语音信号的自合成、语音压缩编码、语音识别等都具有重要意义。但相关函数，找到极大值位置，就可以估计信号的基音周由于声道的易变性及声道特征因人而异，而基音的范期。这种算法的优点是算法简单，提取出的基音周期较围又很宽，即使是同一个人在不同情态下发音的基音为精确。周期也不同，加之基音周期还受到单词发音音调的影对于离散的数字语音信号序列x（n）如果具有周响，因而基音周期的精确检测实际上是一件比较困难期性，即的事情[2]。x（n）=x（n

6、+N）（1）P基音周期检测算法主要有两类：时域法和频域法。则其自相关函数也是同周期的周期函数，即时域法的特点是比较直观且运算量小，缺点是抗噪声∞1P（k）=limΣx（m）x（m+k）（2）性能差，容易产生倍频和半频现象，主要方法有自相关N→∞2N+1-∞函数法、平均幅度差函数法等。频域法的特点是抗噪声清音信号没有周期性，它的自相关函数也没有周的性能较好，但是算法比较复杂，运算量较大，主要方期性规律，所以没有明显的峰值出现[5]，P（k）会随着k輩輮讂2011年第35卷第01期语音技术VoiceTechnologY的增大迅速衰减；浊音信号具有准周期性，它的自相因此错判率相对较小，稳

7、健性更高。但是当语音信号的关函数P（k）具有与k相同的周期，自相关函数在基音幅度快速变化时，函数的谷值深度会减小，从而影响基周期的整数倍位置上出现峰值。根据这个性质可以判音估计的精度[8]。断一个语音信号是清音还是浊音，还可以判断浊音的图2为采用平均幅度差函数法进行基音周期检测基音周期。自相关法基音检测正是利用P（k）的这一性的仿真结果，这里仍采用上例所示的男声语音材料，从质对语音信号进行基音检测的。实验结果可以看出，由于重叠的波形越来越短，AMDF仿真实验所用的原始