[發明專利]具有語音轉換功能的電子人工喉系統及其語音轉換方法

有效

• 申請號: 201410377514.9
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN105310806B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 牛海軍;王立;李立峰;樊瑜波;李陽
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: A61F2/50
• 分類號: A61F2/50
• 代理公司: 北京金恒聯合知識產權代理事務所11324
• 代理人: 李強

1.一種具有語音轉換功能的電子人工喉系統，其特征在于包括：

電子人工喉(1)，用于在使用者的口內產生人工喉語音，

麥克風(2)，用于采集所述人工喉并將采集到的人工喉語音轉化為模擬電信號，

語音轉換及放大系統(3)，用于對所述模擬電信號進行語音轉換和放大，形成放大后的轉換語音信號，

揚聲器(8)，用于在放大后的轉換語音信號的驅動下，形成清晰的語音,

其中：

語音轉換及放大系統(3)包括：

模數轉換模塊(4)，用于將麥克風(2)采集到的模擬電信號轉換為數字信號，

語音轉換模塊(5)，用于將所述數字信號進行語音轉換，修改基頻和發聲聲道參數，合成轉換語音，

數模轉換模塊(6)，用于將合成后的轉換語音轉換成模擬輸出信號，

放大電路(7)，用于放大所述模擬輸出信號，并提供給揚聲器(8)，

其中所述語音轉換模塊(5)所進行的所述語音轉換包括采用基于自適應內插平滑語音合成算法的混合高斯模型的語音轉換，

所述語音轉換包括：

運用訓練獲得的發聲聲道參數轉換函數和基頻轉換函數，對采集到的人工喉語音的發聲聲道參數和基頻進行轉換；

通過STRAIGHT合成模型，合成轉換后的發聲聲道參數和基頻，獲得最終的轉換語音，

所述訓練包括：

基于STRAIGHT分析模型分別提取源和目標語音的個性特征參數，該個性特征參數包括譜參數和基頻軌跡；

通過動態時間對齊技術對所述個性特征參數的序列進行時間對齊，得到聯合特征矢量；

基于混合高斯模型對聯合特征矢量進行建模，得到相應的發聲聲道參數和基頻的轉換函數。

2.根據權利要求1的電子人工喉系統，其特征在于所述訓練包括：

用麥克風采集電子人工喉系統的使用者發出的電子喉語音和正常人發出的相同語句的語音；

基于STRAIGHT分析模型分別提取使用者發出的電子喉語音和正常人發出的相同語句語音的個性特征參數，包括譜參數和基頻軌跡；

去除所有需要訓練的語音信號中的清音段；

對使用者發出的電子喉語音和正常人發出的相同語句的語音中的頻譜非周期參數進行降維處理；

通過動態時間對齊技術對特征參數序列進行時間對齊，求出聯合特征矢量；

基于混合高斯模型對聯合特征矢量進行建模，得到相應的發聲聲道參數和基頻的轉換函數。

3.根據權利要求1－2之一的電子人工喉系統，其特征在于進一步包括：

外殼(9)，

數據線(10)，

束帶(11)，用于將外殼(9)佩戴于使用者的接近口唇的脖頸處，

電池盒(13)，用于放置作為電子人工喉系統的電源的電池，

數字信號處理電路(12)，其包括DSP數字信號處理芯片及外圍電路，用于實現所述模數轉換模塊(4)和語音轉換模塊(5)。

4.基于權利要求1－2之一所述的電子人工喉系統的電子人工喉語音轉換方法，其特征在于包括如下步驟：

A)用麥克風(2)采集電子人工喉使用者發出的電子喉語音，提取其中的基頻與發聲聲道參數；

B)對采集到電子喉語音的基頻與發聲聲道參數進行轉換；

C)通過語音合成算法合成轉換后的基頻和發聲聲道參數，得到最終的轉換語音。

5.根據權利要求4的方法，其特征在于：

所述步驟B)包括運用訓練獲得的發聲聲道參數轉換函數和基頻轉換函數，對采集到的人工喉語音的基頻與發聲聲道參數進行轉換，

所述步驟C)包括通過STRAIGHT合成模型，合成轉換后的發聲聲道參數和基頻，得到最終的轉換語音。