語(yǔ)音信號(hào)處理教學(xué)大綱

語(yǔ)音信號(hào)處理教學(xué)大綱目錄一、教學(xué)目的和要求 150二、教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題 150三、教學(xué)內(nèi)容 151第1章緒論 151第2章語(yǔ)音信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí) 151第3章語(yǔ)音信號(hào)分析 151第4章矢量化技術(shù) 152第5章隱馬爾可夫模型 152第7章語(yǔ)音編碼 152第8章語(yǔ)音合成 153第9章語(yǔ)音識(shí)別 153第10章說(shuō)話人識(shí)別與語(yǔ)種辨識(shí) 153第11章語(yǔ)音轉(zhuǎn)換與語(yǔ)音隱藏 154第14章語(yǔ)音增強(qiáng) 154四、教學(xué)課時(shí)分配 154五、建議教材及參考書(shū)目 155課程名稱：語(yǔ)音信號(hào)處理課程編號(hào)：056134英文名稱：SpeechSignalProcessing課程性質(zhì)：獨(dú)立設(shè)課課程屬性：專業(yè)方向共選課應(yīng)開(kāi)學(xué)期：第6學(xué)期學(xué)時(shí)學(xué)分：課程總學(xué)時(shí)48，其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)16。課程總學(xué)分3學(xué)生類別：本科生適用專業(yè)：電子信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)學(xué)生。先修課程：概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)、數(shù)字信號(hào)處理、信號(hào)與系統(tǒng)一、教學(xué)目的和要求本課程是電子信息類學(xué)科的一門(mén)專業(yè)課，是研究應(yīng)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行處理的一門(mén)新興交叉性學(xué)科。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生系統(tǒng)掌握語(yǔ)音信號(hào)處理的原理技術(shù)和實(shí)現(xiàn)方法，了解前沿、新興技術(shù)在語(yǔ)音信號(hào)處理中的應(yīng)用以及學(xué)科最新的研究成果與進(jìn)展，充分了解語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)在信息表達(dá)、傳遞、認(rèn)知中的作用，為進(jìn)一步在相關(guān)領(lǐng)域開(kāi)展研究和開(kāi)發(fā)工作奠定基礎(chǔ)。課程著重研究語(yǔ)音信號(hào)處理的原理、語(yǔ)音信號(hào)處理基本方法的編程實(shí)現(xiàn)。通過(guò)教學(xué)要求學(xué)生：1．了解語(yǔ)音信號(hào)處理基本知識(shí)：語(yǔ)音信號(hào)的生成的數(shù)學(xué)模型。2．掌握語(yǔ)音信號(hào)分析的常用方法:語(yǔ)音信號(hào)預(yù)處理、語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域分析、頻域分析、倒譜分析、線形預(yù)測(cè)分析、基音周期估計(jì)、共振峰估計(jì)方法。3．了解隱馬爾可夫模型（HMM）、矢量量化基本原理和方法。4．掌握語(yǔ)音編碼的原理、常用方法。5．了解語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音增強(qiáng)的基本原理與常用方法。二、教學(xué)中應(yīng)注意的問(wèn)題本課程主要是介紹語(yǔ)音信號(hào)處理的基礎(chǔ)理論和基本算法，對(duì)相應(yīng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求比較高，另外，本課程與實(shí)踐聯(lián)系緊密，要求學(xué)生掌握一定的編程方法和能力。因此在教學(xué)中要著重學(xué)生對(duì)基本理論和算法的理解，并加強(qiáng)理論的實(shí)踐，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)使其在實(shí)踐中得以強(qiáng)化。