个人介绍
语音信号处理

主讲教师:张雪英、贾海蓉

教师团队:共5

  • 贾海蓉
  • 张雪英
  • 李鸿燕
  • 黄丽霞
  • 孙颖
学校: 太原理工大学
开课院系: 通信专业17级
学分: 2
课时: 32
课程介绍
    太原理工大学的“语音信号处理”课程是通信工程本科专业的核心课程;是信息与通信工程专业研究生选修课程之一,也是博士生进行人工智能研究的知识储备课程之一。随着人工智能的快速发展,语音信号处理的部分知识成为它的必备知识。
    本课程主要讲授语音发声和听觉机理及其数字模型、语音信号的短时时域分析和频域分析方法、线性预测分析、矢量量化和语音编码等,所有的方法都配备了MATLAB仿真实现,使学生了解和掌握语音信号处理的有关基本知识、基本理论、基本技能和科学思维方法,旨在于培养学生获取综合运用语音信号处理的能力,为学生能够进一步进行独立分析和解决人机交互实际问题,开展新方法、新技术创新奠定基础。课程的目的是为了培养掌握语音处理基础知识和应用的本科生、具有应用和科研能力的硕士生、具有创新性和交叉学科知识运用能力的博士生的目的,为培养卓越化的人才奠定基础。
教师团队

贾海蓉

职称:教授

单位:太原理工大学

部门:信息与计算机学院

张雪英

职称:教授

单位:太原理工大学

部门:信息与计算机学院

职位:处长

李鸿燕

职称:副教授

单位:太原理工大学

部门:信息与计算机学院

黄丽霞

职称:副教授

单位:太原理工大学

部门:信息与计算机学院

孙颖

职称:副教授

单位:太原理工大学

部门:信息与计算机学院

教学大纲

参考教材

(01)张刚,张雪英.语音处理与编码,兵器工业出版社,2000

(02)易克初,语音信号处理. 哈尔滨工业大学出版社,2002

(03)韩纪庆张磊 郑铁然. 语音信号处理,清华大学出版社,2004

(04)胡光书.数字信号处理理论、算法与实现,清华大学出版社,2012

(05)(美)奥本海姆,(美)谢弗,(美)巴克 著,刘树棠黄建国.. 离散时间信号处理(第2版),西安交通大学出版社,2001

(06)(美)夸特尔瑞Quatieri,T.F.)著,赵胜辉等译. 离散时间语音信号处理(原理与应用)电子工业出版社,2004

(07)(美)L.R.拉宾纳,(美)R.W.谢弗著,朱雪龙等译.语音信号数字处理.科学出版社.2009

(08)宋知用.MATLAB在语音信号分析与合成中的应用. 北京航空航天大学出版社. 2013

(09)(美)劳伦斯 R.拉比纳 (Lawrence R. Rabiner),(美)W.谢弗(Ronald W. Schafer)著, 刘加等译. 数字语音处理理论与应用.电子工业出版社. 2016

(10)严勤, 吕勇. 语音信号处理与识别. 国防工业出版社.2015

(11)梁瑞宇,赵力,魏昕. 语音信号处理实验教程. 机械工业出版社. 2016

(12)梁瑞宇, 赵力,王青云. 语音信号处理. 机械工业出版社.2018

(13)胡航. 现代语音信号处理. 电子工业出版社. 2014

(14)胡航. 语音信号处理. 哈尔滨工业大学出版社. 2009

(15)吴进.语音信号处理实用教程. 人民邮电出版社. 2015

16)程佩青.数字信号处理教程. 清华大学出版社. 2017



重点难点指导

第一部分:语音处理基础知识

重点:  讲授语音信号的三大分支:对语音合成、语音编码和语音识别的基本概念和发展历程、以及目前语音信号处理领域的发展前沿有全面的认识。在此基础上讲授语音信号数字模型,了解语音信号的发音机理和听觉机理,及每一部分的统计特性,从而为二元激励数字模型的建立打好基础,最后必须从原理上理解二元激励数字模型建立的依据和局限性。

难点:语音二元激励数字模型的建立。

解决方法:

(1)让学生们自己发音,来感受语音产生的过程及其顺序。

(2)多媒体课件中设计了人类发出语音的喉部解剖图。

(3)启发学生从发音过程的激励、传播和辐射三个方面来建立语音模型。

第二部分:语音分析及处理技术

重点:要求学生必须掌握短时能量、平均过零率、自相关的意义,以及这些特征参量在语音信号中的应用,并且通过Matlab仿真实现来加深对每一个特征参数的应用认识,并且会自己编程实现。另外,掌握短时频域分析的两种解释以及实现、LPC的基本原理、以及语音模型和LPC的关系。LPC是语音三大分支的基础,起着非常重要的作用。最后,掌握复倒谱和倒谱的定义及应用。

难点:修正自相关函数和自相关函数的区别、短时频谱分析、LPC分析方法为什么能分析语音信号和倒谱应用。

解决方法:

(1)通过Matlab程序图来对比修正自相关函数和自相关函数之间的区别,从录制的语音中很明显能看到:语音经过修正自相关函数后共振峰没有衰减,周期较明显,自相关函数则反之。

