【轉】語音處理的分幀,幀移,加窗,濾波,降噪,合成概念理解


語音信號處理過程中常用到分幀,幀移,加窗,濾波,降噪,合成等概念,轉載各基本概念如下:

參考:語音處理的分幀,幀移,加窗,濾波,降噪,合成概念理解

一、分幀

語音數據和視頻數據不同,本沒有幀的概念,但是為了傳輸與存儲,我們采集的音頻數據都是一段一段的。為了程序能夠進行批量處理,會根據指定的長度(時間段或者采樣數)進行分段,結構化為我們編程的數據結構,這就是分幀。

二、幀移

由於我們常用的信號處理方法都要求信號是連續的,也就說必須是信號開始到結束,中間不能有斷開。然而我們進行采樣或者分幀后數據都斷開了,所以要在幀與幀之間保留重疊部分數據,以滿足連續的要求,這部分重疊數據就是幀移。

三、加窗

介紹幀移的時候我們說了,我們處理信號的方法都要求信號是連續條件,但是分幀處理的時候中間斷開了,為了滿足條件我們就將分好的幀數據乘一段同長度的數據,這段數據就是窗函數整個周期內的數據,從最小變化到最大,然后最小。

四、濾波

我們知道,我們處理的語音其實是一種聲波,聲波是一種物質波。濾波的字面意思理解為過濾一些不同頻率的波。根據傅里葉變換,我們知道任意波可以分解為幾種正弦波和余弦波的疊加,從概率論的角度,濾波即加權。 濾波的作用就是給不同的信號分量不同的權重。最簡單的loss pass filter, 就是直接把低頻的信號給0權重,而給高頻部分1權重。對於更復雜的濾波,比如維納濾波, 則要根據信號的統計知識來設計權重。

當允許信號中較高頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做高通濾波器。
當允許信號中較低頻率的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做低通濾波器。
當只允許信號中某個頻率范圍內的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做帶通濾波器。
當不允許信號中某個頻率范圍內的成分通過濾波器時,這種濾波器叫做帶阻濾波器。

五、降噪

從統計信號處理的角度,降噪可以看成濾波的一種。降噪的目的在於突出信號本身而抑制噪聲影響。從這個角度,降噪就是給信號一個高的權重而給噪聲一個低的權重。維納濾波就是一個典型的降噪濾波器。

六、合成

一般的語音處理過程,先分幀,再在頻域分成各個子帶處理,處理后轉成時域,合成語聲。從描述上看,語音合成就是和分幀相反的過程,保證信號數據經過我們變換處理后能夠回到原來的狀態。把每幀各個子帶轉換成時間序列后相互疊加合成為一幀數據。


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