《語(yǔ)音信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱_第1頁(yè)
《語(yǔ)音信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱_第2頁(yè)
《語(yǔ)音信號(hào)處理》課程教學(xué)大綱_第3頁(yè)
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《語(yǔ)音信號(hào)處理》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(中文)語(yǔ)音信號(hào)處理課程名稱(英文)VoiceSignalProcessing課程代碼05120313課程性質(zhì)選修課程類別專業(yè)選修課考核形式考查總學(xué)分(學(xué)時(shí)/周)1.5(32)理論學(xué)分(學(xué)時(shí))1(16)實(shí)踐或?qū)嶒?yàn)學(xué)分(學(xué)時(shí)/周)0.5(16)先修課程《傳感與檢測(cè)技術(shù)》后續(xù)課程適應(yīng)范圍全日制本科面向?qū)I(yè)電子與信息工程開課學(xué)期6開課學(xué)院電子與信息工程學(xué)院1.指導(dǎo)思想:以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和提高綜合素質(zhì)為指導(dǎo)思想,堅(jiān)持學(xué)生是知識(shí)學(xué)習(xí)與能力構(gòu)建的主體,培養(yǎng)具有綜合素質(zhì)、全面發(fā)展的學(xué)生。2.基本原則:以理論聯(lián)系實(shí)際、因材施教作為基本原則,以體現(xiàn)課程的選擇性、重視基礎(chǔ)、注重學(xué)科滲透為本課程的基本理念,培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)音信號(hào)分析和處理能力。3.課程思政:在傳授知識(shí)的同時(shí)對(duì)學(xué)生的人格與心靈(Mind)施加積極的影響,引導(dǎo)學(xué)生樹立正確的人生觀,通過學(xué)生之間、師生之間的交流與互動(dòng),培養(yǎng)良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力,創(chuàng)造平等和快樂的教學(xué)氛圍,通過有啟發(fā)的教學(xué)增加學(xué)生的思維靈性,學(xué)習(xí)時(shí)養(yǎng)成勤學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S習(xí)慣。二、課程教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目的:通過本課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生掌握語(yǔ)音信號(hào)處理的基本原理;通過試驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)語(yǔ)音信號(hào)處理方法的認(rèn)識(shí)。同時(shí)向?qū)W生介紹該學(xué)科領(lǐng)域近年取得的新成果、新發(fā)展及新技術(shù),同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立研究和思考的能力。教學(xué)要求:了解語(yǔ)音信號(hào)處理基本知識(shí):語(yǔ)音信號(hào)生成的數(shù)學(xué)模型。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。了解隱馬爾可夫模型、矢量量化基本原理和方法。了解語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音增強(qiáng)的基本原理與常用方法。課程目標(biāo)1:使學(xué)生比較系統(tǒng)地了解語(yǔ)音信號(hào)處理的基本概念,掌握語(yǔ)音信號(hào)處理的基本理論與基本方法,了解這些概念和規(guī)律在實(shí)際工程技術(shù)中的應(yīng)用,為后續(xù)相關(guān)課程和專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。課程目標(biāo)2:使學(xué)生在語(yǔ)音信號(hào)處理分析、實(shí)驗(yàn)和自學(xué)能力等方面得到嚴(yán)格的訓(xùn)練,從而提高學(xué)生提出問題、分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生的探索精神和創(chuàng)新意識(shí),培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、科研能力,努力實(shí)現(xiàn)知識(shí)、能力、素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標(biāo)3:通過課堂理論教學(xué)、實(shí)踐操作等環(huán)節(jié),培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)語(yǔ)音信號(hào)處理的興趣、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度、辯證唯物主義的世界觀與愛國(guó)主義情操。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與本課程的課程目標(biāo)的之間對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。表1畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)與課程目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系支撐的畢業(yè)要求涉及的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)本課程的課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.1掌握數(shù)學(xué)與自然科學(xué)知識(shí),并能對(duì)電子信息工程領(lǐng)域內(nèi)的工程問題進(jìn)行建模、模型的正確性分析和論證,以及模型求解。