[发明专利]基于残差信号频谱重构的声码器

说明书

技术领域

本发明涉及电子行业信号处理技术领域，尤其涉及一种基于残差信号频谱重构的声码器。

背景技术

声码器技术是和谐人机交互技术中的一个重要组成部分，它能够对一个人的声音进行处理，使之能够合成出自然流畅的语音，其研究成果对语音编码技术、参数语音合成技术、人机交互技术等的发展具有重要的意义。

而目前的声码器术采用脉冲加白噪声激励模型，这种激励模型用脉冲串或高斯白噪声来构建激励信号。由于脉冲串周期性过强，采用这种激励模型合成语音音质不高。

此外，传统的基于谱参数的周期频谱计算方法，往往只能拟合出频谱的共振峰结构，而造成频谱精细结构的丢失。基于时域的周期激励建模方法，往往会在做周期采样时造成高频段能量的丢失。基于码本的周期频谱估计模块，往往会在挑选码值时出现过平滑的情况。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种基于残差信号频谱重构的声码器，以提高合成语音的音质。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了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，与参数提取模块相连接，用于根据频谱参数设计逆滤波器对语音数据逆滤波，获得逆滤波后的残差信号；周期信号支路，与逆滤波模块相连接，用于根据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，与逆滤波模块相连接，用于根据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，与周期信号支路和非周期信号支路相连接，用于根据周期频谱参数、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。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明基于残差信号频谱重构的声码器具有以下有益效果：

(1)本发明中，对逆滤波后的残差信号进行建模，使生成的激励信号具有较高的准确性，从而提高了合成语音的音质；

(2)本发明中，在周期频谱估计模块，通过Pitch-Scaled分析方法来提取周期频谱的精细结构，采用主成分分解方法来对周期频谱进行降维，在最大程度上保留了周期频谱的完整性和内插特性，不需要任何手工标注信息，从而大大降低了系统实现的复杂度和人工参与程度；

(3)本发明中，在周期激励生成模块，采用重构残差信号的频谱，逆傅里叶变换合成周期激励信号，能够有效去除合成语音的机器声，同时去除零频段半个谐波的干扰；

(4)本发明中，在非周期能量估计模块，利用了光滑曲线来拟合谐波噪声比，能够很好的控制低频段的谐波不被噪声破坏，同时保证合成语音具有较高的自然度；

(5)本发明中，在非周期激励生成模块，采用无限冲激响应滤波器的方法，可以通过非周期能量曲线构建无限冲激响应滤波器，只需要一次IDFT和滤波就可以生成非周期激励信号。

附图说明

图1是本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构的声码器的结构示意图；

图2是本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构声码器中周期频谱估计模块的结构示意图；

图3是本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构声码器中周期激励生成模块的结构示意图；

图4是本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构声码器中非周期能量估计模块的结构示意图；

图5是本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构声码器中非周期激励生成模块的结构示意图；

图6是本发明本发明实施例基于逆滤波残差信号频谱重构声码器中参数语音合成模块的结构示意图。

【主要元件符号说明】

1-参数提取模块；         2-逆滤波模块；

3-周期频谱估计模块；     4-周期激励生成模块；

5-非周期能量估计模块；   6-非周期激励生成模块；

7-参数语音合成器模块；

31-频谱计算子模块；      32-子带划分子模块；

33-归一化子模块；        34-主成分分解子模块；

41-周期频谱重构模块；    42-周期激励生成模块；

51-频谱计算子模块；      52-非周期度量子模块；

53-最大谐波频率估计模块；54-曲线拟合模块；

61-非周期能量曲线生成模块。

具体实施方式