پروژه پردازش سیگنال و صدا به روش LPC با MATLAB

پروژه پردازش سیگنال و صدا به روش LPC با MATLAB

در بیشتر موارد برای اینکه روش تحليل پيشگويي خطی یا LPC مخفف Linear Predictive Coding عملکرد خوبی برروی سیگنال ورودی داشته باشد، قبل از اعمال روش LPC روی سیگنال، پردازش هایی انجام می دهند که به آن پیش پردازش می گویند. همچنین در روش LPC پس از استخراج ضرایب فیلتر LPC برای فریم صوتی و تصمیم گیری برروی باصدا بودن یا بی صدا بودن آن فریم صوتی، برای فریم های با صدا سیگنال تحریک را با سری پالس با دامنه ثابت و پریود تکرار پیچ و برای فریم های بی صدا با نو یز تحریک مدل می کنند.

یعنی برای ارسال سیگنال تحریک کافی است نوع فریم از نظر با صدا یا بی صدا بودن را که با یک بیت قابل کد کردن است و انرژی تحریک و نیز پریود پیچ را برای فریم های با صدا ارسال کرد. ولی در عمل این تقریب باعث می شود که صدای حاصله صدایی ماشینی، بدون انعطاف و دارای کیفیت پایین باشد. لذا دراکثر روش های LPC اطلاعات بیشتری از سیگنال ارسال می شود.

در این پست پروژه پردازش سیگنال و صدا به روش LPC با MATLAB را آماده کرده ایم که امکان ضبط صدا و پردازش آن را نیز دارد. با مراجعه به ادامه مطلب، توضیحات بیشتر در رابطه با LPC را مطالعه و تصاویر و فیلم کوتاهی از عملکرد این پروژه رو مشاهده بفرمائید.

در این روش ها با اعمال فیلتر معکوس LPC به صدای ورودی سیگنال تحریک واقعی ساخته می شود و اطلاعات آن را به نحوی ارسال می کنند. یکی از این روش ها این است که سیگنال تحریک را با یکسری نامنظم (تعداد محدودی پالس با دامنه و مکان دلخواه) تقریب می زنند.

تخمین مکان پالس ها و دامنه آنها توسط فرایند آنالیز با سنتز انجام می شود. به این صورت که صدای سنتز شده حاصل از تحریک انتخاب شده دارای کمتر ین اختلاف با صدای واقعی باشد که معمولا ملاک نزدیک تر بودن را حداقل بودن انرژی سیگنال خطا یعنی تفاضل دو سیگنال واقعی و سنتز شده قرار می دهند.

البته معمولا برای کاهش طیف خطا در حول و حوش فرکانس پیچ که بطور طبیعی زیاد است، سیگنال خطا را از فیلتر مخصوصی که به آن فیلتر وزنی 56 می گویند عبور می دهند. دو راه برای محاسبه دامنه پالس ها و تعیین محل آنها وجود دارد:

یکی محاسبه همزمان محل و دامنه پالس ها که روشی بهینه است اما مستلزم حجم غیر قابل تحمل محاسبات است راه دیگر محاسبه دامنه پالس ها و محل آنها طی یک الگوریتم تکراری است که روشی غیر بهینه است اما عملی تر می باشد. در روش دوم ابتدا سیگنال تحریک را با یک پالس با دامنه و مکان دلخواه تقریب می زنند و با حداقل کردن خطا، دامنه و مکان پالس انتخاب می شود.

سپس پالس دوم را با دامنه و مکان دلخواه به پالس اول به گونه ای اضافه می کنند که خطای حاصل از این تحریک جدید هم حداقل شود. این کار را تا جا یی که تعداد پالس ها به تعداد مشخصی برسد یا انرژی سیگنال خطا از حد خاصی کمتر شود، ادامه می دهند.