基于小波變換和自相關(guān)函數(shù)的基音頻率檢測(cè)算法

3 算法流程圖
算法過(guò)程如下：
(1)采集語(yǔ)音信號(hào)。人的語(yǔ)音信號(hào)頻率都在6 kHz以?xún)?nèi)，根據(jù)Nyqtfist采樣定理，fs=11 025 Hz。把采集得到的語(yǔ)音信號(hào)記為X；
(2)基音頻率變化范圍大，從老年男性的50 Hz到兒童和女性的450 Hz。因此使用小波變換進(jìn)行濾波時(shí)，要把50～500 Hz的語(yǔ)音信號(hào)加強(qiáng)，把高于500 Hz的語(yǔ)音信號(hào)減弱，以去除共振峰和高頻噪音的影響；
(3)同一個(gè)人在不同情態(tài)下發(fā)音的基音周期也不同，加之基音周期還受單詞發(fā)音音調(diào)的影響，因此基音檢測(cè)實(shí)際上是估計(jì)短時(shí)語(yǔ)音的平均周期。采用L點(diǎn)的矩形窗來(lái)截取信號(hào)，進(jìn)行短時(shí)分析，一般取窗口的長(zhǎng)度為36 ms，幀重疊18 ms；
(4)利用自相關(guān)函數(shù)估計(jì)第i幀語(yǔ)音信號(hào)的基音
周期fpi。若fpi的頻率范圍超出了[60 Hz，500 Hz]，則判斷該幀為清音幀，聲帶不振動(dòng)，fpi，置為O Hz。

算法流程圖如圖4所示：

4 實(shí) 驗(yàn)

首先通過(guò)一個(gè)真實(shí)的語(yǔ)音數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明第3節(jié)算法的有效性，然后將其與傳統(tǒng)的自相關(guān)函數(shù)法的結(jié)果進(jìn)行比較。
在圖5中，圖5(a)為作者(男性)讀“馬到成功”的語(yǔ)音信號(hào)波形，fs=1l 025 Hz，用普通麥克風(fēng)在自然環(huán)境下錄制，時(shí)長(zhǎng)為2 s。選擇db4小波基，對(duì)原始語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行二進(jìn)小波變換，取小波變換后第三層的低頻部分信號(hào)，該低頻信號(hào)如圖5(b)所示。用幀長(zhǎng)為36 ms的矩形窗把圖5(a)中原始信號(hào)分成165幀，并用自相關(guān)函數(shù)估計(jì)每一幀的基音頻率，基音頻率的變化曲線(xiàn)如圖5(c)所示。同樣地把圖5(b)中經(jīng)小波變換后所得的低頻語(yǔ)音信號(hào)分成165幀，然后用自相關(guān)函數(shù)估計(jì)每一幀的基音頻率，基音頻率的變化曲線(xiàn)如圖5(d)所示。