[發明專利]語音基音周期估計方法和裝置

有效

• 申請號: 201310409433.8
• 申請日: 2013-09-09
• 公開（公告）號: CN103474074A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 閆建新;張勇
• 申請（專利權）人: 深圳廣晟信源技術有限公司
• 主分類號: G10L19/00
• 分類號: G10L19/00;G10L25/48
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 李琴

技術領域

本發明涉及語音編碼技術，更具體地說，涉及一種語音基音周期估計方法和裝置。

背景技術

基音周期是指人發音時聲帶振動的周期。基音周期是語音編碼中一個重要的問題，其準確性將直接影響到語音編碼器的編碼質量和效率。準確的基音周期性分析，可以在語音編碼過程中有效地去除冗余，降低編碼的比特數，實現低比特率高質量語音編碼。但是，由于語音的特殊性，基音周期的準確搜索會面臨如下困難：

（1）語音信號變化十分復雜，聲門激勵波形不是一個完全的周期脈沖串，并且語音波形的周期是時變的。

（2）在語音的開頭和結尾部分并不具有聲帶振動那樣的周期性，有些清濁音等過渡音是很難判定它屬于周期或非周期信號，從而也就無法估計基音周期。

（3）要從語音信號中去除聲道影響，直接取出僅和聲帶振動有關的信息比較困難。

（4）在濁音段定義每個基音周期的準確開始和結束這一困難限制了基音的可靠測量，這不僅因為語音信號本身是準周期的（即基音是有變化的），同時也因為波形易受共振峰和噪聲等的影響。

（5）在實際應用中，背景噪聲會影響基音檢測的性能，對于移動通信環境尤為重要，因為波形經常會出現高電平噪聲。

（6）基音周期變化范圍較大也給準確基音檢測帶來了一定的困難。

目前，還沒有一種通用的方法能精確可靠地提取出語音在任一情況下的基音周期。傳統的基音檢測方法，可分為時域法和頻域法。在時域，傳統的基音周期算法包括基于平均幅度差函數（Average?Magnitude?Difference?Function，AMDF）的基音估計算法、基于短時自相關函數（Autocorrelation?Function，ACF）基音檢測算法。這兩種算法可以參見如下文獻的介紹：

Chu，Wai?C.Speech?coding?algorithms：foundation?and?evolution?of?standardized?coders.John?Wiley&Sons，Inc.2003，pp.33-45。

在頻域的角度，Griffin和Lim提出了一種頻域基音周期估計方案（D.W.Griffin，J.S.Lim.Multiband?Excitation?Vocoder.IEEE?Trans?ASSP，1988，36(8)），用于多帶激勵語音編碼算法（MBE），這種基音周期估計算法采用閉環分析合成方法，匹配信號頻域波形，得到最優基音周期估計。

在實際應用中，基于時域的基音搜索算法由于其算法簡單，性能較佳而得到廣泛應用。例如在當前的語音編碼標準G.729、AMR-WB中，均采取了時域改進的短時自相關函數（ACF）基音檢測算法（鮑長春.低碼率數字語音編碼基礎.北京：北京工業大學出版社，2001.2.）。但是，通常時域的ACF方法容易產生“倍頻”和“半頻”錯誤，AMDF方法不能有效跟蹤語音頻率快速變化。頻域方法一般采用倒譜法，由于引入對數運算，使計算量大幅度增加，且易受噪音的影響。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種低復雜度、高效的語音基音周期估計方法和裝置，能較好地克服基音周期估計中的倍頻與半頻錯誤，并能提升抗噪聲性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提出一種語音基音周期估計方法，包括如下步驟：

S1、對語音信號進行除去直流分量、感知加權和信號下采樣的預處理；

S2、使用下式計算所述預處理后的語音信號的歸一化自相關函數值：