Введение

Современный этап научно-технического прогресса невозможно представить без использования речевых технологий. «Палитра» речевых устройств и программ предоставляет самые разнообразные функциональные возможности пользователю (от управления персональным компьютером до включения зажигания двигателя автомобиля). Несмотря на то, что сферы применения алгоритмов обработки речи постоянно расширяются, в настоящее время можно выделить основные направления развития и внедрения разработок:

1) сжатие (компрессия) речи – уменьшение избыточности в речевом сигнале. Основной областью применения подобных алгоритмов являются различные системы связи, в основном с ограниченной полосой пропускания,

2) верификация и идентификация дикторов – определение характеристик голоса говорящего: в первом случае с целью подтверждения его личности, во втором для выделения его из заранее определенной группы людей (например, работников лаборатории),

3) распознавание речи– преобразование речевого акустического сигнала в слово (последовательность слов),

4) модификация фонограмм.Данное направление обработки речевых сигналов включает в себя алгоритмы модификации основных характеристик речи (например, изменение тембра говорящего, спецэффекты, изменение темпа произнесения и др.), а также алгоритмы повышения разборчивости речи (шумоочистка),

5) синтез речи – генерирование речи с помощью ЭВМ для воспроизведения ограниченного числа сообщений из базы (или словаря), а также для машинного чтения текста.

На сегодняшний день задачи анализа речи, обработки РС, синтеза новых алгоритмов составляют отдельное фундаментальное научно-исследовательское направление, находящееся на стыке самых разнообразных научных дисциплин таких, как лингвистика, психоакустика, статистический анализ, цифровая обработка сигналов, теория распознавания образов и др.

Данное руководство предназначено для выполнения студентами лабораторных работ по дисциплинам: «Цифровая обработка речевых сигналов», «Цифровая обработка сигналов и сигнальные процессоры в системах подвижной радиосвязи». Материалы руководства будут полезны студентам, изучающим математическое моделирование алгоритмов обработки речевых сигналов в среде «MatLab».

Руководство состоит из теоретической части, где содержатся начальные сведения о системе математического проектирования MatLab, и шести лабораторных работ по данному курсу. В конце руководства приводится список вопросов, рекомендованный для самоподготовки студентов к сдаче лабораторных работ.

При выполнении лабораторных работ необходимо использовать теоретический материал, содержащийся в соответствующих разделах тематической литературы, список которой имеется в руководстве. Дополнительную информацию по речевым технологиям можно получить в сети Интернет, список тематических сайтов приведен в Приложении А.

1. Основы работы со средой математического моделирования МаtLab

1. История создания и развития системы MatLab

Система математического моделирования MatLabбыла разработана Молером (С. В. Moler) и с конца 70-х гг. широко использовалась на больших ЭВМ. В начале 80-х гг. Джон Литл (John Little) из фирмы MathWorks, Inc. разработал версии системы PC MATLAB для компьютеров класса IBM PC, VAX и Macintosh. В дальнейшем были созданы версии для рабочих станций Sun, компьютеров с операционной системой UNIX и многих других типов больших и малых ЭВМ. Сейчас свыше десятка популярных компьютерных платформ могут работать с системой MATLAB. К расширению системы были привлечены крупнейшие научные школы мира в области математики, программирования и естествознания. Одной из основных задач системы было предоставление пользователям мощного языка программирования, ориентированного на математические расчеты и способного превзойти возможности традиционных языков программирования, которые многие годы использовались для реализации численных методов. При этом особое внимание уделялось как повышению скорости вычислений, так и адаптации системы к решению самых разнообразных задач пользователей.