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H4.研究4.1能夠基于專業(yè)理論并采用科學(xué)方法對(duì)電子信息工程及相關(guān)領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2L5.使用現(xiàn)代化工具5.2能針對(duì)復(fù)雜工程問題,選擇并合理使用軟硬件設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3H表2課程的教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系畢業(yè)要求課程目標(biāo)畢業(yè)要求指標(biāo)1.1畢業(yè)要求指標(biāo)4.1畢業(yè)要求指標(biāo)5.2課程目標(biāo)課程目標(biāo)課程目標(biāo)注:將一個(gè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)分解到對(duì)應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)中,每一列的權(quán)重Σ=1。四、課程目標(biāo)與教學(xué)內(nèi)容及資源對(duì)應(yīng)關(guān)系第一部分理論教學(xué)環(huán)節(jié)第1章語(yǔ)音信號(hào)處理的基礎(chǔ)知識(shí)(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:語(yǔ)音生成系統(tǒng)和感知系統(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。教學(xué)重點(diǎn):語(yǔ)音信號(hào)生成的數(shù)學(xué)模型。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第2章語(yǔ)音信號(hào)分析(4學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)字化和預(yù)處理;時(shí)域分析;頻域分析;線性預(yù)測(cè)分析;基音周期估計(jì);共振峰估計(jì)。教學(xué)重點(diǎn):基音周期估計(jì);共振峰估計(jì)。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第3章矢量量化技術(shù)(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:矢量量化的基本原理;矢量量化失真測(cè)度;矢量量化器的最佳碼本設(shè)計(jì)。教學(xué)重點(diǎn):矢量量化的基本原理。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第4章隱馬爾可夫模型(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:馬爾可夫模型的引入、定義;馬爾可夫模型的基本算法(前向-后向算法)。教學(xué)重點(diǎn):馬爾可夫模型的基本算法(前向-后向算法)。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第5章語(yǔ)音編碼和語(yǔ)音合成(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容: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、參數(shù)編碼;語(yǔ)音信號(hào)合成的基本原理;語(yǔ)音合成方法介紹(共振峰合成、線形預(yù)測(cè)合成方法)。教學(xué)重點(diǎn):語(yǔ)音信號(hào)的波形編碼、參數(shù)編碼;語(yǔ)音合成方法介紹(共振峰合成、線形預(yù)測(cè)合成方法)。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第6章語(yǔ)音識(shí)別(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:語(yǔ)音識(shí)別原理和識(shí)別系統(tǒng)組成;孤立字(詞)識(shí)別系統(tǒng)介紹。教學(xué)重點(diǎn):語(yǔ)音識(shí)別原理和識(shí)別系統(tǒng)組成。支撐的課程目標(biāo):1,2,3第7章語(yǔ)音增強(qiáng)(2學(xué)時(shí))教學(xué)內(nèi)容:語(yǔ)音增強(qiáng)的基本方法介紹:時(shí)域、頻率域語(yǔ)音增強(qiáng)算法。教學(xué)重點(diǎn):時(shí)域、頻率域語(yǔ)音增強(qiáng)算法。支撐的課程目標(biāo):1,2,3課程思政融入點(diǎn):語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活、安全等方面的應(yīng)用,讓學(xué)生意識(shí)到語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)對(duì)社會(huì)的影響和作用,需要合理運(yùn)用技術(shù)的優(yōu)勢(shì),發(fā)揮技術(shù)的推動(dòng)作用,同時(shí)也要關(guān)注技術(shù)的應(yīng)用所可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)。在教學(xué)和討論中引導(dǎo)學(xué)生要全面本質(zhì)地分析問題,不能以偏概全,這是中國(guó)文化帶給我們的精神財(cái)富。介紹傅里葉變換相關(guān)理論提出的故事與應(yīng)用,樹立學(xué)生為追求真理而敢于坐冷板凳的堅(jiān)韌精神。