Міністерство Освіти та Науки України Національний Університет „Львівська Політехніка” Лабораторна робота №2 З предмету: „Проектування комп’ютерних засобів цифрової обробки сигналів та зображень” На тему: „ Моделювання роботи препроцесора для попередньої обробки мовних сигналів” 1.Мета роботи Опрацювати та випробувати в середовищі MATLAB 6.0 програму, яка реалізує етапи попередньої обробки мовних зразків. 2.Основні теоретичні відомості Сучасні системи для розпізнавання суцільної мови з великим словником ґрунтуються на принципах статистичного розпізнавання образів [3,4]. На рис.1 показана структура типової системи статистичного розпізнавання, що включає чотири складових.
Складові виконують такі функції: - звуковий препроцесор здійснює початковий етап обробки, на якому з мовного сигналу вибирається вся необхідна звукова інформація в компактному вигляді; - звукова модель забезпечує обчислення правдоподібності будь-якої послідовності звукових векторів при заданій послідовності слів; - модель мови забезпечує обчислення апріорної ймовірності послідовності слів незалежно від спостереження мовного сигналу. Для цього треба забезпечити механізм оцінки ймовірності певного слова у фразі, якщо знаємо попередні слова; - класифікатор зводить воєдино дані від трьох раніше описаних компонент і знаходить найбільш імовірний текст (транскрипцію). Принципи статистичного розпізнавання образів полягають у наступному [4]. На першому етапі мовний зразок перетворюється звуковим процесором на послідовність звукових векторів

. Кожен вектор є стислим поданням короткочасного мовного спектру на інтервалі, як правило, близько 25 мс зі зсувом інтервалів на 10 мс. Типова фраза з десяти слів по 6-7 звуків у кожному може мати тривалість біля 3 с і представлятися послідовністю з Т=300 звукових векторів. У загальному, фраза складається з послідовності слів
. Робота системи розпізнавання полягає у визначенні найбільш імовірної послідовності слів
, маючи звуковий сигнал Y. Для цього використовується правило Байєса [4]:
. Ця рівність показує, що для знаходження найбільш правдоподібної послідовності слів W, повинна бути знайдена послідовність, що робить максимальним добуток P(W) та P(Y/W).Так як значення знаменника P(Y) не залежить від W, то його при розпізнаванні ігнорують. Перший із співмножників є апріорною ймовірністю спостереження W незалежно від спостереження мовного сигналу. Ця ймовірність визначається моделлю мови. Другий співмножник є ймовірністю спостереження послідовності векторів Y при заданій послідовності слівW. Ця ймовірність визначається звуковою моделлю. В звуковій моделі послідовності слів розбиваються на базові звуки – фонеми. Кожна індивідуальна фонема представляється прихованою моделлю за Марковим (англійська назва – hidden Markov model (HMM)). HMM-модель фонеми, як правило, має три породжуючі стани та вхідний і вихідний стан. Вхідний і вихідний стани дозволяють моделям фонем об’єднуватися, щоб утворювати слова та об’єднувати слова для утворення речень (послідовності слів). Розглянемо більш детально функції препроцесора для попередньої обробки мовних сигналів. Звуковий препроцесор Потрібен початковий етап обробки, на якому з мовного сигналу вибирається вся необхідна звукова інформація в компактному вигляді. Принципове припущення, яке робиться в сучасних розпізнавачах [3,4] є те, що мовний сигнал розглядається як стаціонарний (тобто спектральні характеристики відносно постійні) на інтервалі в кілька десятків мілісекунд. Тому основною функцією попередньої обробки є розбиття вхідного мовного сигналу на інтервали [1 - 4] і отримання для кожного інтервалу згладженої спектральної оцінки. Зсув між інтервалами звичайно рівний 10 мс. Інтервали, як правило , перекриваються і мають тривалість 25 мс. Як звичайно для обробки такого типу до кожного інтервалу на початку застосовується функція вікна (наприклад, вікно Гемінга). Часто застосовують високочастотне підсилення, щоб компенсувати послаблення, спричинене розсіюванням звуку від губ. ...