語音信號處理試卷1參考答案

PAGEPAGE1《語音處理技術(shù)》試卷1答案及評分標準一、填空：(12小題，共36分)1.數(shù)字信號處理；語音學。2.激勵模型；聲道模型；輻射模型。3.高；清音；濁音。4.將輸入矢量用碼本重構(gòu)矢量來表征時所產(chǎn)生的誤差或失真的度量方法；線性預(yù)測失真測度；似然比失真測度；主觀失真測度。5.全極點數(shù)字濾波器；預(yù)測系數(shù)ai；反射系數(shù)ki。6.非線性處理；減譜法；自適應(yīng)對消。7.說話人確認；說話人辨認。8.波形合成法；參數(shù)合成法；規(guī)則合成法；合成單元、合成參數(shù)和合成音。9.自適應(yīng)差分脈沖編碼調(diào)制；矢量量化編碼；線性預(yù)測編碼；多脈沖線性預(yù)測編碼；碼激勵線性預(yù)測編碼。10.聲門激勵；聲道響應(yīng)序列；同態(tài)濾波。11.語音信號的冗余度；人的聽覺感知機理。12.頻譜包絡(luò)、基音周期。二、名詞解釋（5小題，共12分）1.（2分）語言：語言是人類特有的功能，它是創(chuàng)造和記載幾千年人類文明史的根本手段，沒有語言就沒有今天的人類文明。語音：語音是語言的聲學表現(xiàn)，是相互傳遞信息的最重要的手段，是人類最重要、最有效、最常用和最方便的交換信息的形式。2.（2分）濁音：由聲帶振動產(chǎn)生的音；清音：不由聲帶振動產(chǎn)生的音。3.（2分）基音：每開啟和閉合一次的時間即振動周期稱為基音周期；共振峰：聲道可以等效為一個諧振腔，有許多諧振頻率，這些諧振頻率稱為共振峰頻率，簡稱共振峰。4.（4分）復(fù)倒譜、倒譜（要求寫出數(shù)學表達式）（2分）（2分）5.（2分）錯誤拒絕率（FR）：將真正的說話人當成冒名頂替者加以拒絕的概率；錯誤接受率（FA）：將冒名頂替者作為真正的人加以接受的概率。三、簡答題（7小題，共29分）1.答：將分析的信號用一個模型來表示，即把信號看作一個模型的輸出。常用的模型有全極點模型，全零點模型及零極點模型三種(2分)線性預(yù)測(1分)逆濾波器(1分)2.答：因為系數(shù){ai}的很小變化都將會導(dǎo)致合成濾波器極點位置的很大變化，甚至造成不穩(wěn)定現(xiàn)象。(2分)3.答：語音信號雖然是動態(tài)信號，但是在短時間內(nèi)10-30ms之間是短時平穩(wěn)的，因此通過分幀可以進行線性處理。常用的方法是窗函數(shù)法。(2分)4.答：短時能量、短時過零率、短時自相關(guān)、短時幅度譜(每個1分)5.答：隱馬爾可夫模型（HMM）是一種統(tǒng)計信號模型，是用參數(shù)表示的，用于描述隨機過程統(tǒng)計特性的概率模型，它是由馬爾可夫鏈演變而來的。(2分)隱馬爾可夫模型（HMM）的參數(shù)：，即，初始分布,狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率矩陣A,某狀態(tài)下系統(tǒng)的輸出概率分布B。(2分)6.答：卷積同態(tài)系統(tǒng)可分為兩個特征系統(tǒng)(它們只取決于信號的組合規(guī)則)和一個線性系統(tǒng)（它僅取決于處理要求）。特征系統(tǒng)D*[]，線性系統(tǒng)L*[]和逆特征系統(tǒng)D*-1[]，同態(tài)系統(tǒng)可以使卷積關(guān)系變?yōu)榍蠛完P(guān)系，到達語音信號的分離處理。(1分)特征系統(tǒng)D*[]的運算步驟：Z變換對數(shù)運算逆Z變換(2分)逆特征系統(tǒng)D*-1[]Z變換指數(shù)運算逆Z變換(2分)7.濁音語音的復(fù)倒譜中存在峰值，其出現(xiàn)時間等于基音周期；而清音語音段的復(fù)倒譜則不出現(xiàn)峰值；共振峰信息包含在頻譜的包絡(luò)中，譜包絡(luò)的峰值對應(yīng)于共振峰頻率，因此我們可以計算出復(fù)倒譜后，進行解卷，提取聲門激勵信息，在預(yù)期的基音周期附近尋找峰值。在譜包絡(luò)中獲取共振峰。（2分）對于語音信號，設(shè)其頻譜為，用表示聲門激勵頻譜，表示聲道頻率響應(yīng)，則有則的復(fù)倒譜為聲門激勵的復(fù)倒譜為聲道沖擊響應(yīng)的復(fù)倒譜。（2分）倒譜和復(fù)倒譜表現(xiàn)出相同的性質(zhì)，如圖所示：（2分）聲道沖激響應(yīng)的倒譜聲道沖激響應(yīng)的倒譜c(n)相應(yīng)于頻譜包絡(luò)的慢變分量（虛線表示）以及相應(yīng)于基音諧波峰值的快變分量（實線所示），通過傅立葉反變換，將慢變分量和快變分量分開，其中靠近靠近原點的低頻部分是頻譜包絡(luò)的變換，而位于處的窄峰為諧波峰值的變換，表示基音周期；通過高倒譜窗慮除聲道響應(yīng)，得到基音。通過在倒譜域用意個濾波器慮處聲門激勵的影響，得到共振峰。（2分）四、分析題（3小題，共24分）1．第一步：初始化。給出訓練VQ碼書所需的全部參考矢量X，X的集合用S表示；設(shè)定量化級數(shù)，失真控制門限，算法最大迭代次數(shù)L以及初始碼書；設(shè)總失真；迭代次數(shù)的初始化為m＝1（3分）第二步：迭代1）根據(jù)最近鄰準則將S劃分成N個子集即當時，下式成立：2）計算失真：3）計算新碼字：4）計算相對失真改進量：，將與失真門限進行比較，。若，則轉(zhuǎn)入6），否則轉(zhuǎn)入5）5）若則轉(zhuǎn)至6），否則m加1，轉(zhuǎn)至1）（4分）第三步：結(jié)束，得到最終的訓練碼書，并輸出總失真（1分）2．框圖如下：（4分）工作原理：1）取樣率為10kHz，幀長51.2ms，然后求出c(n)，可以采用漢明窗（1分）2）求出倒譜峰值IPK和其位置IPOS，如果峰值未超過某門限值，則進行過零計算；若過零數(shù)超過某門限值，則為無聲語音幀。反之則為有聲，且基音周期仍等于該峰值的位置。（2分）3）無聲檢測器是時域信號的峰值檢測器，若低于某門限值，則認為是無聲，勿須進行上述由倒譜檢測基音的計算。（1分）3.特征提?。菏侵笍恼Z音信號波形獲得一組能夠描述語音信號特征的參數(shù)的過程。也稱為特征參數(shù)提取。（2分）距離測度：如歐氏距離及其變形的距離、似然比測度、加權(quán)了超音段信息的識別測度等用于語音測度估計的測度公式。（2分）參考模式庫：即聲學參數(shù)模板。它是用訓練與聚類的方法，從單講話或多講話者的多次重復(fù)的語音參數(shù)，經(jīng)過長時間的訓練而聚類得到的。用