另外，語(yǔ)音信號(hào)處理是目前發(fā)展最為迅速的信息科學(xué)研究領(lǐng)域中的一個(gè)，其研究涉及一系列前沿課題，且處于迅速發(fā)展之中。因此，在教學(xué)過(guò)程中在向?qū)W生系統(tǒng)地介紹語(yǔ)音信號(hào)處理中的基本理論、方法的同時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)相關(guān)新技術(shù)、新成果的介紹，使學(xué)生能夠了解學(xué)科發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)及趨勢(shì)，看到課程更為鮮活的一面，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。三、教學(xué)內(nèi)容課程主要講授語(yǔ)音信號(hào)處理基礎(chǔ)、語(yǔ)音信號(hào)分析、語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別和增強(qiáng)等基礎(chǔ)理論、技術(shù)和方法。主要內(nèi)容如下：第1章緒論語(yǔ)音信號(hào)處理綜述。重點(diǎn)為同學(xué)們介紹語(yǔ)音信號(hào)處理的發(fā)展與應(yīng)用前景，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣。第2章語(yǔ)音信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí)本章主要講授語(yǔ)音信號(hào)的一些基本特征及人類對(duì)語(yǔ)音的認(rèn)知過(guò)程，包括語(yǔ)音產(chǎn)生過(guò)程、語(yǔ)音的時(shí)間波形、譜特性等。重點(diǎn)介紹語(yǔ)音信號(hào)產(chǎn)生的數(shù)字模型。要求同學(xué)掌握語(yǔ)音產(chǎn)生的數(shù)字模型。語(yǔ)音和語(yǔ)言漢語(yǔ)語(yǔ)音學(xué)語(yǔ)音生成系統(tǒng)和語(yǔ)音感知系統(tǒng)語(yǔ)音信號(hào)生成的數(shù)學(xué)模型語(yǔ)音信號(hào)的特性分析第3章語(yǔ)音信號(hào)分析本章主要講授語(yǔ)音信號(hào)特征分析和處理技術(shù)，包括時(shí)域分析、頻域分析、倒譜分析、線性預(yù)測(cè)分析、音調(diào)檢測(cè)和共振峰檢測(cè)方法等。概述語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化和預(yù)處理語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域分析語(yǔ)音信號(hào)的頻域分析語(yǔ)音信號(hào)的倒譜分析語(yǔ)音信號(hào)的線性預(yù)測(cè)分析語(yǔ)音信號(hào)的小波分析基因周期估計(jì)共振峰估計(jì)第4章矢量化技術(shù)本章主要講授矢量量化（VQ）的基本原理、失真測(cè)度、最佳量化器和碼本的設(shè)計(jì)、LBG算法、降低復(fù)雜度的系統(tǒng)、語(yǔ)音參數(shù)的矢量量化。要求了解VQ在語(yǔ)音信號(hào)處理中的地位，掌握VQ的原理和設(shè)計(jì)方法。概述矢量化的基本原理矢量化的失真測(cè)度矢量量化器的最佳碼本設(shè)計(jì)矢量量化技術(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)第5章隱馬爾可夫模型本章主要講授HMM的引入、HMM的定義、HMM三項(xiàng)問(wèn)題的求解、Viterbi算法和一些實(shí)際問(wèn)題。本章重點(diǎn)是建立馬爾可夫模型的概念。隱馬爾可夫模型的引入隱馬爾可夫模型的定義隱馬爾可夫模型的基本算法隱馬爾可夫模型的各種結(jié)構(gòu)類型隱馬爾可夫模型的一些實(shí)際問(wèn)題第7章語(yǔ)音編碼本章主要講授語(yǔ)音編碼的原理、常用方法。概述語(yǔ)音信號(hào)壓縮編碼的原理和壓縮系統(tǒng)評(píng)價(jià)語(yǔ)音信號(hào)的波形編碼語(yǔ)音信號(hào)的參數(shù)編碼語(yǔ)音信號(hào)的混合編碼現(xiàn)代通信中的語(yǔ)音信號(hào)編碼第8章語(yǔ)音合成本章主要講授語(yǔ)音合成的基本概念和方法，語(yǔ)音合成的原理，共振峰合成，線性預(yù)測(cè)合成及有關(guān)實(shí)例。本章的重點(diǎn)在語(yǔ)音合成的線性預(yù)測(cè)合成算法。