[發(fā)明專利]基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011488049.8
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN112669819A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單偉偉;朱勵(lì)軒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G10L15/02
• 分類號(hào): G10L15/02;G10L25/27;G10L25/45
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，包括：

預(yù)處理模塊，對(duì)串行輸入的語音序列進(jìn)行預(yù)加重處理；

加窗模塊，將t毫秒數(shù)據(jù)作為一個(gè)窗口的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度對(duì)預(yù)加重處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗操作，逐幀輸出包含T個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流，T＝2^N，N為正整數(shù)；

FFT模塊，對(duì)加窗操作后的數(shù)據(jù)逐層進(jìn)行傅里葉變換后輸出比特置換的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)；

梅爾濾波模塊，對(duì)FFT模塊輸出數(shù)據(jù)的能量值進(jìn)行奇偶分離處理，對(duì)奇數(shù)時(shí)間索引或偶數(shù)時(shí)間索引的能量值進(jìn)行多階梅爾濾波得到當(dāng)前幀的多階梅爾值；

相鄰幀合并模塊，累加當(dāng)前幀的多階梅爾值與前一幀的多階梅爾值，輸出更新后的當(dāng)前幀多階梅爾值；及，

對(duì)數(shù)和DCT模塊，對(duì)更新后的當(dāng)前幀多階梅爾值進(jìn)行取對(duì)數(shù)操作和DCT變換，輸出壓縮表示的語音特征值。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，所述梅爾濾波模塊包括：

模式選擇器，其輸入端接FFT模塊輸出的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，輸出奇數(shù)時(shí)間索引或偶數(shù)時(shí)間索引的能量值；

奇數(shù)時(shí)間點(diǎn)的多階梅爾濾波模塊，其輸入端接奇數(shù)時(shí)間索引的能量值，讀取奇數(shù)時(shí)間索引梅爾值的部分和，當(dāng)前奇數(shù)時(shí)間點(diǎn)的能量值與梅爾系數(shù)相乘后累加讀取的部分和得到當(dāng)前幀的多階梅爾值；及，

偶數(shù)時(shí)間點(diǎn)的多階梅爾濾波模塊，其輸入端接偶數(shù)時(shí)間索引的能量值，讀取偶數(shù)時(shí)間索引梅爾值的部分和，當(dāng)前偶數(shù)時(shí)間點(diǎn)的能量值與梅爾系數(shù)相乘后累加讀取的部分和得到當(dāng)前幀的多階梅爾值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，所述相鄰幀合并模塊包括：

寄存器，用于緩存梅爾濾波模塊輸出的當(dāng)前幀幀的多階梅爾值；

累加器，其輸入端接梅爾濾波模塊輸出的當(dāng)前幀的多階梅爾值，從存儲(chǔ)器讀取上一幀的多階梅爾值，累加后更新當(dāng)前幀的多階梅爾值。

累加當(dāng)前幀的多階梅爾值與前一幀的多階梅爾值，輸出更新后的當(dāng)前幀多階梅爾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，所述預(yù)處理模塊對(duì)串行輸入的語音序列進(jìn)行預(yù)加重處理的方式為：輸入語音序列的當(dāng)前時(shí)刻數(shù)據(jù)與前一個(gè)時(shí)刻的數(shù)據(jù)相減后再累加前一時(shí)刻的數(shù)據(jù)向右移位4位后的值得到預(yù)加重處理后的數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，F(xiàn)FT模塊通過個(gè)串行的基2²單路徑延遲反饋單元對(duì)加窗操作后的數(shù)據(jù)逐層進(jìn)行傅里葉變換后輸出比特置換的復(fù)數(shù)數(shù)據(jù)，其中，

第i個(gè)Radix-2²SDF單元都包括：第一蝶形運(yùn)算單元、第二運(yùn)算單元、與旋轉(zhuǎn)因子相乘的乘法單元、比特的存儲(chǔ)器、比特的存儲(chǔ)器，所述第一蝶形運(yùn)算單元的輸入端接加窗操作后的數(shù)據(jù)或前一個(gè)Radix-2²SDF單元的運(yùn)算結(jié)果，第二蝶形運(yùn)算單元的輸入端接第一蝶形運(yùn)算單元的輸出端，乘法單元的輸入端接第二蝶形運(yùn)算單元的輸出端，乘法單元輸出當(dāng)前Radix-2²SDF單元的運(yùn)算結(jié)果，所述第一蝶形運(yùn)算單元在進(jìn)行第一次蝶形運(yùn)算的過程中調(diào)用比特的存儲(chǔ)器，所述第二蝶形運(yùn)算單元在進(jìn)行第二次蝶形運(yùn)算的過程中調(diào)用比特的存儲(chǔ)器，

第個(gè)基2²單路徑延遲反饋單元僅包括一個(gè)蝶形運(yùn)算單元和2*A比特的存儲(chǔ)器，該蝶形運(yùn)算單元對(duì)前一個(gè)基2²單路徑延遲反饋單元的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行蝶形運(yùn)算且在運(yùn)算的過程中調(diào)用2*A比特的存儲(chǔ)器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于不重疊分幀和串行FFT的極低功耗語音特征提取電路，其特征在于，所述對(duì)數(shù)和DCT模塊，通查找表的方式對(duì)更新后的當(dāng)前幀多階梅爾值取以2為底的對(duì)數(shù)值對(duì)梅爾值取2為底的對(duì)數(shù)值進(jìn)行DCT變換。