Разработка и исследование системы автоматического выделения основного тона речи

• Автор: Лузин, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01, 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 168 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ОСНОВНОГО II РЕЧИ

1.1. Общие положения

1.2. Классификация методов выделения основного топа

1.3. Предварительная обработка речевого сигнала

1.4. Методы выделения ОТ

1.4.1. Временные методы выделения основного тона

1.4.2. Спектральные методы выделения основного тона

1.4.3. Комбинированные методы выделения ОТ

1.5. Выделение интервалов вокализованных и
невокализованиых звуков
1.5.1. Классификация выделителей ТНТ
1.5.2. Методы принятия решения ТНТ на основе частоты пересечений сигналом нулевого уровня
1.5.3. Методы принятия решения ТНТ на основе
энергетического критерия
1.5.4. Методы принятия решения ГИТ па основе линейного предсказания речи
1.5.5. Методы принятия решения ТПТ по оценке общей периодичности речевого сигнала
1.5.6. Методы принятия решения ТНТ по изменению периодичности, получаемой при выделении ОТ
1.5.7. Принятие решения ТПТ на основе многомерного анализа
1.6. Методы анализа результатов выделения ОТ
1.7. Выбор алгоритма выделения ОТ речи
1.8. Основные выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. ВЫДЕЛИТЕЛЬ ОСНОВНОГО ТОНА ПО МЕТОДУ
2.1. Основные положения метода
2.1.1. Выделение ОТ алгоритмом 1
2.1.2. Алгоритм принятия решения ТНТ в методе 7.
2.1.3. Выводы по особенностям работы алгоритма 1
2.2. Выбор частоты среза фильтра верхних частот, устанавливаемого
в блоке предобработки
2.3. Переключение полярности входного сигнала на этапе предобработки
2.4. Речевой материал для проведения испытаний ОТ
2.5. Оценка влияния динамического диапазона речевого сигнала на надежность выделения ОТ по методу и на надежность принятия решения ТНТ
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. АЛ ОРИТМ НАЧАЛЬНОЙ ОЦЕНКИ ЧАСТОТЫ ОТ
3.1. Введение
3.2. Диапазон допустимых отклонений начальной частоты ОТ
3.3. Начальная оценка частоты ОТ с использованием автокорреляционной функции спектра алгоритм АКФС
3.3.1 Эксперименты по выбору окна
3.3.2. Оценка значения шага, используемого для смещения
кадра анализа
3.3.3. Определение оптимального порога отбора гармоник
3.4. Экспериментальная оценка надежности выделения ОТ алгоритмом АКФС
3.5. Организация совместной работы метода С5 и алгоритма АКФС
3.6. Выводы
ГЛАВА 4. СОВМЕСТНЫЙ АЛГОРИТМ ВЫДЕЛЕНИЯ ОТ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ И АКФС
4.1. Адаптация коэффициента асимметрии А к анализируемому сигналу
4.2. Алгоритм поиска оптимального значения коэффициента асимметрии в выделение основного тона по методу
4.3. Приращение максимума функции решения алгоритма
4.4. Изменение коэффициента заполнения О в алгоритме
4.5. Динамическое определение порогов и алгоритм принятия решения ТНТ
4.5.1. Введение дополнительного критерия в обобщенный
признак ТНТ
4.6. Структурная схема алгоритма выделения основного тона
речи с адаптацией параметров алгоритма
4.7. Выводы 5 ГЛАВА 5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВЫДЕЛИТЕЛЕЙ ОСНОВНОГО
ТОНА, ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
5.1. Выделители основного тона в системе
5.2. Сравнение результатов работы выделителей основного тона
5.3. Информационно измерительная система с использованием алгоритма 2
5.3.1. Программа ТыоРазБ3
5.3.2. Программа ЗпаЮ8Ехрогег
5.4. Система обучения интонационным особенностям языка.
5.5. Идентификация диктора по параметрам траектории ОТ предварительные результаты
5.6. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Достоверность экспериментальных результатов обеспечивается использованием большого объема экспериментального материала, экспериментальным подтверждением предложенных в диссертации решений, а также сравнением экспериментальных результатов, полученных предложенным в настоящей работе алгоритмом, с результатами работы известных методов выделения основного тона. ТНТ по гистограмме обобщенного признака ТНТ. ОТ различного типа локального выделителя основного тона, основанного на методе , и интегрального выделителя ОТ, использующего автокорреляционную функцию огибающей спектра. ОТ используют автокорреляционную функцию огибающей спектра и медианную фильтрацию. ТНТ по гистограмме значений обобщенного признака, вычисляемого синхронно с основным тоном. Практическая полезность работы состоит в том, что в результате комплексных исследований и предложений создана информационноизмерительная система автоматического выделения частоты ОТ, не требующая нормализации сигнала по амплитуде, обладающая повышенной точностью оценки мгновенных значений частоты ОТ, определяющая начало периода ОТ и обеспечивающая автоматическую подстройку параметров алгоритма к произнесению произвольного диктора. ОТ анализа речи. Созданный в работе алгоритм начальной оценки частот ОТ с использованием автокорреляционной функции огибающей спектра АКФС обеспечивает получение интегральной оценки частоты ОТ на переходах от невокализированных к вокализированным интервалам речи, на интервалах речи с повышенной нестабильностью траектории частоты ОТ при наличии аддитивных шумов и искажений. Совместная работа локального выделителя ОТ по методу и интегрального выделителя ОТ с использованием АКФС организована на основе критерия наибольшей близости соседних периодов ОТ. Данный критерий учитывает специфику речевого сигнала и позволяет выполнить автоматическую инициализацию метода в моменты начал вокализации, а также коррекцию ошибок метода при сбоях. Совместная работа обоих алгоритмов обеспечивает автоматическую инициализацию всего алгоритма в целом и повышение надежности и точности выделения мгновенных значений частоты ОТ. Предложенный и реализованный алгоритм выбора оптимальной функции решения и алгоритм выбора времени блокировки выполняют автоматическую адаптацию параметров алгоритма к произнесению произвольного диктора. Разработанный алгоритм определения порогов принятия решения ТНТ по гистограмме обобщенного признака, вычисляемого синхронно с основным тоном, позволяет принимать решение ТНТ для произвольного речевого сигнала в условиях изменения окружающей речевой обстановки. Создан комплекс обучения интонационным особенностям иностранных языков, включая тональные языки. Комплекс обучения языку может работать как в интерактивном режиме, так и в условиях дистанционного обучения разговорной речи. Разработанные в диссертационной работе подходы анализа и обработки акустического сигнала нашли применение в экспертно криминалистическом центре МВД по Удмуртской Республике при проведении криминалистической идентификации дикторов по фонограммам их устной речи, а именно при проведении микроанализа, на кафедре Английский язык при обучении интонационным особенностям иностранных языков, а также в виде программ и методик, внедренных в учебной и научной работе кафедры вычислительной техники Ижевского государственного технического университета, что подтверждено соответствующими актами. Апробации работы. Основные научные положения и практические результаты диссертационной работы обсуждались на научно технической конференции Приборостроение в XXI. Интеграция пауки, образования и производства Ижевск, г. Приборостроение в XXI. Интеграция науки, образования и производства Ижевск, г. XVIII сессии Российского акустического общества. Секция Акустика речи Таганрог, г работа отмечена дипломом на XIX сессии Российского акустического общества. Секция Акустика речи НижнийНовгород, г. XX сессии Российского акустического общества. Секция Акустика речи Москва, г. Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работах, из них 2 опубликованы в издании, рекомендованного ВАК РФ.