概述共振峰合成法線性預(yù)測(cè)合成法語(yǔ)音合成專用硬件簡(jiǎn)介PSOLA算法合成語(yǔ)音文語(yǔ)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)第9章語(yǔ)音識(shí)別本章主要講授語(yǔ)音識(shí)別的概念、分類，識(shí)別的原理，動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整(DTW)，有限狀態(tài)矢量量化技術(shù)，孤立詞識(shí)別技術(shù)，連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別。本章的難點(diǎn)是DTW，重點(diǎn)是孤立詞識(shí)別技術(shù)。概述語(yǔ)音識(shí)別原理和識(shí)別系統(tǒng)的組成動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整孤立字（詞）識(shí)別系統(tǒng)連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)連續(xù)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的性能評(píng)測(cè)第10章說(shuō)話人識(shí)別與語(yǔ)種辨識(shí)本章主要講授說(shuō)話人識(shí)別及語(yǔ)種辨識(shí)的基本原理與方法。重點(diǎn)在于基本理論方法的掌握。概述說(shuō)話人識(shí)別方法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)用DTW的說(shuō)話人確認(rèn)系統(tǒng)應(yīng)用VQ的說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用HMM的說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)應(yīng)用GMM的說(shuō)話人識(shí)別系統(tǒng)說(shuō)話人識(shí)別中尚需進(jìn)一步探索的研究課題第11章語(yǔ)音轉(zhuǎn)換與語(yǔ)音隱藏本章主要講授語(yǔ)音轉(zhuǎn)換與隱藏的基本原理、常用方法和應(yīng)用。重點(diǎn)在于基本理論方法的掌握。語(yǔ)音轉(zhuǎn)換的原理和應(yīng)用常用語(yǔ)音轉(zhuǎn)換的方法語(yǔ)音分析模型和語(yǔ)音庫(kù)的選擇應(yīng)用GMM的語(yǔ)音轉(zhuǎn)換語(yǔ)音轉(zhuǎn)換的研究方向語(yǔ)音信息隱藏的原理及應(yīng)用語(yǔ)音信息隱藏的常用方法語(yǔ)音信息隱藏系統(tǒng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音信息隱藏需要研究和解決的問(wèn)題第14章語(yǔ)音增強(qiáng)本章主要講授解決噪聲污染的有效的語(yǔ)音增強(qiáng)方法，包括濾波法，相關(guān)特性增強(qiáng)技術(shù)，非線性處理技術(shù)，減譜法等。本章的重點(diǎn)是要了解語(yǔ)音增強(qiáng)的方法。概述語(yǔ)音特性、人耳感知特性及噪聲特性濾波法語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)利用相關(guān)特性的語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)非線性處理法語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)減普法語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)利用Weiner濾波法的語(yǔ)音增強(qiáng)技術(shù)四、教學(xué)課時(shí)分配教學(xué)課時(shí)分配表章內(nèi)容課時(shí)分配(學(xué)時(shí))課堂授課實(shí)驗(yàn)上機(jī)討論課外備注1緒論22語(yǔ)音信號(hào)處理基礎(chǔ)知識(shí)223語(yǔ)音信號(hào)分析684矢量化技術(shù)25隱馬爾可夫模型47語(yǔ)音編碼28語(yǔ)音合成29語(yǔ)音識(shí)別4610說(shuō)話人識(shí)別與語(yǔ)種辨識(shí)411語(yǔ)音轉(zhuǎn)換與語(yǔ)音隱藏214語(yǔ)音增強(qiáng)2合計(jì)3216總授課課時(shí)48注：課時(shí)分配中的內(nèi)容可根據(jù)課程需要進(jìn)行設(shè)置。五、建議教材及參考書(shū)目教材：《語(yǔ)音信號(hào)處理(第