第二部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)支撐課程目標(biāo)的具體情況如表3所示。表3實(shí)驗(yàn)課具體教學(xué)內(nèi)容及目標(biāo)支撐課程目標(biāo)的體情況序號(hào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)時(shí)數(shù)項(xiàng)目要求項(xiàng)目類型項(xiàng)目性質(zhì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)支撐的課程目標(biāo)1語(yǔ)音信號(hào)采集與基本操作3必修操作驗(yàn)證了解語(yǔ)音信號(hào)采集的基本概念,熟悉和掌握常用的語(yǔ)音處理軟件;了解信號(hào)譜分析特點(diǎn),掌握各種窗函數(shù)功率譜的異同及其對(duì)短時(shí)信號(hào)譜分析的作用。1,2,32語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域分析3必修操作驗(yàn)證掌握利用Matlab對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)時(shí)域分析;掌握時(shí)域特征分析原理,求解語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)過零率、短時(shí)能量、短時(shí)自相關(guān)特征;借助時(shí)域分析方法分析語(yǔ)音信號(hào)的基音周期、共振峰。1,2,33語(yǔ)音信號(hào)頻域分析3必修操作驗(yàn)證掌握利用Matlab對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)頻域譜分析;掌握傅里葉分析原理,估計(jì)短時(shí)譜、倒譜,畫出語(yǔ)譜圖;借助頻域分析方法分析語(yǔ)音信號(hào)的基音周期、共振峰。1,2,34語(yǔ)音信號(hào)倒譜分析3必修操作驗(yàn)證掌握LPC原理,估計(jì)線性預(yù)測(cè)系數(shù)以及LPC的推演參數(shù),并能利用所求的相關(guān)參數(shù)估計(jì)語(yǔ)音的端點(diǎn)、清濁音判斷、基因周期、共振峰等。1,2,35音樂合成4必修操作設(shè)計(jì)性熟練運(yùn)用MATLAB基本指令,以及加強(qiáng)對(duì)傅里葉級(jí)數(shù)及變換的理解;通過對(duì)音樂信號(hào)的采樣、抽取、調(diào)制、解調(diào)等多種處理過程的理論分析和MATLAB求得這段音樂的基頻、諧波分量等數(shù)據(jù);然后,通過對(duì)樂理的研究,根據(jù)分析中求得的數(shù)據(jù)編寫程序,進(jìn)行基于傅里葉分析的音樂合成設(shè)計(jì),增強(qiáng)軟件編程實(shí)現(xiàn)能力和解決實(shí)際問題的能力。1,2,3課程思政融入點(diǎn):培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決工程問題的思維與能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、工程倫理意識(shí)。課程主要教學(xué)資源及參考資源、教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)站:(1)推薦參考教材及參考書目參考教材及參考書目見表4。表4參考教材及參考書目類別教材名稱主編出版社出版時(shí)間參考教材語(yǔ)音信號(hào)處理(第3版)趙力等機(jī)械工業(yè)出版社2022參考書目語(yǔ)音信號(hào)處理(第3版)韓紀(jì)慶等清華大學(xué)出版社2019現(xiàn)代語(yǔ)音信號(hào)處理理論與技術(shù)胡航等電子工業(yè)出版社2023現(xiàn)代語(yǔ)音信號(hào)處理(Python版)梁瑞宇等機(jī)械工業(yè)出版社2022(2)課程網(wǎng)站=1\*GB3①語(yǔ)音信號(hào)處理_太原理工大學(xué)_中國(guó)大學(xué)MOOC(慕課)/spoc/course/TUT-1449779165?tid=1468478445五、課程目標(biāo)與考核依據(jù)及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)關(guān)系總評(píng)計(jì)分制:百分制();五級(jí)分制(√);兩級(jí)分制()考核方式:考試();考查(√)本課程考核建議由平時(shí)成績(jī)(包括考勤、課堂表現(xiàn)等)、設(shè)計(jì)答辯成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、期末考查等構(gòu)成??荚嚦煽?jī)采用百分制。課程綜合成績(jī)=平時(shí)成績(jī)(包括考勤、課堂表現(xiàn)等)×10%+實(shí)驗(yàn)成績(jī)×20%+設(shè)計(jì)答辯成績(jī)×10%+期末考試×60%。具體考核/評(píng)價(jià)方法、依據(jù)和對(duì)應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)關(guān)系如下表5所示。