《语音信号处理》是本科生通信工程专业和电子信息工程专业的专业课程。其前修课程主要包括《信号与系统》和《数字信号处理》。
本课程主要讲授语音发声和听觉机理及其数字模型、语音信号的短时时域分析和频域分析方法、线性预测分析、矢量量化和语音编码等内容。通过本课程的学习,学生们能了解语音信号处理领域的新理论、新技术和发展趋势,掌握语音信号处理的基本知识和方法,具备语音通信系统和语音技术在人工智能领域的应用设计及开发能力,能够适应相关领域的研究、设计、开发、制造、运营和技术管理等工作。课程目的是培养学生综合运用语音信号处理知识分析和解决实际工程问题的能力,为今后的进一步学习和工作打下坚实的基础。
本课程使用的教材,是由张雪英教授主编的国家“十二五”规划教材《数字语音处理及MATLAB仿真》。这本教材的特色就是在阐述基本理论的同时,辅以MATLAB源程序,加上详细注释,并配有程序运行结果图。同学们在课后,可以自己动手,照着书上的程序练习,按自己的意图修改程序,进行语音信号处理的实践。关于程序运行过程的演示,录制了视频说明,放在网站上,供大家学习。
本课程以“立德树人,学生为本”为指导思想,在教学过程中,教师以“强化基础、注重实践”为基本思路,围绕主要知识点,从基本知识出发,通过引入应用,指导学生动手编程实践,提高学生的学习兴趣。通过本课程的学习使学生理解语音发声和听觉机理及其数字模型;掌握语音信号处理的基本概念、原理和方法;掌握语音信号的短时时域分析和频域分析方法,并且能够用MATLAB语言编程实现对实际语音信号进行的处理;熟悉语音信号处理的应用领域,并了解该领域的新理论、新技术和发展趋势,具有设计开发语音通信网络和系统的能力,以及分析和解决系统复杂问题的能力,能够适应通信工程专业领域的设计、开发、制造、运营和技术管理等工作,为今后的进一步学习和工作打下坚实的基础。
每节慕课堂有随堂测验,占总分的20%;每章结束后进行单元测验,占总分的80%。
第一章 绪论
1.1 内容概述
1.2语音信号处理的三大分支
1.3语音信号处理的应用及新方向
第一单元作业
第一单元测试
第二章 语音信号的数字模型
2.1内容概要
2.2语音的发音机理
2.3语音的听觉机理
2.4语音的感知
2.5语音信号数字模型
第二章单元作业
第二章单元测验
第三章 语音信号的短时时域分析
3.1语音信号的预处理
3.2 短时平均能量和短时平均幅度函数
3.3 短时平均过零率
3.4 语音的短时自相关函数
3.5 短时时域处理技术的应用--语音端点检测
3.6 短时时域处理技术的应用--基音周期估值
第三章 语音信号的短时时域分析
第四章 语音信号的短时频域分析
4.1 内容概要
4.2 傅里叶变换的解释
4.3 滤波器的解释
4.4 短时综合的滤波器组相加法
第四章单元测验
第五章 语音信号的线性预测分析
5.1 线性预测分析原理
5.2 线性预测分析与语音信号模型的关系
5.3 LPC方程的自相关系数解法
5.4 倒谱
5.5 总结
第五章单元测验
第六章 矢量量化
6.1 矢量量化的基本原理
6.2 最佳矢量量化器
6.3 矢量量化器的设计算法
6.4 初始码书的选取
6.5 降低复杂度的矢量量化系统
6.6 总结
第六章单元测验
第七章 语音编码原理及应用
7.1 语音编码的分类及特性
7.2 语音编码性能的评价指标
7.3.1 波形编码--脉冲编码调制PCM
7.3.2 波形编码--自适应预测编码APC
7.3.3 波形编码--自适应差分脉冲编码调制
7.4 语音信号参数编码
7.5 语音信号混合编码
第七章单元测验
前修课程:主要包括《信号与系统》和《数字信号处理》。
1. 胡光书.数字信号处理理论、算法与实现,清华大学出版社,2012
2. (美)奥本海姆,(美)谢弗,(美)巴克著,刘树棠,黄建国. 离散时间信号处理(第2版),西安交通大学出版社,2001
3. (美)L.R.拉宾纳,(美)R.W.谢弗著,朱雪龙等译.语音信号数字处理.科学出版社.2009
4. 宋知用. MATLAB在语音信号分析与合成中的应用. 北京航空航天大学出版社. 2013
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6. 严勤, 吕勇. 语音信号处理与识别. 国防工业出版社. 2015
7. 梁瑞宇, 赵力,王青云. 语音信号处理. 机械工业出版社. 2018
8. 胡航. 现代语音信号处理. 电子工业出版社. 2014
9. 程佩青. 数字信号处理教程. 清华大学出版社. 2017