_语音信号处理_课程教学改革与实践
语音信号处理实践课程的教学研究与改革
2019年13期博士论坛高教学刊语音信号处理实践课程的教学研究与改革*梁瑞宇，包永强，唐闺臣，王青云（南京工程学院信息与通信工程学院，江苏南京211167）引言随着人工智能领域的飞速发展，语音已经成为一种重要的人机交互手段。
为了让相关专业学生在未来的竞争中更有优势，很多高校都开设了语音信号处理相关课程。
但是，语音信号处理作为信息处理专业的一门重要的专业课，所涉及的理论知识较多，是一门理论性强、实用面广、内容新、难度大的交叉学科。
因此，该课程的设置必然不同于以往其它课程。
目前，各高校开设的语音信号处理的课程主要是理论课和实验课，鲜有高校开设综合性的实践课程，如课程设计，综合实训等。
但是，高等工程教育是培养本科工程技术人才的主要渠道，而最能让学生学习到工程设计知识和锻炼动手能力的实践类课程成为培养工程技术人才的关键环节。
因此，随着工程教育理念的逐步推广，此类课程必然会有逐步增加。
在此背景下，本文结合多年语音信号处理教授经验，提出一种语音信号处理类实践课程的开设方法和建设思路。
课程的目的在于加深学生对语音信号处理知识的理解，开发学生的创新思维，同时锻炼学生科技论文的撰写能力，培养学生的语音信号处理工程项目开发能力。
一、课程设置难点（一）知识面广且关联性强语音信号处理是信号与信息处理方向的一门重要的专业课。
从几十年发展来看，语音信号处理涉及的应用包括语音识别、说话人识别、情感识别、语音增强、声源定位、语音合成、语音编码等。
围绕着这些应用，该课程还会涉及一些相关理论，如矢量量化、隐马尔科夫模型、高斯混合模型，支撑向量机等。
由此可知，其涉及的相关专业课主要包括数字信号处理和信号与线性系统，辅助课程包括C/C++程序设计、高等数学、复变函数等。
因此，如何激发学生的学习兴趣，从枯燥的理论中升华出来，是提升课堂教学质量的关键。
（二）有限课时与工程教育间的矛盾从提升学生的工程实践能力的角度考虑，课设的课题不能简单，需要有一定的工程背景和实用价值。
“语音信号处理”课程教学改革与实践
第一部 分主要介绍语 音信号处理 的基础 知识，包 括语音产 顾性介 绍。 由于声 码器和 混合 编码 是针对 语音 信号而提 出的， 生 的过程、语音信号 的特性、语音产生 的数 字模 型以及语音感 其编码思想 反映了语音 的特性 ，同前两 部分有联 系密切，因而 知，其中重点是语音产生 的数 字模 型。 因为后 续的分析和 处理 将重点放在 声码 器技术及混合 编码 部分。
音 信 号 分析 及 语 音 信 号 处 理 技 术 与应 用 等 三 部 分 ，重 点 是 语 音 但是能够 使学生在 信号与系统的观点 上充分理解 语音产 生的过 信号产生的数学模 型、线性预 测分析 和语音 编码。课 程 的教学 程 ，为 后 续 内容 的 学 习打 下扎 实 的 基 础 。
一
第三部分 是语 音信号 的各种 处理及应用 ，包括基音提取与
共振 峰估值 、语音 编码、语 音识 别、说话人识 别及语 音增强 。 考虑到该专业的后续课 程 中开设有语音 识别选修课 ，我们主要
、
课程教学 内容和方法改革
１ 对教 学内容 合 理 取舍 ．
本课程 内容分为语 音信号处理基 础、语 音信号分析及语音 讲 授 除了语 音 识 别 和 说 话 人 识 别 之 外 的 内 容 。其 中 的语 音 编 码
张 连 海 （９１ ） １７－ ，男，山东菏泽人 ，解放 军信 息工程 大学信 息工程 学院 ，副教 授 ，工学硕 士，主 要研 究方 向 ： 号与信 息处 理 。（ 信 河南 郑州
研究生《现代信号处理》课程教学改革与实践
研究生《现代信号处理》课程教学改革与实践信号处理是将来科技发展的重要分支，它不仅广泛应用于各行各业，而且对保障新技术的安全和可靠性也具有重要作用。
随着科学技术的飞速发展，研究生“现代信号处理”课程教学也应该进行改革和实践。
本文将以“研究生现代信号处理课程教学改革与实践”为标题，探讨研究生信号处理教学的改革与实践。
首先，讨论信号处理课程教学改革方面的内容。
由于科学技术的进步，信号处理技术也在不断发展，研究生现代信号处理课程的教学也必须与时俱进，使其能够满足信号处理技术的发展需求。
因此，应该重新审视和调整教学内容，使其与业界需求保持一致。
具体来说，可以增加基本理论以及最新技术应用内容，以扩充学生的学习空间。
其次，可以进行课程教学结构和方式的改革，加强实践性教学，减少理论性教学。
比如采取主题教学和案例教学等灵活形式，突出实际应用，并根据学生兴趣和特长开发不同的课程等。
接下来，讨论研究生信号处理课程教学的实践内容。
