5.2. Алгоритм вычисления клп-параметров.

Структурная схема выделения КЛП-параметров представлена на рисунке 5.2.

Входные данные алгоритма представляют собой файл речевых отсчетов, взятых с частотой дискретизации F_s = 11 кГц (t  90 мкс); порядок предсказания (по умолчанию равный 12).

Длительность временного окна анализа составляет ~11,5 мс. В соответствии с этим сигнал разбивается на сегменты длительностью 128 отсчетов.

Для выделения коэффициентов линейного предсказания используется автокорреляционный метод. Он основан на предположении, что сигнал равен нулю вне интервала анализа. В связи с этим сигнал необходимо пропустить через окно конечной длительности w(m),которое стремиться к нулю на концах интервала, иначе в начале и в конце интервала анализа погрешность будет слишком большой. Для уменьшения спектральных искажений сигнала из-за граничных условий сигнал взвешивается весовой функцией окна Хэмминга, описанной выше.

Рисунок 5.2.Алгоритм вычисления КЛП - параметров

Отсчеты автокорреляционной функции определяются по формуле

(5.4)

где f(i) – отсчеты речевого сигнала в моменты времениi,i=0,…,N;

(N+1) – количество отсчетов в интервале анализа;

(m+1)– количество отсчетов автокорреляционной функции.

Они служат входными данными для рекурсивного алгоритма Левинсона-Дарбина.

E(0) = r(0), (5.5)

(5.6)

(5.7)

,v = 1,…,s-1 (5.8)

(5.9)

s = 1,…,m (5.10)

Окончательное решение

(5.11)

b-параметры определяются по формулам

, (5.12)

, (5.13)

,a₀=1 (5.14) Результами работы алгоритма являются коэффициенты линейного предсказания {a_v},{b_v} и суммарная ошибка для всех сегментов. После окончания вычислений коэффициенты могут быть записаны в файл.

Коэффициенты автокорреляции, квадратичная ошибка для всех параметров записываются в файл параметров, который впоследствии может быть использован для распознавания. У распознаваемого и эталонного сигналов порядок предсказания должен быть одинаковым. Этот порядок выбран равным 12.

Выходные данные: файл параметров, содержащий коэффициенты автокорреляции и ошибку предсказания; файл КЛП-параметров; дополненый файл эталонов.

5.3. Алгоритм динамического программирования.

Алгоритм осуществляет нормализацию длин сигнала и эталона путем нахождения оптимальной меры растяжения/сжатия участков эталона и сигнала. Структурная схема алгоритма приведена на рисунке 5.3.

В качестве уравнения динамического программирования используется уравнение с двукратной степенью деформации

Рисунок 5.3. Алгоритм динамического программирования

(5.15)

В качестве алгоритма использована одна из разновидностей динамического программирования, которая обычно примеяется для нахождения кратчайшего пути между двумя вершинами в ациклическом графе. Он состоит в последовательном применении уравнения динамического программирования ко всем сегментам исходного сигнала и первого сегмента эталона. Затем, это уравнение применяется для всех сегментов второго эталона, и т.д. Значение весовой функции для последнего сегмента сигнала и эталона будет мерой сходства сигнала и эталона.

В качестве расстояния между навлюдаемым Rи эталоннымb объектами, используется величина