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语音和语言
一、语音的定义 语音是人类发音器官发出的、具有一定意义的、能起信 息交流作用的声音;由一连串的音所组成，是组成语 言的声音。 语音 (Speech)：

语音是人类最重要、最有效、最方便的交换信息
其它信息 20% 图像信息 语音信息 其它信息
语音信息 20%
图像信息 60%
人类从大自然获取信息的分布图
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语音信号处理基本概念



语音信号处理是以语音、语言学和数字信号处理为基 础而形成的一门涉及面很广的综合性学科，与生理学、 心理学、计算机科学、人工智能、数学等学科有密切 的关系。 语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号 进行处理的一门学科。其目的是要得到一些反应语音 信号重要特征的语音参数，或者通过某种运算的处理 达到某种用途的要求。 例如：
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语音合成

以语言信息压缩、存储为主要目的对语音信号 数字模型进行研究，同时研究音素、音节、词 组与句子的发音规则。最终恢复出自然流畅的 语音来。例如文语转换系统(Text-to-speech)。 语音分析与合成将赋予计算机说话的功能。也 是进行话音编码、语音识别研究的基础。

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语音识别

1972 年 CCITT 组织公布了第一个语音编码标准 G.711— 对数 PCM 编码，从此，数字程控交换网络淘汰了传统的模拟交换传输方式。 1988 年欧共体 13 个国家数字移动特别工作组 (GSM) 制定了采用长 时预测规则码激励的编码标准(13k bps RPE-LTP)；1989年美国蜂 窝通信工业协会(CITA)宣布了北美数字移动通信话音编码标准 (8K bps矢量和激励VSELP)。 VoIP技术：是通过TCP/IP网络，在网络上对压缩的语音数据以数 据包的形式进行传输，而通常称之为IP电话技术；所用的话音编码 标准有G.723.1、G.728、G.729等。
采集： wavrecord 转换： wavread 播放：soundview 滤波：filter 自相关: xcorr 语谱图: specgram；specgramdemo 同态滤波：cceps，rceps 线性预测： lpc
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第一篇 语音信号处理基础
第一章 语音及其产生和感知过程
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语音信号处理概述
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语音识别

根据对说话人说话方式的要求，可以分为孤立 字语音识别系统，连接字语音识别系统以及连 续语音识别系统。 根据对说话人的依赖程度可以分为特定人和非 特定人语音识别系统。 根据词汇量大小，可以分为小词汇量、中等词 汇量、大词汇量以及无限词汇量语音识别系统。
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语音信号的数字处理方法
1 语音信号的特点—短时平稳性 2 短时时域处理方法—短时能量、短时平均过 零率以及短时自相关函数计算 3 短时频域分析—短时傅立叶分析 4 线性预测技术—本质上属于时域分析方法， 但其结果可以是频域参数 5 倒谱和同态分析、矢量量化和隐马尔可夫模 型

研究如何使计算机能够听懂人类的语言。



以汉语语音为例：汉语约有400个音节，加上 声调约1330个音调节，把这些语音信号的特征 存储到计算机内，并与计算机接收到的汉语发 音进行比较，找到特征相同的音节或音调节， 这个过程就是语音识别。 将识别出的音节序列转换成文字，就是语言理 解。 许多算法将理解过程溶入到识别中来提高识别 的准确性。因此可以将语音识别与理解归入同 一类应用。
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语音信号的特点—短时平稳性
ห้องสมุดไป่ตู้
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语音处理过程的结构框图
语音输入
模型特征参数 反混叠滤波 数模转换 分析
预处理
数字化
特征提取
传输 解压缩 语音输出 压缩处理 合成 存储
语音识别 训练
参考模式库 识别结果
识别 模式匹配
图1.2
语音处理过程的结构框图
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实验学习工具：Matlab



高效的传输或存储 人工合成出语音 辨识出说话者 识别讲话的内容等。 语音编码 语音合成 语音识别
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语音信号处理的研究内容

研究包括两个方面：


从语音的产生和感知进行研究。 将语音作为一种信号来处理。



基础知识 ：声学，语言学，语用学，语音生产/ 感知 信号分析：时域，频谱，倒谱，线性预测参数 算法：无声检测（背景噪声），浊音-清音，基 音周期检测，共振峰估计 应用：编码，合成，识别，理解，验证，语言 翻译，加速/减速
第二章 语音信号处理的基础知识
2．1 概 述 2．2 语音产生的过程 2．3 语音信号的特性 2．4 语音信号产生的数字模型 2．5 语音感知
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第二篇 语音信号分析
第三章 语音信号的时域分析 第四章 语音信号的短时傅里叶分析 第五章 语音信号的同态滤及倒谱分析 第六章 语音信号的线性预测分析 第七章 语音信号的矢量量化 第七章 语音信号的矢量量化 第八章 隐马尔可夫模型 第九章 语音检测分析
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第三篇 语音信号处理技术与应用
第十章 语音编码(一)--波形编码 第十一章 语音编码(二)--声码器技术及混合编码 第十二章 语音合成 第十三章 语音识别 第十四章 说话人识别 第十五章 语音增强
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语音编码的应用：

在保证一定语音质量的前提下，尽可能降低编码比特率， 以节省频率资源。例如：音符，乐谱。 在移动通信、卫星通信、军事保密通信和IP电话通信中 的应用：
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课程内容
第一部分 语音信号处理的基础知识
第二部分 语音信号分析
时域分析、短时傅里叶分析、同态滤波及倒谱分析、 线性预测分析、矢量量化、语音基音和共振峰检 测
第三部分 语音信号处理技术与应用
语音编码 语音合成 语音识别 语音增强
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第一篇 语音信号处理基础
第一章 绪 论
1．1 语音信号处理概述 1．2 语音信号处理的发展概况 1．3 本书的内容
语音信号处理实验
绪论
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基础实验（12学时）
语言信号处理工具
短时时域分析
短时频域分析
线性预测编码(LPC)分析
基音与端点检测
共振峰检测
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综合实验（8学时）


语音编码 语言合成 语音增强 语音识别
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教材
胡航 .《语音信号处理》（第4版） 哈尔滨工业大学出版社
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参考书

赵力《语音信号处理》机械工业出版社 《离散时间语音信号处理(原理与应用)》（美） 夸特尔瑞（Quatieri,T.F.）著，赵胜辉等译、电 子工业出版社