基于定點(diǎn)DSP處理芯片的語(yǔ)音信號的識別

近年來(lái)，高性能數字信號處理芯片DSP(Digital Signal Process)技術(shù)的迅速發(fā)展，為語(yǔ)音識別的實(shí)時(shí)實(shí)現提供了可能，其中，AD公司的數字信號處理芯片以其良好的性?xún)r(jià)比和代碼的可移植性被廣泛地應用于各個(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)現了語(yǔ)音信號的識別。

1 語(yǔ)音識別的基本過(guò)程

根據實(shí)際中的應用不同，語(yǔ)音識別系統可以分為：特定人與非特定人的識別、獨立詞與連續詞的識別、小詞匯量與大詞匯量以及無(wú)限詞匯量的識別。但無(wú)論那種語(yǔ)音識別系統，其基本原理和處理方法都大體類(lèi)似。一個(gè)典型的語(yǔ)音識別系統的原理圖如圖1所示。


語(yǔ)音識別過(guò)程主要包括語(yǔ)音信號的預處理、特征提取、模式匹配幾個(gè)部分。預處理包括預濾波、采樣和量化、加窗、端點(diǎn)檢測、預加重等過(guò)程。語(yǔ)音信號識別最重要的一環(huán)就是特征參數提取。提取的特征參數必須滿(mǎn)足以下的要求：

(1)提取的特征參數能有效地代表語(yǔ)音特征，具有很好的區分性;

(2)各階參數之間有良好的獨立性;

(3)特征參數要計算方便，最好有高效的算法，以保證語(yǔ)音識別的實(shí)時(shí)實(shí)現。

在訓練階段，將特征參數進(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。在識別階段，語(yǔ)音信號經(jīng)過(guò)相同的通道得到語(yǔ)音特征參數，生成測試模板，與參考模板進(jìn)行匹配，將匹配分數最高的參考模板作為識別結果。同時(shí)，還可以在很多先驗知識的幫助下，提高識別的準確率。

2 系統的硬件結構

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，他內部存儲空間大、運算功能強、接口能力強。有以下的主要特點(diǎn)：

(1)采用哈佛結構，外接16.67MHz晶振，指令周期為30ns，指令速度為33MI/s，所有指令單周期執行;

(2)片內集成了80 kB的存儲器：16 kB字的(24b)的程序存儲器和16kB字(16b)的數據存儲器;

(3)內部有3個(gè)獨立的計算單元：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(wú)偏差舍人;

(4)一個(gè)16b的內部DMA端口(1DMA)，供片內存儲器的高速存取;一個(gè)8b自舉DMA(BDMA)口，用于從自舉程序存儲器中裝載數據和程序;

(5)6個(gè)外部中斷，并且可以設置優(yōu)先級或屏蔽等。

由于A(yíng)DSP2181以上的特點(diǎn)，使得該芯片構成的系統體積小、性能高、成本和功耗低，能較好地實(shí)現語(yǔ)音識別算法

2.2 系統的硬件結構

在構成語(yǔ)音識別電路時(shí)，我們采用了ADSP2181的主從結構設計方式，通過(guò)IDMA口由CPU裝載程序。語(yǔ)音識別系統的硬件結構如圖2所示。
　　

在這種結構中，PC機為主CPU，ADSP2181為從CPU，由PC機通過(guò)IDMA口將程序裝載到ADSP2181的內部存儲器中。PC機總線(xiàn)通過(guò)CPLD譯碼，形成IRD，IWR，IAL，IS等控制信號，與ADSP2181的IDMA口相連。這樣，在A(yíng)DSP2181全速運行時(shí)，主機可以查詢(xún)從機的運行狀態(tài)，可以訪(fǎng)問(wèn)到ADSP2181內部所有的程序存儲器和數據存儲器。這對程序的編譯和調試，以及語(yǔ)音信號的實(shí)時(shí)處理帶來(lái)了極大的方便。