語音識(shí)別及其定點(diǎn)DSP實(shí)現(xiàn)
語音識(shí)別研究的根本目的是研究出一種具有聽覺功能的機(jī)器，能直接接受人的口呼命令，理解人的意圖并做出相應(yīng)的反映。語音識(shí)別系統(tǒng)的研究涉及微機(jī)技術(shù)、人工智能、數(shù)字信號(hào)處理、模式識(shí)別、聲學(xué)、語言學(xué)和認(rèn)知科學(xué)等許多學(xué)科領(lǐng)域，是一個(gè)多學(xué)科綜合性研究領(lǐng)域。近年來，高性能數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP(Digital Signal Process)技術(shù)的迅速發(fā)展，為語音識(shí)別的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)提供了可能，其中，AD公司的數(shù)字信號(hào)處理芯片以其良好的性價(jià)比和代碼的可移植性被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。因此，我們采用AD公司的定點(diǎn)DSP處理芯片ADSP2181實(shí)現(xiàn)了語音信號(hào)的識(shí)別。
1 語音識(shí)別的基本過程
根據(jù)實(shí)際中的應(yīng)用不同，語音識(shí)別系統(tǒng)可以分為：特定人與非特定人的識(shí)別、獨(dú)立詞與連續(xù)詞的識(shí)別、小詞匯量與大詞匯量以及無限詞匯量的識(shí)別。但無論那種語音識(shí)別系統(tǒng)，其基本原理和處理方法都大體類似。一個(gè)典型的語音識(shí)別系統(tǒng)的原理圖如圖1所示。
語音識(shí)別過程主要包括語音信號(hào)的預(yù)處理、特征提取、模式匹配幾個(gè)部分。預(yù)處理包括預(yù)濾波、采樣和量化、加窗、端點(diǎn)檢測、預(yù)加重等過程。語音信號(hào)識(shí)別最重要的一環(huán)就是特征參數(shù)提取。提取的特征參數(shù)必須滿足以下的要求：
(1)提取的特征參數(shù)能有效地代表語音特征，具有很好的區(qū)分性；
(2)各階參數(shù)之間有良好的獨(dú)立性；
(3)特征參數(shù)要計(jì)算方便，最好有高效的算法，以保證語音識(shí)別的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。
在訓(xùn)練階段，將特征參數(shù)進(jìn)行一定的處理后，為每個(gè)詞條建立一個(gè)模型，保存為模板庫。在識(shí)別階段，語音信號(hào)經(jīng)過相同的通道得到語音特征參數(shù)，生成測試模板，與參考模板進(jìn)行匹配，將匹配分?jǐn)?shù)最高的參考模板作為識(shí)別結(jié)果。同時(shí)，還可以在很多先驗(yàn)知識(shí)的幫助下，提高識(shí)別的準(zhǔn)確率。
2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
2．1 ADSP2181的特點(diǎn)
AD公司的DSP處理芯片ADSP2181是一種16b的定點(diǎn)DSP芯片，他內(nèi)部存儲(chǔ)空間大、運(yùn)算功能強(qiáng)、接口能力強(qiáng)。有以下的主要特點(diǎn)：
(1)采用哈佛結(jié)構(gòu)，外接16．67MHz晶振，指令周期為30ns，指令速度為33MI／s，所有指令單周期執(zhí)行；
(2)片內(nèi)集成了80 kB的存儲(chǔ)器：16 kB字的(24b)的程序存儲(chǔ)器和16kB字(16b)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；
(3)內(nèi)部有3個(gè)獨(dú)立的計(jì)算單元：算術(shù)邏輯單元(ALU)、乘累加器(MAC)和桶形移位器(SHIFT)，其中乘累加器支持多精度和自動(dòng)無偏差舍人；
(4)一個(gè)16b的內(nèi)部DMA端口(1DMA)，供片內(nèi)存儲(chǔ)器的高速存�。灰粋�(gè)8b自舉DMA(BDMA)口，用于從自舉程序存儲(chǔ)器中裝載數(shù)據(jù)和程序；
(5)6個(gè)外部中斷，并且可以設(shè)置優(yōu)先級(jí)或屏蔽等。
由于ADSP2181以上的特點(diǎn)，使得該芯片構(gòu)成的系統(tǒng)體積小、性能高、成本和功耗低，能較好地實(shí)現(xiàn)語音識(shí)別算法。
2．2 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)
在構(gòu)成語音識(shí)別電路時(shí)，我們采用了ADSP2181的主從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式，通過IDMA口由CPU裝載程序。語音識(shí)別系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
