D0第地糝第1期s1001-053x.1996.9化00陳科技大学学报 Vol.18 No.1 199%年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.199% Mallat算法用于语音信号分析与压缩 杨蕾 郑慧民杨扬 北京科技大学智能·语言·计算机科学研究所，北京100083 摘要给出了一种基于小波变换的汉语语音信号预处理的方法.通过小波变换中的Mallat算法来 分解汉语语音信号，能够消除信号冗余度，提高数据压缩比，而不影响语音信号的真实效果，同 时还给出了小波变换原理和Mallat算法以及实验结果， 关键词语音数据处理/小波变换，Mallat算法 中图分类号TP391.42 小波分析是一种时域一频域分析，同时具有时域和频域的良好局部化性质，而且随 着信号不同频率成分在时间（空间）域取样的疏密自动调节（频高者密，频低者疏），可达 到效率高，质量佳的效果，基于小波变换的这一特性，可将其用于语音编码数据压缩，通过 识别语音号中的冗余度并设法消除它们，从而达到提高压缩比特率的目的.在文献[1,2] 中阐述了小波变换在西语语音信号处理中较好的应用· 本文应用小波变换中的Mallat算法，将一维语音信号（汉语）进行分解，并将具有信 号特征部分保留，冗余部分置零，从而达到消除冗余度的目的，实验结果表明通过对语音信 号进行小波变换处理，再将其用脉冲编码调制(PCM)、自适应预测编码(APC)、熵编码 等方法1进行压缩，发现其压缩比特率比不用小波变换处理直接压缩的提高1倍，而且解 压缩后信号失真小，符合技术要求， 1离散小波变换1 小波无论在时域上还是频域上都是某一位置上局部存在的函数，其波形是仅在特定位置 上振幅发生变化的，当要分析信号的高频分量时，可通过将基本小波缩小倍，反之当要分 析信号的低频分量时，通过放大倍进行，另外，为了能够发现信号发生变化的时刻，可以 在时间轴上移动k$,最终构成基底函数，小波变换则是以此基底函数而展开·小波分析对于 高频分量来说，时间的分析能力强；对于低频分量，频率的分析能力强，具有多分辨率分析 的实际能力·小波波形的位置是某一局部位置，因为没有直流分量，不致对波形变化点特别敏感， 离散小波变换构造出了雷曼空间L()上完全正交的小波函数，弥补它在欧几里德空间 上的不足， 假设所选函数系为： {9.k(t)川9，k(t)=22φ(2't-k),j,k∈2} (1) 是完全正交系，则： 195-03-30收稿 第一作者女23岁硕士生第 卷 第 期 北 京 科 技 大 学 学 报 姚 年 月 正 。 心 功 。 望兜 算法用 于 语音信号分析 与 压缩 杨 蕾 郑 慧 民 杨扬 北京科 技大 学智 能 语 言 计算机科 学研究 所 ， 北京 幻 摘要 给 出 了一种基于 小波变换 的汉语语音信号预处理 的方法 通过小波变换 中的 算法来 分解 汉语语音信号 ， 能够消除信号冗余度 ， 提高数据压缩 比 ， 而 不影 响语音信号 的真 实效果 同 时还给 出了 小波变换原理和 算法 以 及 实验结果 关键词 语音数据处理 小波变换 ， 算法 中图分类号 小 波 分 析 是 一 种 时 域 一 频 域 分 析 ， 同 时具 有 时 域 和 频 域 的 良好 局 部 化 性 质 ， 而 且 随 着信号不 同频率成分在 时 间 空 间 域取样 的疏 密 自动调节 频 高 者 密 ， 频 低 者 疏 ， 可 达 到 效率高 ， 质量佳 的效果 基 于 小波 变换 的这一特性 ， 可将其用 于语音编 码 数 据压缩 ， 通过 识别语音 号 中的冗余 度 并 设 法 消 除 它 们 ， 从 而 达 到 提 高 压 缩 比 特 率 的 目 的 在 文献 【 刀 中 阐述 了小波 变换在 西 语语音 信号处理 中较好 的应用 本文应用 小 波 变换 中的 算 法 ， 将 一 维语 音 信 号 汉 语 进 行 分 解 ， 并 将 具 有 信 号 特征部分保 留 ， 冗余部分置零 ， 从而 达到 消除冗余度 的 目的 ， 实验结 果 表 明通过 对语音信 号 进行小 波 变换处理 ， 再将其 用脉冲 编 码 调 制 、 自适 应 预 测 编 码 、 嫡 编 码 等 方 法 进行压缩 ， 发现其压缩 比特率 比不 用小 波 变 换 处理 直 接 压 缩 的 提 高 倍 ， 而 且 解 压缩后 信号失 真 小 ， 符合技术要 求 离散小 波变换 小波 无论在 时域上 还是 频域 上 都是某 一位 置上局部存在 的 函数 ， 其 波形 是 仅在 特定 位 置 上振 幅发生 变化 的 当要分 析信号 的高频分量 时 ， 可 通过将基本小 波缩小 倍 ， 反 之 当要 分 析信号 的低 频分量 时 ， 通 过放大 倍进行 另外 ， 为 了能够 发 现信号 发 生 变化 的 时 刻 ， 可 以 在 时 间轴上移 动 ， 最 终构成基底 函 数 ， 小波 变换则是 以 此基底 函数而 展 开 小 波分 析 对于 高频分量来说 ， 时 间的分 析 能力 强 对于低 频分量 ， 频 率 的分 析能力 强 ， 具有 多分 辨 率 分析 的实际能力 小波波形 的位置是某一局部位置 ， 因为没有直流分量 ， 不致对波形变化点特 别敏感 离散小 波 变换构造 出了 雷曼 空 间 ’ 上完 全 正交 的小波 函数 ， 弥补 它在 欧 几 里 德 空 间 上 的不足 假设所 选 函 数系 为 毋 ， ， 沪 ， ， ，‘，沪 ， 一 ， ， 任 是 完 全 正 交 系 ， 则 卯 一 一 收稿 第 一 作 者 女 岁 硕 士 生 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1996．01．003