[发明专利]基于残差信号频谱重构的声码器

权利要求书

1.一种基于残差信号频谱重构的声码器，包括：

参数提取模块，用于接收待分析的语音数据、加窗分帧、计算基频参数和频谱参数；

逆滤波模块，与所述参数提取模块相连接，用于根据所述频谱参数设计逆滤波器对所述语音数据逆滤波，获得逆滤波后的残差信号；

周期信号支路，与所述逆滤波模块相连接，用于根据所述基频参数和逆滤波后的残差信号，生成周期激励信号；

非周期信号支路，与所述逆滤波模块相连接，用于根据所述基频参数和逆滤波后的残差信号，生成非周期激励信号；以及

参数语音合成器模块，与所述周期信号支路和非周期信号支路相连接，用于根据所述周期频谱参数、周期激励信号和非周期激励信号，调用语音合成器合成语音。

2.根据权利要求1所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，所述周期信号支路包括：

周期频谱估计模块，与所述逆滤波模块相连接，用于根据所述基频参数和逆滤波后的残差信号，计算周期频谱参数；

周期激励生成模块，与所述周期频谱估计模块相连接，用于根据所述基频参数和周期频谱参数，构建一个周期的频谱，通过逆傅里叶变换生成周期激励信号。

3.根据权利要求2所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，所述周期频谱估计模块包括：

频谱计算子模块，与所述逆滤波模块相连接，用于根据所述逆滤波后的残差信号，加窗分帧进行傅里叶分析得到频谱幅度值向量；

子带划分子模块，与所述频谱计算模块相连接，用于根据所述频谱幅度值向量的频率值提取周期频谱；

归一化子模块，与所述子带划分模块相连接，用于根据所述周期频谱，进行能量和长度的归一化；

主成分分解子模块，与所述归一化模块相连接，用于根据所述归一 化周期频谱，通过主成分分解进行降维。

4.根据权利要求3所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，

所述频谱计算子模块，用于采用两个周期长度为帧长来对逆滤波后的残差信号加窗分帧。

5.根据权利要求3所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，

所述子带划分子模块，用于采用以下公式，根据频谱幅度值向量的频率值提取频谱幅度值向量的频率：

N＝2*f_s/f₀

f_k＝f_s*k/N＝f_s*k/(2*f_s/f₀)＝f₀*k/2

其中，N为傅里叶分析的长度，f_s为语音信号的采样频率，f₀为该帧语音信号的基频，k为样点，f_k为对应样点的频率。

6.根据权利要求3所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，

所述归一化子模块中，用于采用以下公式定义归一化后的周期频谱长度；

其中，P_norm为归一化后的周期长度，P_min为最小周期长度，P_max为最大周期长度，i_p为对应基频值的数目。

7.根据权利要求2所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，所述周期激励生成模块包括：

周期频谱重构子模块，与所述周期频谱估计模块相连接，用于根据周期频谱参数，由主成分重构方法重构出周期频谱；

周期激励生成子模块，与周期频谱重构模块相连接，用于根据基频和重构出的周期频谱提取单个周期长度的频谱，采用逆傅里叶变换生成单个周期的周期激励信号，通过同步叠加生成周期激励信号。

8.根据权利要求7所述的基于残差信号频谱重构的声码器，其中，

所述周期频谱重构模块，用于采用以下公式根据周期频谱参数进行主成分重构： 

X＝YV^T

其中，Y为周期频谱参数，V^T为主成分分解后特征向量的转置，X为重构出的周期频谱。