语音信号处理过程中常用到分帧,帧移,加窗,滤波,降噪,合成等概念,转载各基本概念如下:
一、分帧
语音数据和视频数据不同,本没有帧的概念,但是为了传输与存储,我们采集的音频数据都是一段一段的。为了程序能够进行批量处理,会根据指定的长度(时间段或者采样数)进行分段,结构化为我们编程的数据结构,这就是分帧。
二、帧移
由于我们常用的信号处理方法都要求信号是连续的,也就说必须是信号开始到结束,中间不能有断开。然而我们进行采样或者分帧后数据都断开了,所以要在帧与帧之间保留重叠部分数据,以满足连续的要求,这部分重叠数据就是帧移。
三、加窗
介绍帧移的时候我们说了,我们处理信号的方法都要求信号是连续条件,但是分帧处理的时候中间断开了,为了满足条件我们就将分好的帧数据乘一段同长度的数据,这段数据就是窗函数整个周期内的数据,从最小变化到最大,然后最小。
四、滤波
我们知道,我们处理的语音其实是一种声波,声波是一种物质波。滤波的字面意思理解为过滤一些不同频率的波。根据傅里叶变换,我们知道任意波可以分解为几种正弦波和余弦波的叠加,从概率论的角度,滤波即加权。 滤波的作用就是给不同的信号分量不同的权重。最简单的loss pass filter, 就是直接把低频的信号给0权重,而给高频部分1权重。对于更复杂的滤波,比如维纳滤波, 则要根据信号的统计知识来设计权重。
当允许信号中较高频率的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做高通滤波器。
当允许信号中较低频率的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做低通滤波器。
当只允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做带通滤波器。
当不允许信号中某个频率范围内的成分通过滤波器时,这种滤波器叫做带阻滤波器。
五、降噪
从统计信号处理的角度,降噪可以看成滤波的一种。降噪的目的在于突出信号本身而抑制噪声影响。从这个角度,降噪就是给信号一个高的权重而给噪声一个低的权重。维纳滤波就是一个典型的降噪滤波器。
六、合成
一般的语音处理过程,先分帧,再在频域分成各个子带处理,处理后转成时域,合成语声。从描述上看,语音合成就是和分帧相反的过程,保证信号数据经过我们变换处理后能够回到原来的状态。把每帧各个子带转换成时间序列后相互叠加合成为一帧数据。
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