MATLAB语音信号分析与合成 第2版PDF电子书下载

第1章 语音的产生和感知 1

1.1发声器官 1

1.2语音信号的数字模型 2

1.2.1激励模型 3

1.2.2声道模型 4

1.2.3辐射模型 7

1.3语音的感知 7

1.3.1人耳的构造 7

1.3.2听觉感受性 8

1.3.3掩蔽效应 8

1.3.4响度 10

1.3.5音高 11

参考文献 11

第2章 语音信号的时域、频域特性和短时分析技术 12

2.1 MATLAB中的语音信号分帧 12

2.2语音分析中的窗函数 15

2.3语音信号短时时域处理 16

2.3.1短时能量和短时平均幅度 16

2.3.2短时平均过零率 18

2.3.3短时自相关函数 19

2.3.4短时平均幅度差函数 20

2.4语音信号短时频域处理 21

2.4.1短时傅里叶变换的定义 22

2.4.2语谱图 25

2.4.3短时功率谱密度 27

参考文献 29

第3章 语音信号在其他变换域中的分析技术和特性 30

3.1语音信号的同态处理和倒谱分析 30

3.1.1同态处理的基本原理 30

3.1.2复倒谱和倒谱 31

3.2离散余弦变换 34

3.3 M el频率倒谱系数的分析 37

3.3.1 Mel滤波器组 37

3.3.2 MFCC特征参数提取 38

3.4小波和小波包变换 43

3.4.1小波变换 43

3.4.2小波包变换 44

3.4.3小波包算法 45

3.4.4 MATLAB中一维小波和小波包变换函数 46

3.4.5 MATLAB语音信号小波和小波包变换的例子 49

3.5 EMD的基本理论和算法 53

3.5.1 EMD的基本概念 53

3.5.2 EMD的基本原理 55

3.5.3 EMD法的完备性和正交性 57

3.5.4基于EMD的Hilbert变换的基本原理和算法 59

3.5.5 EMD法的MATLAB函数 60

参考文献 61

第4章 语音信号的线性预测分析 62

4.1线性预测分析的基本原理 62

4.1.1信号模型 62

4.1.2线性预测方程的建立 64

4.1.3语音信号的线性预测分析 65

4.2线性预测分析自相关和自协方差的解法 66

4.2.1自相关法 66

4.2.2协方差法 71

4.3线性预测分析格型法的解法 72

4.3.1格型法的基本原理 72

4.3.2格型法的求解 74

4.4线性预测导出的其他参数 78

4.4.1预测误差及其自相关函数 79

4.4.2反射系数和声道面积 79

4.4.3线性预测的频谱和预测误差滤波器A （z）多项式的根 81

4.4.4线性预测倒谱 83

4.5线谱对的分析法 86

4.5.1 LSP的定义和特点 87

4.5.2 LPC到LSP参数的转换 89

4.5.3 LSP参数到LPC的转换 91

参考文献 95

第5章 带噪语音和预处理 96

5.1纯语音和带噪语音 96

5.2信噪比 96

5.3带噪语音的产生 97

5.4语音信号的预处理一——消除趋势项和直流分量 101

5.4.1最小二乘法拟合趋势项的原理 102

5.4.2最小二乘法拟合消除趋势项的函数 103

5.5语音信号的预处理二——数字滤波器 105

5.5.1 IIR低通、高通、带通和带阻滤波器的设计 105

5.5.2 FIR低通、高通、带通和带阻滤波器的设计 109

参考文献 116

第6章 语音端点的检测 117

6.1双门限法 117

6.2双门限法的改进和推广 123

6.2.1噪声的影响 123

6.2.2平滑处理 125

6.2.3双参数的双门限检测法 127

6.2.4单参数的双门限检测法 129

6.3相关法的端点检测 131

6.3.1自/互相关函数最大值的端点检测 131

6.3.2归一化自相关函数的端点检测 134

6.3.3自相关函数主副峰比值的端点检测 136

6.3.4自相关函数余弦角值的端点检测 138

6.4方差法的语音端点检测 141

6.4.1频带方差的端点检测 141

6.4.2均匀子带分离频带方差的端点检测 142

6.4.3频域BARK子带方差的端点检测 143

6.4.4小波包BARK子带方差的端点检测 145

6.5谱距离法的端点检测 148

6.5.1对数频谱距离的端点检测 149

6.5.2倒谱距离的端点检测 151

6.5.3 MFCC倒谱距离的端点检测 153

6.6谱熵在端点检测中的应用 155

6.6.1谱熵法的端点检测 155

6.6.2谱熵法端点检测的改进 156

6.7能零比和能熵比的端点检测 159

6.7.1能零比的端点检测 159

6.7.2能熵比法的端点检测 161

6.8小波变换和EMD分解在端点检测中的应用 162

6.8.1小波变换在端点检测中的应用 162

6.8.2 EMD分解在端点检测中的应用 164

6.9低信噪比时的端点检测 167

6.9.1噪声的估算 168

6.9.2基本谱减法和方差法的端点检测 170

6.9.3多窗谱估计谱减法和能熵比法的端点检测 172

参考文献 174

