绪论
语音信号处理是一门新兴的边缘学科，它是语音学与数字信号处理两个学科相结合的产物。
语音信号处理的目的是要得到某种语音特征参数以便高效地传输或存储，或者是通过某种处理运算以达到某种用途的要求。
通常认为，语音信息的交换大致上可以分为三类：（1）人与人之间的语言通信：包括语音压缩与编码、语音增强等。（2）第一类人机语言通信问题，指的是机器讲话、人听话的研究，即语音合成。（3）第二类人际语言通信问题，指的是人讲话、机器听话的情况，即语音识别和理解。
自20世纪80年代末期至今，语音合成技术又有了新的进展，特别是1990年提出的基音同步叠加（PSOLA）方法，使基于时域波形拼接方法合成的语音的音色和自然度大大提高。
语音编码的目的就是在保证一定语音质量的前提下，尽可能降低编码比特率，以节省频率资源。
语音编码技术主要有两个努力方向：一是中低速率的语音编码的实用化及如何在实用化过程中进一步提高其抗干扰、抗噪声能力，另一个是如何进一步降低其编码速率。
语音信号的数字模型
人类的语音是由人的发声器官在大脑的控制下的生理运动产生的，人的发声器官由3部分组成：（1）肺和气管产生气源，（2）喉和声带组成声门，（3）由咽腔、口腔、鼻腔组成声道。
肺的发声功能主要是产生压缩气体，通过气管传送到声音生成系统，气管连接着肺和喉，它是肺与声道联系的通道。响度——这是频率和强度级的函数，通常用响度（单位为宋）和响度级（单位为方）来表示。
人耳刚刚能听到的声音强度，称为“听阈”，此时响度级定为零方。
响度与响度级是有区别的，60方响度级比30方响度级的声音要响，但没有响了一倍。响度是刻划数量关系的，2宋响度要比1宋响度的声音响一倍，1宋响度被定义为1kHz纯音在声响级为40dB时（声强为10^-12W/cm^2）的响度。
音高也称基音，物理单位为赫兹，主观感觉的音高单位是美（Mel），当声强级为40dB（或响度级为40方）、频率为1kHz 时，设定的音高为1000美。由发声机理模型图可知，语音生成系统
包含三部分，由声门产生的激励函数
G(z)、由声道产生的调制函数V（z）和
由嘴唇产生的辐射函数R(z)。语音生成
系统的传统函数由这三个函数级联而
成，即：H(z)=G(z)V(z)R(z)
发浊音时，由于声门不断开启和关闭，
产生间隙的脉冲。经仪器测试它类似于
斜三角形的脉冲，也就是说，这时的激
励波是一个以基音为周期的斜三角脉冲
串。
G(z)=
典型的声道模型有两种，即无损声管模
型和共振峰模型，通过两种方法得到的
数字模型本质上没有区别。
当声波通过声道时，受到声腔共振的影
响，在某些频率附近形成谐振，反映在
信号频谱图上，在谐振频率处其谱线包
络产生峰值，一般把它叫做共振峰。
下面的图为浊音的频谱图，具有明显的
蜂起，即为共振峰，一般元音可以有3~5
个共振峰。
例如对成人声道L=17cm长，其共振频
率计算公式为Fi=c(2i-1)/4L i=1,2,3, (i)
共振频率的序号，c=340m/s为声速。
根据随即过程理论，一个零点可以用若
干极点来近似，因此，适当选取极点个
数P，可以用全极点模型即AR（p）过
程来表达语音信号：
H(z)=
语音信号产生的二次元激励模型：
语音信号的短时时域分析
有了语音数据文件后，对语音的预处理
包括：预加重和加窗分帧等。
对输入的数字语音信号进行预加重，其
目的是为了对语音的高频部分进行加
重，去除口唇辐射的影响，增加语音的
高频分辨率，一般通过传递函数为
H(z)=1-αz^-1的一阶FIR高通数字滤波
器来实现预加重，其中，α为预加重系
数，0.9<α<1.0。
进行预加重数字滤波处理后，接下来进
行加床分帧处理。
由于发声器官的惯性运动，可以认为在
一小段时间里（一般为10~30ms）语音
信号近似不变，即语音信号具有短时平
稳性，这样，可以把语音信号分为一些
短段（称为分析帧）来进行处理。
矩形窗的主瓣宽度小于汉明窗，具有较
高的频谱分辨率，但是矩形窗的旁瓣峰
值较大，因此其频谱泄露比较严重，相
比较，虽然汉明窗的主瓣宽度较宽，约
大于矩形窗一倍，但是它的旁瓣衰减较
大，具有更平滑的低通特性。
在确定窗函数后，对语音信号的分帧处
理，实际上就是对各帧进行某种变换或
运算，设这种变换或运算用T[ ]表示，x(n)
为输入语音信号，ω（n）为窗序列，h(n)
是与ω（n）有关的滤波器，则各帧经处
理后的输出可以表示为
Qn=
常见的几种短时处理方法：
1.T[x(m)]=x^2(m)，h(n)=ω^2(n)，Qn对
应于能量。
2.T[x(m)]=|sgn[x(m)]-sgn[x(m-1)]|，h(n)=
ω(n)，Qn对应于平均过零率。
3.T[x(m)]=x(m)x(m+k)，h(n)=ω(n)ω
(n+k)，Qn对应于自相关函数。
定义n时刻某语言信号的短时平均能量
En为：
短时能量的一个主要问题是En对信号电
平值过于敏感，由于需要计算信号样值
的平方和，在定点实现时很容易产生溢
出，为了克服这个缺点，可以定义一个
短时平均幅度函数Mn来衡量语音幅度
的变化。
短时平均过零率是语音信号时域分析中
的一种特征参数，它是指每帧内信号通
过零值的次数。
因此在统计一帧（N点）的短时平均过
零率时，求和后必须要除以2N，这样就
可以将窗函数ω（n）表示为：
短时平均过零率可以用于语音信号清、
浊音的判断，语音产生模型表明，由于
声门波引起了谱的高频跌落，所以浊音
语音能量约集中在3kHz一下，但对于清
音语音，多数能量却是出现在较高的频
率上，所以，如果过零率高，语音信号
就是清音，如果过零率低，语音信号就
是浊音，但有的音，位于浊音和清音的
重叠部分，这时，只根据短时平均过零
率就不可能来明确地判断清、浊音。
自相关函数用于衡量信号自身时间波形
的相似性。
浊音的时间波形呈现出一定的周期性，
波形之间相似性较好，清音的时间波形
呈现出随机噪声的特性，杂乱无章，样
点间的相似性较差。
窗长对浊音的短时自相关有着直接的影
响。一方面，由于语音信号的特性是变化的，因此要求N应尽量小。但是与之相矛盾的另一方面是为了充分反映语音的周期性，又必须选择足够宽的窗，以使得选出的语音段包含两个以上的基音周期，由于基音频率的分布在50~500Hz 的范围内，8kHz采样时对应于16~160点，那么窗长N的选择要求N≥320。
两级判决法采用双门限比较法。
1.第一级判决
①先根据语音短时能量的轮廓选取一个较高的门限T1，进行一次粗判：语音起止点位于该门限与短时能量包络交点所对应的时间间隔之外（即AB段之外）②根据背景噪声的平均能量确定一个较低的门限T2，并从A点往左，从B点往右搜索，分别找到短时能量包络与门限T2相交的两个点C和D，于是CD段就是用双门限方法根据短时能量所判定的语音段。
2.第二级判决
以短时平均过零率为标准，从C点往左和从D点往右搜索，找到短时平均过零率低于某个门限T3的两点E和F，这便是语音段的起止点，门限T3是由背景噪声的平均过零率所确定的。
这里要注意，门限T2、T3都是由背景噪声特性确定的，因此，在进行起止点判决前，通常都要采集若干帧背景噪声并计算其平均短时能量和平均过零率，作为选择T2和T3的依据，当然，T1，T2，T3三个门限值的确定还应当通过多次试验。
基于MATLAB程序实现能量与过零率的端点检测算法步骤如下：
①语音信号x(n)进行分帧处理，每一帧记为si(n),n=1，2，3，……，N，n为离散语音信号时间序列，N为帧长，i表示帧数。
②计算每一帧语音的短时能量，得到语音的短时帧能量：Ei=
③计算每一帧的语音的过零率，得到短时帧过零率：Zi=
其中：
④考察语音的平均能量设置一个较高的门限T1，用以确定语音的开始，然后再根据背景噪声的平均能量确定一个稍低的门限T2，用以确定第一级中的语音结束点，T2=α1En，En为噪声段能量的平均值，完成第一级判决，第二级判决同样根据背景噪声的平均过零率Zn，设置一个门限T3，用于判断语音前端的清音
和后端的尾音，α1，β2为经过大量实
验得到的经验值。
语音信号的短时频域分析
当N固定时，它们就是序列[ω
(n-m)x(n)](?∞≤m≤+∞)的傅里叶变换
或离散傅里叶变换。当ω或k固定时，
