摘 要

随着现代科学和计算机技术的发展，微机技术已经渗入到许多领域，它与语言声学相结合，使语音通信进入了发展的新阶段，计算机语音技术是语音通信领域的一个重要组成部分。其中，计算机语音合成技术及语音识别技术是当前的热门技术，和我们的生活密切相关，在今后也有很广的应用前景，其应用到人类工作及生活的方方面面。在孤立词语音识别中，如汽车控制、语音密码锁等领域，都应用到了特定人语音识别技术。

在本论文中，对于计算机语音技术的发展及基础知识做了介绍，研究了语音合成的两大技术，即共振峰合成和线性预测合成，以及语音识别技术，包括DTW算法、VQ算法和HMM算法等，其中，主要介绍了DTW算法。在此基础上，设计了一个特定人孤立词语音词语音识别系统，其中包括语音信号的预处理、特征参数的提取、识别模板的训练以及识别匹配算法，就系统的各个部分进行了阐述。最后利用MATLAB对系统进行仿真，并给出系统识别结果。

关键词：共振峰合成；线性预测合成；DTW；MATLAB

Abstract

With the development of modern science and computer technology, microcomputer technology has infiltrated into many fields. It is combined with language acoustics to make voice communication enter a new stage of development. Computer voice technology is an important part of the field of voice communications. Among them, computer speech synthesis technology and speech recognition technology are currently hot technologies, and are closely related to our lives. In the future, there are also a wide range of application prospects, which apply to all aspects of human work and life. In the speech recognition of isolated words, such as car control, voice password lock, and other fields, they have been applied to specific people's speech recognition technology.

In this paper, the development and basic knowledge of computer speech technology are introduced. The two major techniques of speech synthesis are studied, namely formant synthesis and linear prediction synthesis, and speech recognition technology, including DTW algorithm, VQ algorithm and HMM algorithm. Etc. Among them, the DTW algorithm is mainly introduced. On this basis, a speech recognition system for isolated speech words of a specific person was designed, including preprocessing of speech signals, extraction of feature parameters, training of recognition templates, and recognition matching algorithm. The various parts of the system were elaborated. Finally, using MATLAB to simulate the system and give the system identification results.

Key words:Formant synthesis; Linear predictive synthesis; DTW; MATLAB

目 录

摘要..................................................................................................................................................Ⅰ

Abstract...........................................................................................................................................Ⅱ

第1章 绪论...................................................................................................................................1

1.1 研究背景与研究意义.......................................................................................................1

1.2 国内外研究现状与发展趋势...........................................................................................1

1.2.1 国外研究现状.........................................................................................................1

1.2.2 国内研究现状.........................................................................................................2

1.2.3 发展前景.................................................................................................................2

1.3 本论文主要研究内容及结构安排...................................................................................3

第2章 计算机语音技术的原理综述...........................................................................................4

2.1 语音发音系统...................................................................................................................4

2.2 语音信号的产生模型.......................................................................................................5

2.3 本章小结...........................................................................................................................6

第3章 语音合成技术硬件电路设计...........................................................................................7

3.1 语音合成的原理...............................................................................................................7

3.1.1 语音合成的一般过程.............................................................................................7

3.1.2 语音合成的分类.....................................................................................................7

3.1.3 语音合成的原理.....................................................................................................8

3.2 共振峰合成.......................................................................................................................8

3.3 线性预测合成...................................................................................................................9

3.4 语音合成硬件.................................................................................................................10

3.4.1 TMS5220语音合成处理器....................................................................................10

3.4.2 单片机控制语音合成器...................................................................................... 11

3.5 本章小结.........................................................................................................................14

第4章 语音识别技术分析与实现.............................................................................................15

4.1 语音识别系统的基本构成及原理.................................................................................15

4.2 语音信号的数字化和预处理.........................................................................................15

4.2.1 语音采样...............................................................................................................15

4.2.2 预加重...................................................................................................................16

4.2.3 加窗分帧...............................................................................................................16

4.2.4 端点检测...............................................................................................................17

4.2.5 特征参数的提取...................................................................................................18

4.3 语音识别的方法.............................................................................................................20

4.4 DTW算法........................................................................................................................21

4.5 特定人孤立词语音识别系统的实现.............................................................................23

4.5.1 系统概述...............................................................................................................23

4.5.2 系统仿真结果及分析...........................................................................................23

4.6 本章小结.........................................................................................................................25

第5章 总结与展望.....................................................................................................................26

5.1 总结.................................................................................................................................26

5.2 展望.................................................................................................................................26

参考文献.......................................................................................................................................27

致谢...............................................................................................................................................28

第1章 绪论

1.1 研究背景与研究意义

通过语音传输信息是传递信息最重要，最有效，最常见和最便捷的方式。语言是人类独特的功能。声音是人类常用的工具，也是传递信息的最重要手段。因此，语音信号是人们形成想法和交流的最重要途径。另外，由于语言和言语与人类的情报活动密切相关，与社会文化和进步密切相关，因此他们具有最大的信息能力和最高的智力水平。如今，人类已经开始进入信息时代，并运用现代方法来研究语音处理技术，使人们能够更有效地产生。语音信息的传输，存储，获取和应用对于促进社会发展具有重要意义^[1]。

让计算机了解人类语言是人们自诞生以来就一直梦想的想法。随着计算机越来越向便携化方向发展，以及日益多样化的计算环境，人们越来越迫切地要求摆脱键盘的束缚而代之以语音输入这样便于使用的、自然的、人性化的输入方式。尤其是汉语，它的汉字输入一直是计算机应用普及的障碍。因此，使用汉语语音进行人机交互是一个极为重要的研究课题^[2]。作为高科技应用领域的研究热点，语音信号处理技术从理论研究到产品开发已经走过了几十个春秋并且取得了长足的进步。它正在直接与办公、交通、金融、公安、商业、旅游等行业的语音咨询与管理，工业生产部门的语声控制，电话·电信系统的自动拨号、辅助控制与查询，以及医疗卫生和福利事业的生活支援系统等各种实际应用领域相接轨，并且有望成为下一代操作系统和应用程序的用户界面。可见，语音信号处理技术的研究将是一项极具市场价值和挑战性的工作^[3]。

1.2 国内外研究现状与发展趋势

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