表5考核/評(píng)價(jià)方法、依據(jù)和對(duì)應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)成績(jī)構(gòu)成考核/評(píng)價(jià)方式比重課程教學(xué)目標(biāo)平時(shí)成績(jī)根據(jù)考勤、課堂表現(xiàn)等記分/五級(jí)制10%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3設(shè)計(jì)答辯成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)答辯表現(xiàn)/五級(jí)制10%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3實(shí)驗(yàn)成績(jī)根據(jù)實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告給出相應(yīng)成績(jī)/五級(jí)制20%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3期末考查期末考查/五級(jí)制60%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3綜合成績(jī)平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+設(shè)計(jì)答辯成績(jī)+期末考查/百分制(五級(jí)制轉(zhuǎn)換成百分制)100%課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3本課程的3個(gè)課程目標(biāo)分別由多個(gè)考核環(huán)節(jié)來支撐,每個(gè)考核環(huán)節(jié)的評(píng)價(jià)標(biāo)及其對(duì)課程目標(biāo)的支撐權(quán)值如表6所示。表6課程考核分項(xiàng)及其對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核分項(xiàng)考核/評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)成績(jī)占比對(duì)課程目標(biāo)的支撐比目標(biāo)1目標(biāo)2目標(biāo)3平時(shí)成績(jī)考勤與課堂表現(xiàn)10%25%30%20%設(shè)計(jì)答辯成績(jī)期中考試10%25%20%20%實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)20%25%30%40%期末考查期末考查成績(jī)60%25%20%20%各課程考核分項(xiàng)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn):(1)平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的10%,可通過考勤與課堂表現(xiàn)體現(xiàn),具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表7所示。表7平時(shí)成績(jī)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)考勤與課堂表現(xiàn)等級(jí)無曠課與遲到現(xiàn)象,課堂上回答問題非常積極,正確率90%以上。優(yōu)秀無曠課現(xiàn)象,課堂上回答問題比較積極,正確率80%至90%。良好偶爾有曠課與遲到現(xiàn)象,課堂上回答問題正確率60%至70%。中等曠課與遲到現(xiàn)象次數(shù)較多,課堂上不積極回答問題。及格曠課次數(shù)很多,達(dá)到總量的1/3以上不及格(2)設(shè)計(jì)答辯成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)答辯成績(jī)占總成績(jī)的10%,可通過答辯PPT與現(xiàn)場(chǎng)問題回答體現(xiàn),具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表8所示。表8設(shè)計(jì)答辯成績(jī)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)答辯表現(xiàn)等級(jí)答辯PPT內(nèi)容豐富,講解條理清晰度高,答辯回答問題正確率90%以上。優(yōu)秀答辯PPT內(nèi)容比較豐富,講解條理清晰度比較高,答辯回答問題正確率80%至90%。良好答辯PPT內(nèi)容基本豐富,講解條理清晰度一般,答辯回答問題正確率60%至70%。中等答辯PPT內(nèi)容不夠豐富,講解條理清晰度不夠,答辯回答問題正確率40%至60%。及格答辯PPT內(nèi)容很少,講解條理清晰度沒有,答辯回答問題準(zhǔn)確率為40%以下。不及格(3)實(shí)驗(yàn)成績(jī)實(shí)驗(yàn)成績(jī)通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)結(jié)果體現(xiàn),占總成績(jī)的20%,具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。表9實(shí)驗(yàn)成績(jī)的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告情況得分實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格按要求并及時(shí)完成,正確率90%以上,沒有抄襲現(xiàn)象。優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)按要求并及時(shí)完成,正確率80%至90%,沒有抄襲現(xiàn)象。良好實(shí)驗(yàn)按要求并及時(shí)完成,正確率70%至80%,沒有抄襲現(xiàn)象。中等實(shí)驗(yàn)按要求并及時(shí)完成,正確率60%至70%,沒有抄襲現(xiàn)象。及格實(shí)驗(yàn)未按要求,未及時(shí)完成。不及格六、課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)本課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)依據(jù)和方法如表10所示。表10課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)依據(jù)和方法教學(xué)目標(biāo)評(píng)價(jià)依據(jù)評(píng)價(jià)方法課程目標(biāo)1平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、設(shè)

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