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语音信号短时能量,什么是语音信号短时分析

来源:整理 时间:2022-04-06 07:33:40 编辑:教育知识 手机版

语音识别技术原理,语音识别是如何实现的?

语音识别是什么

感谢您的提问。文中缺失公式,由于这里编辑不方便,后面补充完整回答截图。一. 语音识别原理语音识别,以目前的主流ASR-自动语音/语言识别技术为例,实现的功能是把音频波形(模拟信号)转换为文字(符号)。其原理可以理解为一个计算机系统,输入语音,并分解为词、字、音节等元素,通过与软件内部存储好的特征元素(模型)进行模式匹配,找到最可能接近的文字、词语或语句并输出。

ASR方法是建立在概率论与统计学科上。这与人类对话交流的过程有异同:区别在于人类对话时,声音是通过耳朵进入大脑直接处理,不需要转变成文字,否则文盲就不能与他人沟通,事实并非如此;相同点是都需要一个学习的过程,幼儿学说话是个反复强化记忆的过程,ASR的模型也需要语料的训练,得到一个合适参数的模型结构用来推理。

二. 语音识别技术的工程实现1.一种主流典型的ASR框架特征提取:经典的MFCC梅尔频率倒谱系数法——对输入端的经过增强、去噪等预处理后的音频波形文件进行特征提取,主要是滤波、截断(分帧)、加窗、快速傅立叶变换FFT等信号处理操作,得到短时语音信号的功率谱,再经过三角窗滤波、log对数、离散预选DCT、谱加权、倒谱均值减CMS、一二阶差分等操作,得到特征矢量,即可观测的词条序列;假设最终期望识别得到的词条序列是。

需要成立一个语音词典或参考模型库,其中存放的是可能的词条序列(人为设置),作为独立于语音特征矢量,即词条序列在相应语言库中出现的概率;声学模型:对声学单元建模,每个声学元素由连续的多个状态和状态之间的转移组成,用概率密度函数状态转移概率。可近似理解为一套数据结构和数学操作,实现的是进来一个声音单元(可以是音素、字、词、句),输出一组二进制序列/向量。

这里以经典的隐马尔可夫-高斯HMM-GMM统计模型为例(现在许多用DNN替代GMM)。声学模型输出条件概率序列标记为;语言模型:声学模型智能识别某段音素序列,不能识别词语。语言模型描述词语之间语法规则,通过概率密度分布函数来识别词条。语言模型有基于文法规则和统计类型的,后者是目前的主流,例如N元文法N-gram模型,就是根据前面n个音素预测第n 1音素。

实际中需要用到平滑和剪枝算法,不详述。语言模型的输出是先验概率;解码器:对矢量序列按照统计准则(贝叶斯等)计算条件概率,通常用Viterbi算法实现,动态规划的最优化选择,原理是搜索最大概率状态序列进行求解,具体不详述。2.上述框架的完整识别过程:声学模型输出条件概率序列标记为,输出语言模型输出先验概率,语音词典可能的词条序列,有了这三个数组,我们就可以得到语音识别结果。

用数学公式表达如下:由最大后验准则MAP和贝叶斯公式:根据假设独立性和搜索过程不变,上式简化为:对于连续语音识别的过程,可以理解为:经过MFCC得到的特征序列进入声学模型;声学模型中,每个字词都有对应的HMM等参数,通过声学特征对字词进行搜素得到特征序列的待定字词;候选字词进入语言模型,通过词法规则和语言模型得到待定词句;再由句法等语言模型搜索得到完整的识别语句。

三. 语音识别技术其他关键点:语料准备:人工智能,是用人工的数据“喂”出的智能。模型的训练需要提前准备大量的语音语料和文本语料,类型包括通用领域和特定领域。语料处理:语料需要清洗和标注,包括元文本标准、重音标注、词法标注、句法标注、语义标注等。训练:声学模型需要大量语音语料训练;语言模型需要大量文本语料训练;ASR的难点包括:非特定人、非孤立词、词汇量大、长时间不间断语音。

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