基于听觉模型反演方法的语音信号的分析及其应用

摘要

在吸收听觉生理学研究成果基础上,建立了一个模拟外围听觉系统和部分中枢神经系统功能的听觉模型.模型由表征基底膜的频率分析的带通滤波器组、内毛细胞的半波整流特性和神经纤维的能量转换特性组成,该模型可以作为前端处理来提取语音符号的自相关图谱.接着,文章阐述了通过实现听觉模型反演过程从信号的自相关图谱中恢复出原始的语音信号的过程.介绍了如何从信号的自相关图谱中逆变换中得到信号的神经发放率函数,怎样从信号的半波整流逆变换中恢复丢失的信息等等.又根据听觉生理特点提出了抗噪声方案,使我们的语音分析/重构系统不仅可以对无噪信号进行重构,而且还可以在噪声环境下的语音信号进行重构.实验结果表明,我们通过听觉模型反演从信号的自相关图谱中恢复出的语音信号,具有较好的自然度和良好的噪声鲁棒性.

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

第一节语音合成及增强研究的现状

第二节本课题研究内容与目标

第二章人耳听觉特性和听觉模型的研究概述

第一节听觉系统简介

2.1.1外耳

2.1.2中耳

2.1.3内耳

2.1.4耳蜗对声音信号的时频分析

第二节听觉模型研究概况

第三章基于听觉模型的语音信号处理

第一节Gammatone带通滤波器组

第二节Cammatone滤波器的实现

第三节通过Gammatone滤波器的测试

第四节内毛细胞的半波整流及内耳听神经的能量转换

第五节自相关谱的提取

第四章基于听觉模型反演方法的纯净语音信号的重构

第一节从自相关谱获取信号的短时傅立叶变换的幅度值

第二节从短时傅立叶变换的幅度值重构语音信号

第三节从神经发放率恢复出半波整流后的信号

第四节听觉模型半波整流逆变换的语音恢复

第五节听觉模型逆变换的纯净语音信号的重构

第五章听觉模型逆变换对在噪声干扰下的语音信号重构

第一节语音增强系统的结构

第二节动态阈值法除噪

5.2.1动态阈值法原理

5.2.2实验结果及分析

第三节听觉模型逆变换对含噪语音信号的重构

第六章总结与展望

6.1系统的特征及其创新之处

6.2系统的局限性

参考文献

致谢