它们就是一个卷积，这相当于滤波器的
运算，因此，语音信号的短时频域分析
可以解释为傅里叶变换或滤波器。
采用矩形窗时，基音谐波的各个峰都比
较尖锐，且整个频谱图显得比较破碎（类
似于噪声），这是因为矩形窗的主瓣较
窄，具有较高的频谱分辨率，但它也具
有较高的旁瓣，因而使基音的相邻谐波
之间的干扰比较严重。在相邻谐波间隔
内有时叠加、有时抵消，出现了一种随
机变化的现象，相邻谐波之间的这种严
重“泄露”的现象，抵消了矩形窗主瓣
窄的优点。
综上所述，关于短时谱和移动窗可以得
出以下结论：
①长窗具有较高的频谱分辨率，较低的
时间分辨率，从一个基音周期到另一个
基音周期，共振峰是要发生变化的，这
一点即使从语音波形上也能够看出来，
然而如果采用较长的窗，这种变化便被
模糊了，因为长窗起到了时间上的平均
作用。
②短窗具有较低的频率分辨率，较高的
时间分辨率，采用矩形窗时，能够从短
时频谱中提取出共振峰从一个基音周期
到另一个基音周期所发生的变化，当然，
激励源的谐波的细致结构也从短时频谱
图上消失了。
③窗宽的选择需要这种考虑，短窗具有
较好的时间分辨率，能够提取出语音信
号中的短时变化（这常常是分析的目
的），折损了频谱分辨率。但应注意到，
语音信号的基因周期提取范围很大。因
此，窗宽的选择应当考虑这个因素。
④矩形窗和汉明窗的频谱特性都具有低
通的性质，在截止频率处都比较尖锐，
当其通带都比较窄时（窗越宽，通带越
窄），加窗后得到的频谱能够很好的逼近
短时语音信号的频谱，窗越宽，逼近效
果越好。
要求线性滤波器近似为一个窄带低通滤
波器。
因此可知，若使用汉明窗，近似
带宽为：
其中，Fs是信号x(n)的采样率，因此，
在时间域内要求的采样率为
信号x(n)ω(n-m)的带宽等于N个采样。
的总采样率（SR）等于：
SR=2B·N（采样/秒）
语音信号的同态处理
通过模仿普通线性系统的叠加原理，我
们能定义一类系统，它服从广义叠加原
理，其中加法可由卷积代替，即有：
H[x(n)]=H[x1(n)*x2(n)]=H[x1(n)]*H[x2(n
)]=y1(n)*y2(n)=y(n)。
因此如果一个系统具有上式所表示的性
质，则称为“卷积同态系统”。
卷积同态系统的典范表示如图所示，它
由三部分组成：特征系统D*[ ]、线性系
统L及逆特征系统
第一部分为特征系统D*[ ]，其输入是若
干信号的卷积组合，而输出是若干信号
的加法组合。
第二部分是普通的线性系统，它服从一
般的叠加原理。
第三部分是特征系统D*[ ]的逆系统，它
将信号的加法组合变换回卷积组合。
卷积同态系统的典范表示：
则上式即为信号x(n)的复倒谱的定
义。
倒频谱c(n)为实倒谱，简称为倒谱，即：
复倒谱的重要性质：
1.即使x(n)可以满足因果性，稳定性甚至
持续期有限的条件，一般而言复倒谱也
是非零的，而且在正负n两个方向上都
是无限伸展的。
2.复倒谱是一个有界衰减序列，其界限是
其中，α是的最大绝对
值，而β是一个常数。
3.如果X(z)在单位圆外无极点和零点
（即），则有：
这种信号称为“最小相位”信号，有一个通用的结论：这种序列完全可以用它们的傅里叶变换的实部来表示。
4.对于X（n）在单位圆内没有极点或零点的情形，可以得到与此类似的结论，这种信号称为“最大相位”信号，在此情况下有：
5.如果输入信号为一串冲击信号，它具有如下形式
因而可以容易看出，复倒谱只在Np的各整数倍点上不为零，这意味着也是一个间隔为Np的冲击串。
（浊音信号的激励串在时域和复倒谱域都是周期为Np的脉冲串）
最小相位信号法：是解决相位卷绕的一种比较好的方法，但它有一个限制条件，即被处理的信号x(n)必须是最小相位信号。实际上许多信号就是最小相位信号，或可以看做最小相位信号。
如果x(n)是最小相位信号，则N（n）和D(n)的所有根均在z平面的单位圆内，同时，由上式可知，此时nx(n)的z变换的所有极点【即上式分母N（z）D（z）的根】也均位于z平面的单位圆内。这表明，若x(n)是最小相位信号，则必然是稳定的因果序列。
另外，由Hilbert变换的性质可知，任一因果的复倒谱序列都可以分解为偶对称分量和奇对称分量之和。一个因果序列可由其偶对称分量来恢复，如果引入一个辅导银子g(n)，则：
最小相位法求复倒谱的原理框图：对浊音来说，它的激励脉冲串在时域和
复倒谱域都是间隔为Np的周期性冲激
串，在时域的脉冲串与是相卷积的
关系，各周期之间常常存在混叠，无法
把从信号s(n)中很好的分离出来。但
是，在复倒谱域冲激串与是相加关
系，采用宽度小于Np的复倒谱窗，就可
以去掉激励脉冲，得到的良好估值，
再把它通过逆特征系统就可以求得，
实现解卷。因此这里倒谱窗定义为：
如果要保留激励分量，选择倒谱窗l(n)
为：
其中＜Np。倒谱窗在对数幅度谱域起
平滑作用。
语音信号线性预测分析
作为最有效的语音分析技术之一，线性
预测分析的基本思想是：一个语音取样
的现在值可以用若干个语音取样过去值
的加权线性组合来逼近。在线性组合中
的加权系数成为预测器系数，通过使实
际语音抽样和线性预测抽样之间差值的
平方和达到最小值，能够决定唯一的一
组预测器系数。
为了保证在较好的语音编码质量前提
下，尽量减少编码速率，可设法减小编
码器输入信号的动态范围，线性预测编
码就是利用过于的样值对新样值进行预
测，然后将样值的实际值与其预测值相
减得到一个误差信号，显然误差信号的
动态范围远小于原始语音信号的动态范
围，对误差信号进行量化编码，可大大
减少量化所需的比特数，使编码速率降
低。
设为s(n)的预测值，则有：
上式成为线性预测器，预测器的阶数为p
阶，p阶线性预测器的传递函数为
可见，预测误差e(n)是信号，s(n)通过具
有如下传递函数的系统输出
如图所示，称系统A（z）为LPC误差滤
波器，设计预测误差滤波器A(z)就是求
解预测系数a1，a2，……ap，使得预测
器的误差e( n)在某个预定的准则下最
小，这个过程称为LPC分析。
线性预测的基本问题就是由语音信号直
接求出一组预测系数a1，a2，……ap，
这组预测系数就是被看做语音产生模型
中系统函数H(z)的参数，它使得在一短
段语音波形中均方预测误差最小，理论
上常用的是均方误差的最小准
则，E[·]表示对财务查的平方求数学期
望或平均值。
LPC误差滤波器：
预测误差与信号的过去p个取样值是正
交的，成为正交函数。
语音信号模型：参数有清、浊音判决，
浊语音的基因周期、增益常数G及数字
时变滤波器系数a1，a2，……ap，这些
参数是随时间缓慢变化的。
按其有理式不同，有如下3种信号模型：
①自回归华东平均模型（ARMA模型），
这种模型H(z)既有极点又有零点，是一
种一般的模型，此时模型输出s(n)可由信
号的过去值s(n-i)，i=0,1，……，q来预
测得到。
②自回归信号模型（AR模型），此时H
（z）只有极点没有零点，模型输出s(n)只由过去的信号值s(n-i），i=0,1，……，p线性组合来得到。
③滑动平均模型（MA模型），此时H(z)只有零点没有极点，模型输出s(n)只由模型的输入u(n-l)，l=0,1……，q线性组合来确定。
由声学理论可知，除了鼻音和摩擦音时变声道系统H(z)需用零极点模型ARMA 来模拟，其他的语音均可用全极点AR 模型来模拟。
特普利兹矩阵（自相关求解式）：
经典的方法有两种：
一种是自相关法，该方法假定语音信号序列s(n)在间隔0≤n≤N-1以外为0；这相当于用窗函数从语音序列中截取出选定的序列部分，截取出的序列记为s(0)，s(1)，…s(N-1)。另一种是协方差法，该方法不规定语音信号序列s(n)的长度范围，但是
中n的范围为0≤n≤N-1，这样相当于在此范围内估算R(k)所需要的s(n)是存在的。此外，协方差法需要确定的是信号序列之间的互相关函数，由此组成的协方差方程组系数矩阵已经不具备有Toeplitz矩阵的性质，因此其方程的求解不同于自相关法。由于不需要加窗，协方差法计算精度较自相关法大大提高，但是由于协方差法不具有自相关法系统稳定性的条件，因此在进行线性预测的时候，必须随时判定H(z)的极点位置，并加以修正，才能得到稳定的结果。