(2)通过采用数字信号处理的公式证明短时频谱能够反映长时频谱的特性。

(3)必须用鲜明的板书分别罗列出LPC模型和语音二元激励模型的时域、频域和滤波器公式,并进行对比,学生很容易理解。

(4)用一段语音来反映经倒谱法求解基音周期的方法,来体现它的用处。

第三部分:语音信号的各种处理及应用

重点:掌握矢量量化的原理及与标量量化的区别,以及如何用LBG算法寻找合适的码书;掌握基音提取及共振峰估值;波形编码为编码中最为简单和常用的,必须理解自适应预测编码;语音合成中的经典应用就是声码器,学会声码器的原理及应用。

难点;LBG算法较复杂、声码器的原理。

解决方法:

(1)用标量量化的方法和过程进行举例和对比,从这个角度来解释矢量量化和LBG算法的流程。因为是循环过程,教师只讲授其中的两步,后面由学生来回答如何量化,另用作业题的方式考验学生的掌握情况。

(2)参数编码中的声码器,是用在军事上的,适当利用军事上的案例来说明参数编码的原理,再结合语音二元激励模型来理解声码器,提高了学生对此深入研究的兴趣。

课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 内容概要
视频
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1.2 语音信号处理的三大分支
视频
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1.3 语音信号处理的应用及新方向
视频
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1.4 第一章作业
作业
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1.5 第一章测验
作业
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2.1 内容概要
视频
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2.2 语音的发音机理
视频
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2.3 语音的听觉机理
视频
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2.4 语音的感知
视频
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2.5 语音信号数字模型
视频
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2.6 第二章作业
作业
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2.7 第二章测验
作业
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3.1 语音信号的预处理
视频
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3.2 短时平均能量和短时平均幅度函数
视频
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3.3 短时平均过零率
视频
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3.4 语音的短时自相关函数
视频
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3.5 短时时域处理技术的应用--语音端点检测
视频
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3.6 短时时域处理技术的应用--基音周期估值
视频
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3.7 第三章作业
作业
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3.8 第三章测验
作业
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4.1 内容概要
视频
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4.2 傅里叶变换的解释
视频
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4.3 滤波器的解释
视频
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4.4 短时综合的滤波器组相加法
视频
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4.5 第四章作业
作业
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4.6 第四章测验
作业
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5.1 线性预测分析原理
视频
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5.2 线性预测分析与语音信号模型的关系
视频
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2019-06-06 43.00KB
5.3 LPC方程的自相关系数解法
视频
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5.4 倒谱
视频
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5.5 总结
文档
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5.6 第五章作业
作业
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5.7 第五章测验
作业
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6.1 矢量量化的基本原理
视频
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视频
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文档
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6.2 最佳矢量量化器
视频
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2019-06-05 114.90MB
 
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6.3 矢量量化器的设计算法
视频
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6.4 初始码书的选取
视频
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6.5 降低复杂度的矢量量化系统
视频
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文档
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6.6 总结
视频
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文档
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2019-06-05 12.43KB
6.7 第六章作业
作业
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6.8 第六章测验
作业
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7.1 语音编码的分类及特性
视频
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视频
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文档
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文档
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文档
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文档
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7.2 语音编码性能的评价指标
视频
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2019-06-06 207.30MB
 
文档
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文档
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2019-06-06 25.59KB
7.3.1 波形编码——脉冲编码调制PCM
视频
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文档
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文档
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7.3.2 波形编码——自适应预测编码APC
视频
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文档
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2020-02-09 2.40MB
 
文档
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2020-02-09 171.49KB
7.3.3 波形编码——自适应差分脉冲编码调制
视频
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文档
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2020-02-09 98.80KB
7.4 语音信号参数编码
视频
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文档
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文档
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2019-06-06 65.96KB
7.5 语音信号混合编码
视频
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文档
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2019-06-06 63.67KB
7.6 第七章作业
作业
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2019-06-06 --
7.7 第七章测验
作业
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2019-06-06 --
8.1.1 张雪英
视频
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2019-06-04 782.53MB
8.1.2 贾海蓉
视频
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8.1.3 李鸿燕
视频
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2019-06-04 648.59MB
8.2.1 第二章
视频
.mp4
2019-06-04 2.24MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 1.38MB
8.2.2 第三章
视频
.mp4
2019-06-04 40.95MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 25.79MB
 
视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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视频
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2019-06-04 13.59MB
8.2.3 第四章
视频
.mp4
2019-06-04 123.78MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 3.97MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 1.69MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 4.05MB
8.2.4 第五章
视频
.mp4
2019-06-04 4.88MB
 
视频
.mp4
2019-06-04 1.54MB
8.2.5 第六章
视频
.mp4
2019-06-04 4.91MB
8.2.6 第七章
视频
.mp4
2019-06-04 7.19MB
8.3.1 英文
文档
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2019-06-04 3.38MB
 
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2019-06-04 2.16MB
 
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8.3.2 中文
文档
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2019-06-04 1.23MB
 
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