语音端点matlab,语音端点检测及其在Matlab中的实现

计算机时代 !""# 年第 $ 期语音端点检测及其在 %&’(&) 中的实现刘羽 *桂林工学院科技处，广西桂林 #+,""+) 摘要：介绍了语音的基本特征和语音端点检测的基本方法，对基于 %&’(&)- 的端点检测算法进行了分析，然后，进行一个语音截取合并的实验，结果表明：用 %&’(&) 进行语音处理不仅编程简便，也具有很好的效果。关键词：语音端点；检测；短时能量；过零率；%&’(&) ,- 引言语音端点检测是语音分析、合成和识别中的一个重要环节，目的是从包含语音的一段信号中找出语音的起始点及结束点，从而只存储和处理有效语音信号。有效的端点检测不仅可以减少数据的存储量和处理时间，而且能排除无声段的噪声干扰。端点检测的困难在于无声段或者语音段前后人为呼吸等产生的杂音、语音开始处的弱摩擦音或弱爆破音以及终点处的鼻音，这些使得语音的端点比较模糊，需要综合利用语音的各种信号特征，从而确保定位的精确性，避免包含噪音信号和丢失语音信号。本文讨论语音的特点、端点检测的一般方法及在 %&’(&) 中的实现方法，最后给出一个简单的应用实例。 !- 语音特点及端点检测方法语音信号一般可分为无声段、清音段和浊音段。无声段是背景噪声段，平均能量最低。浊音段为声带振动发出对应的语音信号段，平均能量最高。清音段为空气在口腔中的摩擦、冲击或爆破而发出的语音信号段，平均能量居于两者之间。采用基于能量的算法来检测浊音通常是可行也是可靠的。但对清音而言，除非信号具有极高的信噪比，例如在隔音室中录制的高保真度录音( 对于这种高信噪比录音，最低电平语音的能量超过背景噪声能量几倍到几十倍)，否则，采用能量算法从背景噪声中鉴别出清音就不够可靠了。此时，需要用到语音信号的另一重要特征，即过零率：一定时间内信号穿越零电平的次数。清音段与无声段的波形特点有明显不同，无声段信号变化比较缓慢，清音段信号由气流摩擦产生，在幅度上的变化比较剧烈，穿越零电平次数较多。经验表明，通常清音段过零率最大，无声段的过零率的变化范围较大。可见，振幅特征适合检测浊音，过零率适合检测清音，为了同时检测两者，一般综合利用两种特征。实际处理中，由于语音信号是一种非平稳信号，一般对数字化语音进行分帧处理，并认为在一帧内它是平稳的。一帧内的信号能量值和过零次数被称为短时能量和过零率。下面分别描述它们的定义和检测方法。 !.,- 短时能量 /0 1 2 0 , ! 3*24 - 或 /0 1 2 0 , !3!*24 式中 3*24为信号幅度， 1 为语音帧长。检测过程：将短时能量与给定能量门限 5, 相比，若大于它并能在一定时间内达到门限 5! 并维持给定帧数( 防止把短时脉冲误判为语音)，则认为是语音起点，否则继续向下找。判定起点后，继续将短时能量与给定门限 56 比较，当小于它并能在一定时间内降到门限 5+ 并维持给定帧数( 防止将语音中的小停顿误判为语音结束)，认为是终点，否则继续向下找。 !.!- 过零率 7890 1: , 2 0 , ! 3*24: 3*2;,4 ---- 求过零率时，为避免无声段过零率太大，一般还要设定一个门限 <=(’&，规定只有当相邻样点异号且差值大于 <=(’& 时，才将过零率数值加 ,。检测过程：用短时能量方法找到语音起点后，再计算起点之前几帧的过零率，把求得的结果与给定门限比较，连续 6 帧都大于门限则认为其中第一帧是语音起点。因为有些音节以清音开始，单用能量方法检测可能会漏音，而用过零率则可以避免这种情况。端点检测可以采用上面描述的分别用短时能量和过零

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