利用对称Toeplitz矩阵的性质，自相关求解式可用莱文森-杜兵递推算法求解。
下面对LSP参数的特性归纳如下：
①LSP参数都在单位圆上且满足降序排列的特性。
②与LSP参数对应的LSF都满足升序排列的顺序特性，且P(z)和Q(z)的根相互交替出现，这可使与LSP参数对应的LPC滤波器的稳定性得到保证。因为它保证了在单位圆上，任何时候P(z)和Q(z)不可能同时为零。
③LPS参数都具有相对独立的性质，如果某个特定的LSP参数中只移动其中任何一个线谱频率ωi的位置，那么它所对应的频谱只在ωi附近与原始语音频谱有差异，而在其他LSP频率上则变化很小，这一特性有利于LSP参数的量化和
内插，在对LSP参数进行量化矢量时可
以把码本分裂为几个低维矢量分别进
行，这样不仅大大减少搜索量、存储量
和训练量，又可以使整体质量得以保证。
④LSP参数能够反映声道幅度谱的特点，
在幅度大的地方分布较密，反之较疏。
这样就相当于反映出了幅度谱中的共振
峰特性，因为按照线性预测分析的原理，
语音信号的谱特性可以由LPC模型谱来
估计。
⑤相邻帧LSP参数之间都具有较强的相
关性，便于语音编码时帧间参数的内插。
P(z)和Q(z)的根在单位圆上的分布图：
矢量量化
矢量量化的理论基础是香农的率—失真
理论。率—失真函数R（D）定义为：在
给定的失真D条件下，所能够达到的最
小速率（用每维计算）。
率—失真理论指出，利用矢量量化，编
码性能有可能任一接近率—失真函数，
其方法是增加维数k。
通常把所有N个量化矢量（重构矢量或
恢复矢量）构成的集合{Yi}称为码书或
码本。码书中的矢量成为码字或码矢。
根据上面对量化矢量的描述，我们可以
把量化矢量定义为：
量化矢量是把一个K维模拟矢量
映射为另一个k维量化矢量，其数学表
达式为：Y=Q(X)
式中：X——输入矢量。——信源空间。
——k维欧氏空间。Y——量化矢
量。——输出空间（码字）。Q(·)—
—量化符号。N——码书的大小（即码字
的数目）
矢量量化系统通常可以分解为两个映射
的乘积：Q=αβ。式中，α是编码器，
它是将输入矢量映射为信号符
号集中的一个
元，β是译码器，它是将信道符号
映射为码书中的一个码字Yi，即：
常用的失真测度有如下几种：
①平方失真测度：
②绝对误差失真测度：
此失真测度的主要优点是计算简单，硬
件容易实现。
③加权平方失真测度：
式中：T——矩阵转置符号，W——正定
加权矩阵。
矢量量化原理框图
矢量量化是一种高效的数据压缩技术，
和其他数据压缩技术一样，它除了有失
真以外，还有一个传输速率的问题，即
每一个样值（每维）平均编码所需的比
特数。
矢量量化器的速率定义为：
其中B=log 表示每一个码字的编码
比特数。N——码书的大小。K——维数。
信道中传速速率与矢量量化器速率r
的关系为：
式中：为抽样速率。
语音编码
可变速率编码是近年来出现的新技术，
根据统计，两方通话大约只有40%的时
间是真正有声音的，因此一个自然的想
法是采用通、断状态编码。通状态对应
有声期，采用固定编码速率，断状态对
应无声期，转送极低速率信息（如背景
噪声特征等），甚至不传送任何信息。
可变速率编码主要包括两个算法：一是
语音激活检测（V AD），主要用于确定输
入信号是语音还是背景噪声，其难点在于正确识别出语音段的开始点，确保语音的可懂性，二是舒适噪声的生成（CNG），主要是用于接收端重建背景噪声，其设计必须保证发送端和接收端的同步。
语音质量主观评价方法：
在数字通信中，通常认为MOS分4.0~4.5分为高质量语音通信，达到长途电话网的质量要求，也常称之为网络质量，MOS 评分在3.5分左右时成为通信质量，这时能感觉到重建语音质量有所下降，但是不妨碍正常通话。MOS评分在3.0分以下的常称合成语音质量，这是指一些声码器合成的语音所能达到的质量，它一般具有足够高的可懂性，但自然度及讲话人的确认等方面不够好。
数字电路知识点汇总（东南大学） 第1章 数字逻辑概论 一、进位计数制 1.十进制与二进制数的转换 2.二进制数与十进制数的转换 3.二进制数与16进制数的转换 二、基本逻辑门电路 第2章 逻辑代数 表示逻辑函数的方法，归纳起来有：真值表，函数表达式，卡诺图，逻辑图及波形图等几种。 一、逻辑代数的基本公式和常用公式 1）常量与变量的关系Ａ+0＝Ａ与Ａ=?1Ａ Ａ+1＝1与00=?A A A +＝1与A A ?＝0 2）与普通代数相运算规律 a.交换律：Ａ+Ｂ＝Ｂ+Ａ A B B A ?=? b.结合律：（Ａ+Ｂ）+Ｃ＝Ａ+（Ｂ+Ｃ） )()(C B A C B A ??=?? c.分配律：)(C B A ??＝+?B A C A ? ))()(C A B A C B A ++=?+） 3）逻辑函数的特殊规律 a.同一律：Ａ+Ａ+Ａ
b.摩根定律：B A B A ?=+，B A B A +=? b.关于否定的性质Ａ＝A 二、逻辑函数的基本规则 代入规则 在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量Ａ的地方，都用一个函数Ｌ表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则 例如：C B A C B A ⊕?+⊕? 可令Ｌ＝C B ⊕ 则上式变成L A L A ?+?＝C B A L A ⊕⊕=⊕ 三、逻辑函数的：——公式化简法 公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式 1）合并项法： 利用Ａ+1=+A A 或A B A B A =?=?,将二项合并为一项，合并时可消去一个变量 例如：Ｌ＝B A C C B A C B A C B A =+=+)( 2）吸收法 利用公式A B A A =?+，消去多余的积项，根据代入规则B A ?可以是任何一个复杂的逻辑式 例如 化简函数Ｌ＝E B D A AB ++ 解：先用摩根定理展开：AB ＝B A + 再用吸收法 Ｌ＝E B D A AB ++
1、对模拟信号（一维信号，是时间的函数）进行采样后，就是 离散 信号，再进行幅度量化后就是 数字信号。 2、若线性时不变系统是有因果性，则该系统的单位取样响应序列h(n)应满足的充分必要条件是 当n<0时，h(n)＝0 。 3、序列)(n x 的N 点DFT 是)(n x 的Z 变换在 单位圆 的N 点等间隔采样。 4、)()(5241n R x n R x ==，只有当循环卷积长度L ≥8 时，二者的循环卷积等于线性 卷积。 5、已知系统的单位抽样响应为h(n)，则系统稳定的充要条件是 ()n h n ∞ =-∞ <∞∑ 6、用来计算N ＝16点DFT ，直接计算需要（N 2）16*16＝256_次复乘法，采用基2FFT 算法，需要__(N/2 )×log 2N ＝8×4＝32 次复乘法。 7、无限长单位冲激响应（IIR ）滤波器的基本结构有直接Ⅰ型，直接Ⅱ型，_级联型_和 并联型_四种。 8、IIR 系统的系统函数为)(z H ，分别用直接型，级联型，并联型结构实现，其中 并联型的运算速度最高。 9、数字信号处理的三种基本运算是：延时、乘法、加法 10、两个有限长序列 和 长度分别是 和 ，在做线性卷积后结果长度是 __N 1＋N 2－1_。 11、N=2M 点基2FFT ，共有 M 列蝶形，每列有N/2 个蝶形。 12、线性相位FIR 滤波器的零点分布特点是 互为倒数的共轭对 13、数字信号处理的三种基本运算是： 延时、乘法、加法 14、在利用窗函数法设计FIR 滤波器时，窗函数的窗谱性能指标中最重要的是___过渡带宽___与__阻带最小衰减__。 16、_脉冲响应不变法_设计IIR 滤波器不会产生畸变。 17、用窗口法设计FIR 滤波器时影响滤波器幅频特性质量的主要原因是主瓣使数字滤波器存在过渡带，旁瓣使数字滤波器存在波动，减少阻带衰减。 18、单位脉冲响应分别为 和 的两线性系统相串联，其等效系统函数时域及频域表 达式分别是h(n)=h1(n)*h2(n), =H1(ej ω)×H2(ej ω)。 19、稳定系统的系统函数H(z)的收敛域包括 单位圆 。 20、对于M 点的有限长序列x(n)，频域采样不失真的条件是 频域采样点数N 要大于时域采样点数M 。
