Luận Văn Thiết kế bộ lọc FIR sử dụng của sổ Kaiser trên Matlab

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại ngày nay, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật thì vấn đề trao đổi thông tin đa phương tiện ngày càng trở nên cần thiết, từ lúc đầu chỉ giao tiếp, tương tác thông qua các văn bản giấy tờ, ngày nay nhu cầu sử dụng tiếng nói trong truyền thông, tương tác người máy càng trở nên cấp thiết hơn. Vì vậy mà một lĩnh vực kỹ thuật mới đã ra đời, đó là xử lý tiếng nói.
Mặc dù mới nhưng xử lý tiếng nói đã đạt được những thành tựu đáng kể. Các ứng dụng của xử lý tiếng nói đã và đang được áp dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau trong xã hội như nhận dạng, tổng hợp tiếng nói, tương tác người máy, truyền thông, dạy học, .Nhờ có xử lý tiếng nói mà con người có thể tạo ra những máy móc thông minh hơn, có khả năng hiểu được tiếng nói con người và có thể giao tiếp với con người thông qua lời nói.
Kaiser là một cửa số tối ưu, có sự suy giảm dải chặn tối thiểu, suy hao tối đa theo chiều rộng của búp chính Do vậy tôi đã chọn đề tài “Thiết kế bộ lọc FIR sử dụng của sổ Kaiser trên Matlab”.
Nội dung báo cáo gồm 4 chương :
 Chương 1: Tổng quan về tiếng nói và xử lý tiếng nói
 Chương 2: Thiết kế bộ lọc FIR sử dụng của sổ Kaiser trên MatLab
Do kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm ít ỏi bên cạnh đó thời gian có hạn nên không thể tránh những thiếu sót, em kính mong quý thầy cô vui lòng bỏ qua và đóng góp ý kiến để em ngày càng hoàn thiện hơn.

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 2
LỜI CẢM ƠN 3
DANH MỤC HÌNH VẼ 6
CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XỬ LÍ TIẾNG NÓI 10
1.1. Nguồn gốc của tiếng nói 10
1.2. Phân loại tiếng nói 10
1.3.Các đặc tính cơ bản của tiếng nói 11
1.3.1. Tần số cơ bản và phổ tần 11
1.3.2 Biểu diễn tín hiệu tiếng nói 12
1.3.2.1 Dạng sóng theo thời gian 12
1.3.2.2. Phổ tín hiệu tiếng nói 14
1.3.2.3 Biểu diễn tín hiệu tiếng nói trong không gian ba chiều (Sonagram) 15
1.3.2.4. Formant và Antiformant 17
1.4. Biểu diễn số tín hiệu tiếng nói 18
1.4.1. Lấy mẫu tín hiệu tiếng nói 18
1.4.2. Lượng tử hóa 20
1.4.3. Mã hóa và giải mã 23
1.5. Phân tích tiếng nói 26
1.5.1 Mô hình phân tích tiếng nói 26
1.5.2. Phân tích tiếng nói ngắn hạn 27
1.5.3. Phân tích tiếng nói trong miền thời gian 30
1.5.3.1 Năng lượng trung bình 31
1.5.3.2. Độ lớn biên độ trung bình 32
1.5.3.3 Tốc độ trở về không 32
1.5.3.4 Hàm tự tương quan 33
1.5.3.5 Hàm vi phân biên độ trung bình 33
1.5.4. Phân tích tiếng nói trong miền tần số 34
1.5.4.1 Cấu trúc phổ của tín hiệu tiếng nói 34
1.5.4.2 Spectrogram 36
1.5.5 Phương pháp phân tích mã hóa dự đoán tuyến tính (LPC) 39
1.5.6. Phương pháp phân tích cepstral 40
1.5.7. Một số phương pháp xác định tần số Formant 41
1.5.7.1 Xác định formant từ phân tích STFT 42
1.5.7.2 Xác định formant từ phân tích LPC 42
1.6. Tìm hiểu về các kỹ thuật tổng hợp tiếng nói 43
1.6.1 Tổng hợp trực tiếp 43
1.6.1.1 Phương pháp tổng hợp trực tiếp đơn giản 44
1.6.1.2 Phương pháp tổng hợp trực tiếp từ các phân đoạn dạng sóng 46
1.6.2 Tổng hợp tiếng nói theo Formant 48
1.6.3 Tổng hợp tiếng nói theo phương pháp mô phỏng bộ máy phát âm 49
1.6.4. Hệ thống tổng hợp chữ viết sang tiếng nói 51
1.6.4.1 Phân tích chữ viết 54
1.6.4.2 Tổng hợp tiếng nói 56
CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ BỘ LỌC FIR BẰNG CỬA SỔ KAISER 57
2.1. Bộ lọc FIR là gì? 57
2.2. Các phương pháp thiết kế bộ lọc đáp ứng xung ( FIR ) 59
2.2.1. Biến đổi Z 65
2.2.2. Ảnh hưởng của các điểm cực và điểm không của hàm truyền 71
2.2.3. Bộ lọc xấp xỉ lí tưởng 73
2.2.4. Thiết kế bộ lọc FIR sử dụng hàm cửa sổ 76
2.2.5. Thực hiện bộ lọc FIR 77
2.2.5.1 Thực hiện trực tiếp 78
2.2.5.2. Thực hiện hoán vị trực tiếp 82
2.2.5.3. Thực hiện theo tầng 83
2.2.5.4. Thực hiện tối ưu hóa 84
2.3. Hàm cửa sổ 84
2.4. Cửa sổ Kaiser 88
2.5. Mô phỏng bằng MATLAP 91
KẾT LUẬN 95
TÀI LIỆU THAM KHẢO 96