基于正弦+噪聲模型的語音分析合成技術

孫俊海

摘要：語音信號分析合成技術是語音信號處理的一個重要組成部分，一直是近年來研究的熱點，特別是，近年來隨著多媒體通信技術的迅速發展，人們對語音重建質量提出了更高的要求。為此，該文通過采用正弦模型和噪聲模型相結合的分析合成方法，通過提取每一幀信號的幅度、頻率、相位和殘差等參數，合成每一幀語音信號，然后通過疊加的方式重建語音。研究表明，該模型是一種很好的語音分析合成模型，能合成高質量的語音。

關鍵詞：語音重建；正弦模型；噪聲模型；語音分析合成

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2019）07-0195-02

Abstract：Speech signal analysis and synthesis technology is an important part of speech signal processing and has been a hot topic in recent years. In particular， with the rapid development of multimedia communication technology in recent years， people have put forward higher requirements for the quality of speech reconstruction. To this end， this paper combines the sinusoidal model and the noise model to analyze the synthesis method， extracts the amplitude， frequency， phase and residual parameters of each frame signal， synthesizes each frame of speech signal， and then synthesizes the speech by superposition. Research shows that the model is a good synthesis model of speech analysis， which can synthesize high quality speech.

Key words： Speech reconstruction； Sinusoidal model； Noise model； Speech analysis synthesis

1緒論

語音是語言的聲學表現，它承載的一定的意義，是人類交換信息最方便、最快捷的一種方式[1]。近年來，隨著通信技術的迅猛發展，語音信號處理技術[2]也不斷地進行更新。語音信號處理的目的是通過提取某些語音特征參數來達到某種用途的要求，它包括語音編碼、語音合成、語音識別等。

語音合成作為語音信號處理技術中的重要組成部分，其目的主要是讓計算機能夠產生高清晰度、高自然度的連續語音。基于正弦+噪聲模型[3]的語音分析合成技術通過把原始語音信號分成正弦波和噪聲部分，通過提取每一幀音頻特征參數，然后疊加合成，能很好地重建原始語音。與傳統語音模型相比，該模型既保持了原始語音信號波形的主要特性，又具有較好的抗噪性，同時又能很好地保持原始語音信號的特點。

1正弦模型表示

2正弦分析合成

2.1參數估計

正弦分析合成最重要的問題是參數估計[5]，只有提取合適的參數，才能重建較好的語音信號。一般在頻域實現參數估計，通過在頻域分析頻譜的峰值信息來提取參數。我們可以通過以下步驟得到一幀語音信號的頻域參數。首先，對原始語音信號進行分幀加窗處理，取得若干短時語音信號；接著進行高通濾波，濾除直流信號等低頻信號；然后對每一幀信號做快速傅立葉變換；因為正弦模型的參數估計都是頻域參數，所以要把時域信號變換為頻域進行處理，通過分析原始信號的頻譜圖，對峰值進行檢測，選取合適的峰值信息[6]提取參數頻率、幅度和相位。

2.2正弦模型合成

5結束語

本文通過對基于正弦+噪聲模型的研究，改進了語音合成的處理過程，提高了參數估計的準確性，降低了語音信號的失真性，改善了語音的合成質量。

參考文獻：

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[2] 張雪英.數字語音處理及MATLAB仿真[M].北京：電子工業出版社，2010

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[4] R.J.McAulay ，T.F.Quatieri， “SPEECH ANALYSIS/SYNTHESIS BASED ON A SINUSOIDAL REPRESENTATION OF SPEECH”， MIT Lincoln Laboratory Lexington

[5] 戴禮榮.基于正弦模型的參數語音合成研究[D].中國科學技術大學碩士學位論文.2008

[6] 范蘇云. 基于正弦模型的音樂信號合成技術研究[D].蘇州大學，2017.

[7] 應娜. 基于正弦語音模型的低比特率寬帶語音編碼算法的研究[D].吉林大學，2006.

[8] 李美玲. 一種正弦諧波模型語音轉換算法的設計與實現[D].西安電子科技大學，2017.

[9] 黃鶴. 基于正弦模型的線性預測低速率語音編碼算法研究[D].北京工業大學，2002.

【通聯編輯：唐一東】