数电课程各章重点 第一、二章 逻辑代数基础知识要点 各种进制间的转换，逻辑函数的化简。 一、二进制、十进制、十六进制数之间的转换；二进制数的原码、反码和补码 .8421码 二、逻辑代数的三种基本运算以及5种复合运算的图形符号、表达式和真值表：与、或、非 三、逻辑代数的基本公式和常用公式、基本规则 逻辑代数的基本公式 逻辑代数常用公式： 吸收律：A AB A =+ 消去律：B A B A A +=+ A B A AB =+ 多余项定律：C A AB BC C A AB +=++ 反演定律：B A AB += B A B A ?=+ 基本规则：反演规则和对偶规则，例1-5 四、逻辑函数的三种表示方法及其互相转换 逻辑函数的三种表示方法为：真值表、函数式、逻辑图 会从这三种中任一种推出其它二种，详见例1-7 五、逻辑函数的最小项表示法：最小项的性质；例1-8 六、逻辑函数的化简：要求按步骤解答 1、 利用公式法对逻辑函数进行化简 2、 利用卡诺图对逻辑函数化简 3、 具有约束条件的逻辑函数化简 例1.1 利用公式法化简 BD C D A B A C B A ABCD F ++++=)( 解：BD C D A B A C B A ABCD F ++++=)( 例 利用卡诺图化简逻辑函数 ∑=)107653()(、、、、 m ABCD Y 约束条件为 ∑8)4210(、、、、 m 解：函数Y 的卡诺图如下：
第三章 门电路知识要点 各种门的符号，逻辑功能。 一、三极管开、关状态 1、饱和、截止条件：截止：T be V V <， 饱和：β CS BS B I I i => 2、反相器饱和、截止判断 二、基本门电路及其逻辑符号 与门、或非门、非门、与非门、OC 门、三态门、异或； 传输门、OC/OD 门及三态门的应用 三、门电路的外特性 1、输入端电阻特性：对TTL 门电路而言，输入端通过电阻接地或低电平时，由于输入电流流过该电阻，会在电阻上产生压降，当电阻大于开门电阻时，相当于逻辑高电平。 习题2-7 5、输出低电平负载电流I OL 6、扇出系数N O 一个门电路驱动同类门的最大数目 第四章 组合逻辑电路知识要点 组合逻辑电路的分析、设计，利用集成芯片实现逻辑函数。 （74138, 74151等） 一、组合逻辑电路：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入，与电路原来的状态无关 二、 组合逻辑电路的分析方法（按步骤解题） 三、 若干常用组合逻辑电路 译码器（74LS138） 全加器（真值表分析） 数据选择器（74151和74153） 四、 组合逻辑电路设计方法（按步骤解题） 1、 用门电路设计 2、 用译码器、数据选择器实现 例3.1 试设计一个三位多数表决电路
《数字信号处理》辅导 一、离散时间信号和系统的时域分析 （一） 离散时间信号 （1）基本概念 信号：信号传递信息的函数也是独立变量的函数，这个变量可以是时间、空间位置等。 连续信号：在某个时间区间，除有限间断点外所有瞬时均有确定值。 模拟信号：是连续信号的特例。时间和幅度均连续。 离散信号：时间上不连续，幅度连续。常见离散信号——序列。 数字信号：幅度量化，时间和幅度均不连续。 （2）基本序列（课本第7——10页） 1）单位脉冲序列 1,0()0,0n n n δ=?=?≠? 2）单位阶跃序列 1,0 ()0,0n u n n ≥?=?≤? 3）矩形序列 1,01 ()0,0,N n N R n n n N ≤≤-?=?<≥? 4）实指数序列 ()n a u n 5）正弦序列 0()sin()x n A n ωθ=+ 6）复指数序列 ()j n n x n e e ωσ= （3）周期序列 1）定义：对于序列()x n ，若存在正整数N 使()(),x n x n N n =+-∞<<∞ 则称()x n 为周期序列，记为()x n ，N 为其周期。 注意正弦周期序列周期性的判定（课本第10页） 2）周期序列的表示方法： a.主值区间表示法 b.模N 表示法 3）周期延拓 设()x n 为N 点非周期序列，以周期序列L 对作()x n 无限次移位相加，即可得到周期序列()x n ，即 ()()i x n x n iL ∞ =-∞ = -∑ 当L N ≥时，()()()N x n x n R n = 当L N <时，()()()N x n x n R n ≠ （4）序列的分解 序列共轭对称分解定理：对于任意给定的整数M ，任何序列()x n 都可以分解成关于/2c M =共轭对称的序列()e x n 和共轭反对称的序列()o x n 之和，即
1、三极管的截止条件是V BE ＜0.5V ，截止的特点是I b =I c ≈0；饱和条件是 I b ≥（E C -Vces ）/（β·R C ），饱和的特点是V BE ≈0.7V ，V CE =V CES ≤0.3V 。 2、逻辑常量运算公式 3、逻辑变量、常量运算公式 4、 逻辑代数的基本定律 根据逻辑变量和逻辑运算的基本定义，可得出逻辑代数的基本定律。 ①互非定律: A+A = l ，A ? A = 0 ；1=+A A ，0=?A A ； ②重叠定律（同一定律）：A ? A=A ， A+A=A ； ③反演定律(摩根定律）：A ? B=A+B 9 A+B=A ? B B A B A ?=+，B A B A +=?； ④还原定律: A A = ch2. 1、三种基本逻辑是与、或、非。 2、三态输出门的输出端可以出现高电平、底电平和高阻三种状态。
1、组合电路的特点：电路任意时刻输出状态只取决于该时刻的输入状态，而与该时刻前的电路状态无关。 2、编码器：实现编码的数字电路 3、译码器：实现译码的逻辑电路 4、数据分配器：在数据传输过程中，将某一路数据分配到不同的数据通道上。 5、数据选择器：逻辑功能是在地址选择信号的控制下，从多路数据中选择一路数据作为输出信号。 6、半加器：只考虑两个一位二进制数相加，而不考虑低位进位的运算电路。 7、全加器：实现两个一位二进制数相加的同时，再加上来自低位的进位信号。 8、在数字设备中，数据的传输是大量的，且传输的数据都是由若干位二进制代码0和1组合而成的。 9、奇偶校验电路：能自动检验数据信息传送过程中是否出现误传的逻辑电路。 10、竞争：逻辑门的两个输入信号从不同电平同时向相反电平跳变的现象。 11、公式简化时常用的的基本公式和常用公式有（要记住）： 1）()()C A B A BC A ++=+ 2）B A AB += B A B A +=+ (德.摩根定律） 3）B A B A A +=+ 4）B A AB BC B A AB +=++ 5）AB B A B A B A +=+ B A B A AB B A +=+ 12、逻辑代数的四种表示方法是真值表、函数表达式、卡诺图和逻辑图。 ch4. 1、触发器：具有记忆功能的基本逻辑单元。 2、触发器能接收、保存和输出数码0，1。各类触发器都可以由门电路组成。 3、基本触发器特点 1）有两个稳定状态和两个互补的输出。 2）在输入信号驱动下，能可靠地确定其中任一种状态。 4、基本RS 触发器特性表 -R -S Q -Q 说明 0 1 0 1 置0 1 0 1 0 置1 1 1 0或1 1或0 保持原来状态 0 0 1 1 不正常状态，0信号消失后，触发器状态不定