第7章 语音信号的减噪 176

7.1自适应滤波器减噪 176

7.1.1 LMS算法基本原理 176

7.1.2基本LMS自适应算法 178

7.1.3 LMS的自适应带陷滤波器 181

7.2谱减法减噪 184

7.2.1基本谱减法 184

7.2.2改进的谱减法 187

7.3维纳滤波法减噪 195

7.3.1维纳滤波的基本原理 195

7.3.2维纳滤波减噪的具体步骤和函数WienerScalart96 197

7.3.3维纳滤波的MATLAB例子 199

参考文献 201

第8章 基音周期的估算方法 202

8.1基音周期提取的预处理 203

8.1.1基音检测中的端点检测 203

8.1.2基音检测中的带通滤波器 204

8.2倒谱法的基音检测 205

8.2.1倒谱法基音检测原理 205

8.2.2倒谱法基音检测的MATLAB程序 206

8.2.3简单的后处理方法 207

8.3短时自相关法的基音检测 209

8.3.1短时自相关函数法 209

8.3.2中心削波的自相关法 211

8.3.3三电平削波的互相关函数法 212

8.3.4基于自相关函数法提取基音的MATLAB程序 214

8.4短时平均幅度差函数的基音检测 215

8.4.1短时平均幅度差函数法 215

8.4.2改进的短时平均幅度差函数法 217

8.4.3循环平均幅度差函数法 218

8.4.4基于平均幅度差函数法提取基音的MATLAB程序 220

8.4.5自相关函数法和平均幅度差函数法的结合 221

8.5线性预测的基音检测 223

8.5.1线性预测倒谱法 223

8.5.2简化逆滤波法 225

8.6基音检测的进一步完善 227

8.6.1主体-延伸法的原理和方法 228

8.6.2主体-延伸基音检测法的步骤 229

8.6.3端点检测和元音主体的检测 230

8.6.4元音主体的基音检测 232

8.6.5计算延伸区间和长度 239

8.6.6在延伸区间进行基音检测 241

8.6.7主体-延伸基音检测法的MATLAB程序 248

8.7带噪语音中的基音检测 251

8.7.1小波-自相关函数法 251

8.7.2谱减-自相关函数法 253

8.7.3谱减法与主体-延伸法相结合 255

参考文献 258

第9章 共振峰的估算方法 259

9.1预加重和端点检测 259

9.1.1预加重 259

9.1.2端点检测 260

9.2倒谱法对共振峰的估算 260

9.2.1倒谱法共振峰估算的原理 260

9.2.2倒谱法共振峰估算的MATLAB程序 261

9.3 LPC法对共振峰的估算 262

9.3.1 LPC法共振峰估算的原理 262

9.3.2 LPC内插法共振峰的估算 263

9.3.3 LPC求根法共振峰的估算 266

9.4连续语音LPC法共振峰的检测 268

9.4.1简单的LPC共振峰检测 268

9.4.2改进的LPC共振峰检测 270

9.5基于Hilbert-Huang变换（HHT）的共振峰检测 274

9.5.1希尔伯特变换 275

9.5.2语音信号的另一种模型——AM-FM模型 278

9.5.3对AM-FM模型的分析 279

9.5.4语音信号共振峰特征参数提取的HHT方法 279

9.5.5基于Hilbert-H uang变换的共振峰检测步骤和MATLAB程序 280

参考文献 283

第10章 语音信号的合成算法 284

10.1语音合成中数据叠接的三种方法 285

10.1.1重叠相加法 285

10.1.2重叠存储法 290

10.1.3线性比例重叠相加法 293

10.2用频谱参数合成语音信号 296

10.3线性预测系数和预测误差的语音信号合成 298

10.4线性预测系数和基音参数的语音信号合成 300

10.4.1预测系数和基音参数语音合成的模型 300

10.4.2基音检测函数 301

10.4.3激励脉冲的产生 303

10.4.4预测系数和基音参数语音合成的程序清单 304

10.5基音和共振峰合成语音信号 308

10.5.1共振峰和基音参数语音合成的模型 308

10.5.2线性预测共振峰检测和基音参数的语音合成程序 315

10.5.3倒谱法与内插法结合的共振峰检测和基音参数的语音合成程序 319

10.6语音信号的变速和变调算法 322

10.6.1语音信号的变速 322

10.6.2语音信号的变调 327

10.6.3语音信号变速又变调 331

10.7波形拼接合成技术和时域基音同步叠加 334

10.7.1波形拼接合成技术 334

10.7.2时域基音同步叠加（TD-PSOLA）合成技术 335

10.7.3时域基音同步叠加（TD-PSOLA）的MATLAB工具箱 339

参考文献 344

附录A程序的调试和修改 345

A.1准备工作 345

A.2元音主体中的基音检测与调试 350

A.3元音主体前后向延伸中的基音检测与调试 359

A.4更多中间数据的检测 370

A.5参数的调整 373

附录B本书自编函数速查表 375

附录C本书应用的MATLAB函数速查表 378