음성신호의 spectral envelope(LPC검색, Cepstrum)

소개

LPC와 Cepstrum 방법을 이용하여 음성 신호의 Spectral Envelope을 분석한다

c 프로그래밍으로 작성하였으며
각 문제에 대한
plot과 C code 그리고 고찰이 첨부되어 있습니다.

목차

목표 :
문제 :
고 찰

본문내용

목표 :
LPC와 Cepstrum 방법을 이용하여 음성 신호의 Spectral Envelope을 분석한다.

문제 :
▪ 입력 신호 “male.raw"에 대하여 각각 Spectral Envelope을 구하고 비교 분석한다
- File Format : 8kHz Sampling, 16-bit mono singed integer
- 첫 320 sample 이용
- 320-sample Hamming Window 적용
window[n] = 0.54-0.46*cos(2*PI/320*n)

▪ 10차 LPC 계수를 구하여 Spectral Envelope을 구한다. 입력 신호의 Spectrum Magnitude와 Spectral Envelop들 동시에 Plot하여 정확한 Envelope이 구하여진 것을 검증한다. 이 때, 두 Plot의 Gain이 다르므로 서로의 Gain을 맞추어 Plot한다.

고 찰
음성신호를 수식적으로 분석하는 방법 중 LPC 검색 방법과 Cepstrum 방법을 통해 음성신호의 spectral envelope 을 찾아 보았다. LPC 검색 방법은 autocorrelation과 Durbin algorithm 등 여러 가지 복잡한 수식이 요구된다. 하지만 Cepstrum은 매우 직관적이면서도 LPC 검색 방법보다 결코 뒤지지 않는 결과를 볼 수 있었다.
LPC 검색 방법으로 spectral envelope을 찾았을 때, 처음에 Gain을 세밀하게 조절하는 방법을 알지 못해 처음에는 spectral envelope이 뒤집혀서 나오거나 거의 보이지 않게 나오는 등 꽤 오랜 시행착오를 겪었다. 하지만 결국 적당한 Gain 조절을 통해 처음보다 비교적 들어맞지만 정확하게 Gain을 조절을 하지 못하여 다소 부정확한 결과를 얻었다.
이에 반해 Cepstrum 방식은 애초에 spectral envelope이 뒤집혀서 나오지도 않았고 Gain도 적당히 몇 번 조절하였더니 거의 정확한 spectral envelope을 얻을 수 있었다.

참고자료

· 없음