1·语音信号处理的三大分支：语音合成（说），语音编码（压缩），语音识别（听），语音增强。2·语音是怎样生成的：空气由肺部排入喉部，经过声带进入声道，最后由嘴辐射出声波，这就形成了语音。 3·浊音：发音时声带振动的音称为浊音，它能量高，过零率低。 为周期性斜三角脉冲。清音：声带不振动，能量低过零率高非周期脉冲，可用随机白噪声激励。 4·掩蔽效应：一个声音的听感觉感受受同时存在的另一个声音的影响的现象。 掩蔽效应的应用：它指人耳只对最明显的声音反应敏感，对于不敏感的反应较不敏感，应用此原理人们发明了MP3等压缩的数字音乐格式，只突出记录人耳较为敏感的中频段声音，大大压缩了存储空间。 5·听觉机理：（1）外耳：机械振动，（2）中耳：限幅放大，（3）内耳：耳蜗。 6·语音信号数字模型：1）激励模型、2）声道模型、3）辐射模型。 7·语音生成系统的传递函数： ) ( )z( ) ( ) (z R V z G z H= 8·模型局限性及解决办法： 声道的传输函数具有全极点的性质，这对于元音和大多数辅音来说是比较符合实际的，但对于鼻音和阻塞音来说由于出现了零点，这种模型就不够准确了，一种解决办法是在V(z)中引入若干个零点但这样将使模型复杂化，另一种是适当提高阶数P，使得全极点模型能更好的逼近具有此种零点的传输函数。9·预加重含义：加入一阶高通滤波器。10·预加重处理目的：目的是为了对语音的高频部分进行加重，去除口唇辐射的影响，增加语音的高频分辨率11·预加重处理技术：一般通过传递函数为： z1 1 H(z)- - =α的一阶FIR高通数字滤波器来实现预加重。 12·短时平均能量主要用途： 1）可以作为区分浊音和清音的特征参 数2）在信噪比较高的情况下短时能量 还可以作为区分有声和无声的依据3) 可以作为辅助的特征参数用于语音识 别中。 13常用的窗有两种：一种是矩形窗， 窗函数如下： ? ? ?- ≤ ≤ = 其他 ,0 1 ,1 ) ( N n n ω 可简化为： ∑ - - = - - = n N n m n m x m x z )1 ( |)] 1 ( sgn[ )] ( sgn[ | 2 1 π 另一种是汉明窗，窗函数： ? ? ?≤ ≤ - - = 其他 ,0 )] 1 /( 2[ cos 46 .0 54 .0N n N nπ ω 14·过零率：单位时间内过零的次数。 浊音：过零率低能量高，清音：过零率 高能量高。 15·端点检测目的：从包含语音的一段 信号中确定出语音的起点及结束点。 16·自相关函数： 时域离散确定信号： ∑+∞ -∞ = + = m k m x M x) ( ) ( ) R(k 时域离散随机信号： ∑ - = + + = N N m k m x m x N ) ( ) ( 1 2 1 ) R(k 自相关函数性质：1)对称性： R（K）=R（-K）2）在K=0处为最大值， 即对于所有K来说 )0( |) ( |R K R≤3）对于确定信 号，R（0）对应于能量对于随机信号R （0）对应于平均功率。 17·浊音和清音的短时自相关函数有以 下特点:1)短时自相关函数可以很明显 的反映出浊音信号的周期性 2）清音的短时自相关函数没有周期性， 也不具有明显突出的峰值，其性质类似 于噪声。3）不同的窗对短时自相关函 数结果有一定影响。 18·短时自相关函数（求峰值）两个峰 值之间的距离为周期。短时平均幅度差 函数（求谷值）两个谷值之间的距离为 周期。 19·采用双限门比较的两极判决法：第 一级判决:1)先根据语音短时能量的轮 廓选取一个较高的门限T1进行一次粗 判：语音起止点位于该门限与短时能量 包络交点所对应的时间间隔之外。 2）根据背景噪声的平均能量确定一个 较低的门限T2，并从A点往左、从B 点往右搜索，分别找到短时能量包络与 门限T2相交的两个点C和D，于是CD 段就是双门限方法根据短时能量所判 定的语音段。第二级判决： 以短时平均过零率为标准，从C点往左 和D点往右搜索，找到短时平均过零 率低于某个门限T3的两点E和F，这 便是语音段的起止点。门限T3是由背 景噪声的平均过零率所确定的。 20·当n固定时，它们就是序列 ） ） （m x( m - n ω的傅里叶变 换或离散傅里叶变换。当ω或K固定 时，它们就是一个卷积，相当于滤波器 的运算。 21·基音周期估值的两种方法:第一种 方法：先对语音信号进行低通滤波，在 进行自相关计算。第二种方法，先对语 音信号进行中心削波处理，在进行自相 关计算。 判别基音周期的方法：1·短时自相关 函数法。2·短时平均幅度差函数。 22·线性预测编码就是利用过去的样值 对新样值进行预测，然后将样值的实际 值与预测值相减，得到一个误差信号， 显然误差信号的动态范围远小于原始 语音信号的动态范围，对误差信号的进 行量化编码，可大大减少量化所需的比 特数，使编码速率降低。
第1章数字逻辑概论 一、进位计数制 1.十进制与二进制数的转换 2.二进制数与十进制数的转换 3.二进制数与16进制数的转换 二、基本逻辑门电路 第2章逻辑代数 表示逻辑函数的方法，归纳起来有：真值表，函数表达式，卡诺图，逻辑图及波形图等几种。 一、逻辑代数的基本公式和常用公式 1）常量与变量的关系Ａ+0＝Ａ与Ａ= ?1Ａ Ａ+1＝1与0 ?A 0= A?＝0 A+＝1与A A 2）与普通代数相运算规律 a.交换律：Ａ+Ｂ＝Ｂ+Ａ ? A? = B A B b.结合律：（Ａ+Ｂ）+Ｃ＝Ａ+（Ｂ+Ｃ） A? B ? C ? = ? ) A ( ) B (C c.分配律：) ?＝+ A? (C B A? A C ?B A+ + +） B ? = A )() ) (C A B C 3）逻辑函数的特殊规律 a.同一律：Ａ+Ａ+Ａ b.摩根定律：B A+ B ? A = A B A? = +，B
b.关于否定的性质Ａ＝A 二、逻辑函数的基本规则 代入规则 在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量Ａ的地方，都用一个函数Ｌ表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则 例如：C ? ⊕ ? A⊕ + A C B B 可令Ｌ＝C B⊕ 则上式变成L ?＝C + A A? L = ⊕ ⊕ A⊕ B A L 三、逻辑函数的：——公式化简法 公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与—或表达式 1）合并项法： 利用Ａ+1 A= ? ?, 将二项合并为一项，合并时可消去一个变量 B = A = A或A +A B 例如：Ｌ＝B B C + ( A +) = A= A B C C A C B 2）吸收法 利用公式A A?可以是任何一个复杂的逻辑? +，消去多余的积项，根据代入规则B A B A= 式 例如化简函数Ｌ＝E AB+ + A D B 解：先用摩根定理展开：AB＝B A+再用吸收法 Ｌ＝E AB+ A + B D ＝E + + B A+ B D A ＝) A A+ + D + B ( ) (E B ＝) A A+ D + + 1(E 1( ) B B
说明：平时作业写在作业本上，注意每次作业之间保持一定空白间距。期末随堂考试写在打印纸上。记得抄题目。最后成绩按作业质量与出勤率评定。谢谢合作！ 第1次作业(第1章) 1.语音信号处理的目的是什么？ 2.语音信息的交换大致可以分为哪三类？ 3.语音信号处理的三个主要分支是什么？ 4.画出语音处理过程的结构框图。 第2次作业(第2章) 1.人的发声器官由哪3部分组成？ 2.浊音和清音的发声机理是什么？ 3.画出语音信号产生的二元激励模型。 第3次作业(第3章) 1.语音信号时域分析提取的特征参数主要有哪些？ 2.对语音信号进行预加重的目的是什么？实现预加重的数字滤波器的传递函数是什么？ 3.什么是语音信号的短时平稳性？用图和公式说明语音信号的分帧加窗过程。 4.短时平均能量的定义式？窗长对短时平均能量计算的影响？短时平均能量的主要用 途？ 5.短时平均过零率的定义式？短时平均过零率的用途？ 第4次作业(第3章) 1.短时自相关函数及其修正型的定义式？对比浊音和清音的短时自相关函数特点。 2.什么叫端点检测？阐述利用能量和过零率进行语音端点检测的两级判决法的实现步骤。 3.基于短时自相关法的基音周期估值中，常用的两种削波函数公式是什么？
第5次作业(第4章) 1.写出一帧语音信号的短时傅里叶变换公式()j X eω。观察矩形窗和汉明窗两种窗函数下 n 的短时频谱图有哪些特点？关于短时谱和移动窗可以得出哪些结论？ 2.画出滤波器组相加法实现短时综合的程序流程图。画出短时综合叠接相加法实现流程图。 第6次作业(第5章) 1.什么叫卷积同态系统？写出信号() x n复倒谱和倒谱的定义式。 2.给出倒谱法求基音周期的实现框图。 第7次作业 1.语音编码的目的是什么？按编码方式可分为三种，它们各自特点是什么？(第8章) 2.阐述语音合成的三种方法,并予以比较。(第9章) 3.语音识别系统的分类？语音识别系统的典型组成框图。(第10章) 期末随堂考试 1.语音信号处理主要研究哪几方面的内容？ 2.语音信号的清/浊音有什么区别？清/浊音的AMDF有什么区别？ 3.解释端点检测、基音、共振峰、语谱图 4.短时分析如何“分帧”？画图表示帧长、帧移。 5.简述时间窗长与频率分辨率的关系。 6.简述中心削波自相关法基音检测的原理及优点。为什么要进行后处理？如何后处理？ 7.论述共振峰合成的原理及其在语音合成中的应用。 8.简述同态信号处理在共振峰估计中的作用。 9.语音识别的目的是什么？如何分类？有哪些方法？ 10.列举5 种语音信号处理应用技术或产品。简述其工作原理？
《数字电子技术》复习 一、主要知识点总结和要求 1．数制、编码其及转换：要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421、格雷码之间进行相互转换。 举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421 解：（37.25）10= ( 100101.01 )2= ( 25.4 )16= ( 00110111.00100101 )8421 2．逻辑门电路： (1)基本概念 1）数字电路中晶体管作为开关使用时，是指它的工作状态处于饱和状态和截止状态。 2）门电路典型高电平为3.6 V，典型低电平为0.3 V。 3）门和门具有线与功能。 4）三态门电路的特点、逻辑功能和应用。高阻态、高电平、低电平。5）门电路参数：噪声容限或、扇出系数、平均传输时间。 要求：掌握八种逻辑门电路的逻辑功能；掌握门和门，三态门电路的逻辑功能；能根据输入信号画出各种逻辑门电路的输出波形。 举例2：画出下列电路的输出波形。 解：由逻辑图写出表达式为：，则输出Y见上。3．基本逻辑运算的特点：
与运算：见零为零，全1为1；或运算：见1为1，全零为零； 与非运算：见零为1，全1为零；或非运算：见1为零，全零为1； 异或运算：相异为1，相同为零；同或运算：相同为1，相异为零； 非运算：零变 1， 1 变零； 要求：熟练应用上述逻辑运算。 4. 数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。 ①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。 ②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。 ③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。 ④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。 ⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。 ⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。 要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。
数字语音处理课程报告
语音信号的采集与分析 摘要 语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。其中语音采集和分析仪器的小型化、智能化、数字化以及多功能化的发展越来越快，分析速度较以往也有了大幅度的高。本文简要介绍了语音信号采集与分析的发展史以及语音信号的特征、采集与分析方法，并通过PC机录制自己的一段声音，运用Matlab进行仿真分析，最后加入噪声进行滤波处理，比较滤波前后的变化。 关键词：语音信号，采集与分析，时域，频域 0 引言 通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语言是人类持有的功能．声音是人类常用的工具，是相互传递信息的最主要的手段。因此，语音信号是人们构成思想疏通和感情交流的最主要的途径。并且，由于语言和语音与人的智力活动密切相关，与社会文化和进步紧密相连，所以它具有最大的信息容量和最高的智能水平。现在，人类已开始进入了信息化时代，用现代手段研究语音信号，使人们能更加有效地产生、传输、存储、获取和应用语音信息，这对于促进社会的发展具有十分重要的意义。 让计算机能听懂人类的语言，是人类自计算机诞生以来梦寐以求的想法。随着计算机越来越向便携化方向发展，随着计算环境的日趋复杂化，人们越来越迫切要求摆脱键盘的束缚而代之以语音输人这样便于使用的、自然的、人性化的输人方式。作为高科技应用领域的研究热点，语音信号采集与分析从理论的研究到产品的开发已经走过了几十个春秋并且取得了长足的进步。它正在直接与办公、交通、金融、公安、商业、旅游等行业的语音咨询与管理．工业生产部门的语声控制，电话、电信系统的自动拨号、辅助控制与查询以及医疗卫生和福利事业的生活支援系统等各种实际应用领域相接轨，并且有望成为下一代操作系统和应用程序的用户界面。可见，语音信号采集与分析的研究将是一项极具市场价值和挑战性的工作。我们今天进行这一领域的研究与开拓就是要让语音信号处理技术走人人们的日常生活当中，并不断朝更高目标而努力。 语音信号采集与分析之所以能够那样长期地、深深地吸引广大科学工作者去不断地对其进行研究和探讨，除了它的实用性之外，另一个重要原因是，它始终与当时信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系．并且一起发展。语音信号采集与分析是以语音语言学和数字
2.2.2 组合逻辑电路的分析 1.分析步骤 分析组合逻辑电路一般是根据给出的逻辑电路图,通过分析总结出它的逻辑功能。 当输入不变时,具体的步骤通常如下: ① 根据给定的逻辑电路，写出输出函数的逻辑表达式； ② 逻辑式化简； ③ 根据已化简后的逻辑表达式，列出真值表； ④ 根据逻辑表达式或真值表，判断电路的逻辑功能。 2.2.3 门（SSI ）级组合逻辑电路的设计 1. 设计步骤 用逻辑门设计组合逻辑电路时， 一般需要经过与分析过程相反的以下四个步骤: ① 根据给定的逻辑功能，确定输入与输出信号之 间的逻辑关系； ② 列出待设计电路的真值表，画出卡诺图； ③ 求出函数的最简表达式； ④ 根据最简函数式，画出电路图。 注：在设计组合逻辑电路时，一般常用器件有：与非门?或非门?与或非门?异或门。 通常我们由卡诺图化简得到最简的“与-或”式，当你选定器件后，你存在着转化的问题。 【例3】设计三人表决电路（A 、B 、C ）。每人一个按键，如果同意则按下，不同意则不按。结果用指示灯表示，多数同意时指示灯亮，否则不亮。 第一步 首先指明逻辑符号取“0”、“1”的含义。 三个按键A 、B 、C 按下时为“1”，不按时为“0”。输出是F ，多数赞成时是“1”，否则是“0”。 第二步 根据题意列出逻辑状态表。(1) 若用与或门实现 (2) 若用与非门实现 A B C F CA BC AB F ++=CA BC AB F ++=CA BC AB ++=CA BC AB ??=
2.2.4 逻辑门多余输入端的处理 当设计过程中逻辑门有多余输入端时，一般可按照以下方法进行处理： ① 与门、与非门的多余输入端可接到逻辑1所对应的电平上， 或和使用的“与”输入端接到一起； ② 或门、 或非门的多余输入端可接到逻辑0所对应的电平上， 或和使用的“或”输入端接到一起； ③ 与或非门与项多余输入端的处理方法和与门、与非门相同， 但多余的与项至少应有一个输入端接到逻辑0所对应的电平上， 或完全和使用的与项并联； 2.2.4 逻辑门多余输入端的处理 当设计过程中逻辑门有多余输入端时，一般可按照以下方法进行处理： ① 与门、与非门的多余输入端可接到逻辑1所对应的电平上， 或和使用的“与”输入端接到一起； ② 或门、 或非门的多余输入端可接到逻辑0所对应的电平上， 或和使用的“或”输入端接到一起； ③ 与或非门与项多余输入端的处理方法和与门、与非门相同， 但多余的与项至少应有一个输入端接到逻辑0所对应的电平上， 或完全和使用的与项并联； 2.3.2 模块级电路分析 1. 分析方法 ① 能写出给定逻辑电路的输出逻辑函数表达式时，尽量写出表达式，然后列出真值表，判断电路的逻辑功能； ② 不能写出表达式、但能根据模块的功能及连接方法列出电路的真值表时，尽量列出真值表，从真值表判断电路的逻辑功能； ③ 既不能写出逻辑表达式、也不能列出真值表时，可根据所使用模块的功能及连接方法，通过分析和推理，判断电路的逻辑功能。 2) 卡诺图法 所谓卡诺图法，就是利用卡诺图来确定数据选择器的地址选择变量和数据输入变量，最后得出实现电路。 其实现步骤如下： F
数字电路知识点汇总(东南大学) 第1章数字逻辑概论 一、进位计数制 1. 十进制与二进制数的转换 2?二进制数与十进制数的转换 3.二进制数与16进制数的转换 二、基本逻辑门电路 第2章逻辑代数 表示逻辑函数的方法，归纳起来有：真值表，函数表达式，卡诺图，逻辑图及波形图等几种。 一、逻辑代数的基本公式和常用公式 1) 常量与变量的关系A +0 =人与人1 = A A +1 = 1 与 A 0 = 0 A A = 1 与 A A = 0 2 )与普通代数相运算规律 a. 交换律：A + B = B + A A B 二 B A b. 结合律：(A + B) + C = A + (B + C) (A B) C 二A (B C) C.分配律：A (B C) = A B A C
A B C =(A B)()A C)) 3)逻辑函数的特殊规律 a. 同一律：A + A + A b. 摩根定律：A A B , ~AB=~A B b.关于否定的性质人=A 二、逻辑函数的基本规则 代入规则 在任何一个逻辑等式中，如果将等式两边同时出现某一变量A的地方，都用一个函数L表示，则等式仍然成立，这个规则称为代入规则例如：A B 二 C ? A B 二C 可令L= B二C 则上式变成A L A L = A二L=A二B二C 三、逻辑函数的：一一公式化简法 公式化简法就是利用逻辑函数的基本公式和常用公式化简逻辑 函数，通常，我们将逻辑函数化简为最简的与一或表达式 1) 合并项法： 利用A + A A -1或A ^A B -A，将二项合并为一项，合并时可消去一个变量 例如：L= ABC ABC -AB(C C) = AB 2) 吸收法 利用公式A A ，消去多余的积项，根据代入规则AB可以是任何一个
Digital IC：数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统 第一章引论 1、数字IC芯片制造步骤 设计：前端设计（行为设计、体系结构设计、结构设计）、后端设计（逻辑设计、电路设计、版图设计） 制版：根据版图制作加工用的光刻版 制造：划片：将圆片切割成一个一个的管芯（划片槽） 封装：用金丝把管芯的压焊块（pad）与管壳的引脚相连 测试：测试芯片的工作情况 2、数字IC的设计方法 分层设计思想：每个层次都由下一个层次的若干个模块组成，自顶向下每个层次、每个模块分别进行建模与验证 SoC设计方法：IP模块（硬核（Hardcore)、软核（Softcore)、固核（Firmcore））与设计复用Foundry（代工）、Fabless（芯片设计）、Chipless（IP设计）“三足鼎立”——SoC发展的模式 3、数字IC的质量评价标准（重点：成本、延时、功耗，还有能量啦可靠性啦驱动能力啦之类的） NRE (Non-Recurrent Engineering) 成本 设计时间和投入，掩膜生产，样品生产 一次性成本 Recurrent 成本 工艺制造（silicon processing），封装（packaging），测试（test） 正比于产量 一阶RC网路传播延时：正比于此电路下拉电阻和负载电容所形成的时间常数 功耗：emmmm自己算 4、EDA设计流程 IP设计系统设计（SystemC）模块设计（verilog） 综合 版图设计(.ICC) 电路级设计（.v 基本不可读）综合过程中用到的文件类型(都是synopsys)： 可以相互转化 .db（不可读）.lib（可读） 加了功耗信息
第一章绪论 1.语音信号处理是以语音语言学和数字信号处理为基础而形成的一门涉及面很广的综合性的学科。p1d3 2.语音信号处理的应用技术列举：语音编码、语音识别、语音合成、说话人识别和语种辨识、语音转换和语音隐藏（语音信息伪装、语音数字水印技术）、语音增强等p4d3 3.当前语音信号处理应用的3个主流技术：矢量量化技术、隐马尔可夫模型技术、人工神经网络技术。p4d3 第二章语音信号处理基础知识 1.语音是组成语言的声音，是声音（Acoustic）和语言（Language）的组合体。p5d2 2.语音的基本声学特性包括音色，音调，音强、音长。p7d2 音色：也叫音质，是一种声音区别于另一种声音的基本特征。 音调：是指声音的高低，它取决于声波的频率。 音强：声音的强弱，它由声波的振动幅度决定。 音长：声音的长短，它取决于发音时间的长短。 3. 说话时一次发出的，具有一个响亮的中心，并被明显感觉到的语音片段叫音节（Syllable）。一个音节可以由一个音素（Phoneme）构成，也可以由几个音素构成。音素是语音发音的最小单位。p7d3 4.任何语言都有语音的元音（V owel）和辅音（Consonant）两种音素。p7d3 8.当声带振动发出的声音气流从喉腔、咽腔进入口腔从唇腔出去时，这些声腔完全开放，气流顺利通过，这种音称为元音。p7d3 9.呼出的声流，由于通路的某一部分封闭起来或受到阻碍，气流被阻不能畅通，而克服发音器官的这种阻碍而产生的音素称为辅音。p7d3 7.发辅音时由声带是否振动引起浊音和清音的区别，声带振动的是浊音，声带不振动的是清音。p7d3 8.元音构成音节的主干（因为无论从长度还是能量看，元音在音节中都占主要部分。）p7d3 9.元音的一个重要声学特性是共振峰（Formant）。共振峰参数是区别不同元音的重要参数，它一般包括共振峰频率（Formant Frequency）的位置和频带宽度（Formant Bandwidth）。p7d5 16.人类的声道和鼻道可以看作是非均匀截面的声道管，声道管的谐振频率称为共振峰频率（共振峰）。p7d5 10.汉语音节一般由声母、韵母和声调三部分组成。汉语普通话中有6000多个常用字，每个汉字是一个音节。p10d6 10. 发浊音时，气流通过声门时使声带发生振动，产生准周期激励脉冲串，这个脉冲串的周期就称为基音周期（pitch），其倒数成为基音频率。 11.汉语是一种声调语言，声调的变化就是浊音基音周期（或基音频率）的变化。p14d5 13. 无论是单音节语音还是连续语音，其中浊音段的基因频率是随时间而变化的，基因频率的不同轨迹成为声调。p9d11 14. 当两个响度不同的声音作用于人耳时，响度较高的频率成分的存在会影响到对响度较低的频率成分的感受，使其变得不易察觉，这种现象成为掩蔽效应。 15.语音信号的生成模型可由激励模型、声道模型和辐射模型三个子模型构成，三者是串联（串联/并联）的关系。p21-26 16.语音信号激励模型一般分为浊音激励和清音激励，发浊音时激励模型为脉冲波。p21d6 17.语音信号激励模型一般分为浊音激励和清音激励，发清音时激励信号通常被模拟为随机白噪声。p22d2
绪论：本章介绍数字信号处理课程的基本概念。 0.1信号、系统与信号处理 1.信号及其分类 信号是信息的载体，以某种函数的形式传递信息。这个函数可以是时间域、频率域或其它域，但最基础的域是时域。 分类： 周期信号/非周期信号 确定信号/随机信号 能量信号/功率信号 连续时间信号/离散时间信号/数字信号 按自变量与函数值的取值形式不同分类： 2.系统 系统定义为处理（或变换）信号的物理设备，或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备都称为系统。 3.信号处理 信号处理即是用系统对信号进行某种加工。包括：滤波、分析、变换、综合、压缩、估计、识别等等。所谓“数字信号处理”，就是用数值计算的方法，完成对信号的处理。 0.2 数字信号处理系统的基本组成 数字信号处理就是用数值计算的方法对信号进行变换和处理。不仅应用于数字化信号的处理，而且
也可应用于模拟信号的处理。以下讨论模拟信号数字化处理系统框图。 （1）前置滤波器 将输入信号x a(t)中高于某一频率（称折叠频率，等于抽样频率的一半）的分量加以滤除。 （2）A/D变换器 在A/D变换器中每隔T秒（抽样周期）取出一次x a(t)的幅度，抽样后的信号称为离散信号。在A/D 变换器中的保持电路中进一步变换为若干位码。 （3）数字信号处理器（DSP） （4）D/A变换器 按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n)。由一个二进制码流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。 （5）模拟滤波器 把阶梯波形平滑成预期的模拟信号；以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号y a(t)。 0.3 数字信号处理的特点 （1）灵活性。（2）高精度和高稳定性。（3）便于大规模集成。（4）对数字信号可以存储、运算、系统可以获得高性能指标。 0.4 数字信号处理基本学科分支 数字信号处理（DSP）一般有两层含义，一层是广义的理解，为数字信号处理技术——DigitalSignalProcessing，另一层是狭义的理解，为数字信号处理器——DigitalSignalProcessor。 0.5 课程内容 该课程在本科阶段主要介绍以傅里叶变换为基础的“经典”处理方法，包括：（1）离散傅里叶变换及其快速算法。（2）滤波理论（线性时不变离散时间系统，用于分离相加性组合的信号，要求信号频谱占据不同的频段）。 在研究生阶段相应课程为“现代信号处理”（AdvancedSignalProcessing）。信号对象主要是随机信号，主要内容是自适应滤波（用于分离相加性组合的信号，但频谱占据同一频段）和现代谱估计。 简答题： 1．按自变量与函数值的取值形式是否连续信号可以分成哪四种类型? 2．相对模拟信号处理，数字信号处理主要有哪些优点? 3．数字信号处理系统的基本组成有哪些？
《数字电子技术》知识点 第1章数字逻辑基础 1．数字信号、模拟信号的定义 2．数字电路的分类 3．数制、编码其及转换 要求：能熟练在10进制、2进制、8进制、16进制、8421BCD之间进行相互转换。 举例1：（37.25）10= ( )2= ( )16= ( )8421BCD 解：（37.25）10= (100101.01)2= ( 25.4)16= (00110111.00100101)8421BCD 4．基本逻辑运算的特点 与运算：见零为零，全1为1； 或运算：见1为1，全零为零； 与非运算：见零为1，全1为零； 或非运算：见1为零，全零为1； 异或运算：相异为1，相同为零； 同或运算：相同为1，相异为零； 非运算：零变1，1变零； 要求：熟练应用上述逻辑运算。 5．数字电路逻辑功能的几种表示方法及相互转换。 ①真值表（组合逻辑电路）或状态转换真值表（时序逻辑电路）：是由变量的所有可能取值组合及其对应的函数值所构成的表格。 ②逻辑表达式：是由逻辑变量和与、或、非3种运算符连接起来所构成的式子。 ③卡诺图：是由表示变量的所有可能取值组合的小方格所构成的图形。 ④逻辑图：是由表示逻辑运算的逻辑符号所构成的图形。 ⑤波形图或时序图：是由输入变量的所有可能取值组合的高、低电平及其对应的输出函数值的高、低电平所构成的图形。 ⑥状态图（只有时序电路才有）：描述时序逻辑电路的状态转换关系及转换条件的图形称为状态图。 要求：掌握这五种（对组合逻辑电路）或六种（对时序逻辑电路）方法之间的相互转换。 6．逻辑代数运算的基本规则
①反演规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，原变量换成反变量，反变量换成原变量，那么所得到的表达式就是函数Y 的反函数Y （或称补函数）。这个规则称为反演规则。 ②对偶规则：对于任何一个逻辑表达式Y ，如果将表达式中的所有“·”换成“＋”，“＋”换成“·”，“0”换成“1”，“1”换成“0”，而变量保持不变，则可得到的一个新的函数表达式Y ＇，Y ＇称为函Y 的对偶函数。这个规则称为对偶规则。要求：熟练应用反演规则和对偶规则求逻辑函数的反函数和对偶函数。 举例3：求下列逻辑函数的反函数和对偶函数：E D C B A Y += 解：反函数：))((E D C B A Y +++= 对偶函数：))((E D C B A Y D +++= 7．逻辑函数化简 （1）最小项的定义及应用； （2）二、三、四变量的卡诺图。 要求：熟练掌握逻辑函数的两种化简方法。 ①公式法化简：逻辑函数的公式化简法就是运用逻辑代数的基本公式、定理和规则来化简逻辑函数。 举例4：用公式化简逻辑函数：C B BC A ABC Y ++=1 解：B C B BC C B BC A A C B BC A ABC Y =+=++=++=)(1 举例5：用公式法化简逻辑函数为最简与或式：BC B C A B C A F +++?= 解：BC B B C A BC B C A B C A BC B C A B C A F ++=++=+++=)( C A BC C A BC C A +=++=+= 举例6：用公式法化简逻辑函数为最简与或式：)(A B A ABC A F +++= 解：)(A B A ABC B A F +++= )()(A B A ABC B A +?+= =)()(A B A ABC B A ++?+=)()(B A A ABC B A +?+ =A ABC B A ?+)(=0 ②图形化简：逻辑函数的图形化简法是将逻辑函数用卡诺图来表示，利用卡诺图来化简逻辑函数。（主要适合于3个或4个变量的化简） 举例7：用卡诺图化简逻辑函数：)6,4()7,3,2,0(),,(d m C B A Y ∑+∑= 解：画出卡诺图为 则B C Y += 举例8：已知逻辑函数C B A C B A B A Z ++=，约束条件为0=BC 。用卡诺图化简。
数字信号处理知识点归纳整理 第一章时域离散随机信号的分析 1.1. 引言 实际信号的四种形式: 连续随机信号、时域离散随机信号、幅度离散随机信号和离散随 机序列。本书讨论的是离散随机序列 ()X n ,即幅度和时域都是离散的情况。随机信号相比随机变量多 了时 间因素,时间固定即为随机变量。随机序列就是随时间n 变化的随 机变量序列。 1.2. 时域离散随机信号的统计描述 1.2.1 概率描述 1. 概率分布函数(离散情况) 随机变量 n X ,概率分布函数: ()()n X n n n F x ,n P X x =≤ (1) 2. 概率密度函数(连续情况) 若 n X 连续,概率密度函数: ()()n n X X n n F x,n p x ,n x ?=
? (2) 注意,以上两个表达式都是在固定时刻n 讨论,因此对于随机序列而言,其概率分布函数和概率密度函数都是关于n 的函数。 当讨论随机序列时,应当用二维及多维统计特性。 ()()()()1 21 21 2,,,1 21122,, ,1 2 ,,,1 2 12,1,,2, ,,,,,,1,,2, ,,,1,,2, ,,N N N x X
X N N N N x X X N x X X N N F x x x N P X x X x X x F x x x N p x x x N x x x =≤≤≤?= ??? 1.2.2 数字特征 1. 数学期望 ()()()()n x x n n m n E x n x n p x ,n dx ∞ -∞ ==????? (3) 2. 均方值与方差 均方值: ()()22 n n x n n E X x n p x ,n dx ∞ -∞ ??=??? (4) 方差: ()()()222 2x n x n x n E X m n E X m n σ????=-=-???? (5)