实践是让学生掌握现代信号处理相关技术的关键环节，在实践教学中可以培养学生的团队合作精神和实践能力。
首先，教师可以根据学生的实际水平，结合实践作业和学习内容，要求学生参与各类工程实践，从而实现真正的理论联系实践。
其次，可以采取互动方式，通过小组讨论的方式，激发学生的学习热情，积极思考，增强学生的实践能力。
此外，还可以采取实验实践课程的方式，邀请企业的技术人员来讲课，使学生掌握实际工作中的技术，提升学生的实战能力。
最后，开展实践教学时，还应考虑技术支持等方面的问题。
首先，教师应该制作科学全面的实践教学计划，提供必要的技术支持，确保实践教学顺利进行。
其次，可以与企业或研究机构合作，通过培训班、电子商务等方式，为学生提供设备支持，使学生能够通过实践来学习、掌握信号处理技术。
最后，重视学生的实践反馈，通过调查问卷和讨论等方式，完善信号处理课程的教学内容及管理方式，以提高教学质量。
综上所述，研究生现代信号处理课程的教学改革和实践，可以有效提高学生的学习效果，为学生掌握现代信号处理技术提供有力的技术支持。
对语音信号处理课程改革的探索
1引言语音信号处理课程面向信号与信息处理、电路与系统、通信与电子工程等学科有关专业的高年级学生开设，主要学习语音信号处理的原理、重要应用以及最新研究动态。
经过多年的教学实践，笔者认为有必要对本课程教学改革进行认真总结，发扬成绩，弥补不足，以期取得更大的成效。
2改革的内容改革的总体思路可以概括为“坚持理论教学创新，加强实验环节教学，注重科研联系教学，配合相关学科整合优化”，按照这样的思路，在学时安排、理论教学设计、实验教学设计、学科考核等多方面深化教学改革并实施教学实践。
2.1课程特点本课程的理论性和实践性都很强，其特点是：①要求的数学知识多而且深，如概率统计、随机过程等；②要求掌握的基础知识强，信号与系统、数字信号处理是本课程的理论基础；③与其他学科及应用密切相关，如通信、计算机、人工智能、模式识别、神经网络等。
因为上述特点，学生在初学该课程时，往往对语音信号处理的理论不够理解，更不知如何将各种复杂的算法应用到实际的通信与信息系统中，所以缺乏学习的主动性和积极性，学习效果差。
2.2坚持理论教学创新“语音信号处理”课程的理论教学应力求系统地反映语音信号处理的基本原理与方法，以及该领域的新的研究成果，使之既能满足学生学习的需要，又能反映出近年来国内外某些具有代表性的研究新成果。
因此，理论教学应紧密联系实际，不仅有基础理论，而且还有基本原理和实际系统应用，同时，理论教学方式要有所创新，应结合教学及科研实践的体会，力求以尽可能简明、通俗的方式，深入浅出、通俗易懂地将这门学科的知识教授给学生。
除了理论教学的内容，理论教学的手段也需要不断更新。
运用现代计算机技术和信息技术，改变传统的教学方式，进行课程建设，提高课堂教学效果，增强学习实用性，可以让学生理解和掌握更多的知识点。
例如，在讲授VQ、HMM时会涉及到大量的算法，算法流程用多媒体教学更容易讲明白，学生对图示的流程也易于接受。
另外，在讲语音合成、语音识别的时候完全可以利用软件编程实现，让学生直接感受语音信号处理的应用。
语音信号处理实验的教学改革
语音信号处理实验的教学改革作者：王小兰来源：《科教导刊·电子版》2020年第11期摘要语音信号处理实验是在MATLAB环境下进行的仿真，针对当前语音信号处理实验教学的现状，在此基础上，文章根据语音信号实验教学的实际效果以及综合培养学生的分析仿真编程能力，对实验内容增加了语音信号处理的时域分析实验，能让学生实际看到或者听到语音信号处理的相关结果与图谱，对实验进行了探索性的实践改革。
关键词语音信号实验教学改革中图分类号：G642 文献标识码：A随着AI人工智能的高速发展，已经不再局限于人与人之间的沟通，智能领域和人机对话也开始进行语言交互。
众所周知，人机交互是人工智能领域不可或缺的组成部分，人机交互能完成的前提条件是可进行基本的语音识别与合成，而实现语音识别与合成的基础学科是语音信号处理，它是一门新兴的边缘学科，是语音学与数字信号处理两个学科相结合的产物。
语音信号处理的发展依赖于人工智能等学科的发展，而语音信号处理技术的进步也会促进人工智能等领域的进步。
俨然，语音信号处理已成为科学研究领域的研究热点。
语音信号处理是以语音语言学和数字信号处理等为基础的涉及面很广的交叉学科，同时也是一个跨学科的综合性应用研究领域，研究涉及到一系列前沿课题。
语音信号处理以语音为研究对象，涉及语言学、生理学、心理学、人工智能和模式识别等多项研究领域，主要内容包括语音的识别与合成、语音编码以及说话人的识别等。
目前高校中的语音信号处理课程主要从基础理论、算法实现及实际应用等几个方面来展开教学。
由于该课程的理论涵盖面广、理论与概念相对抽象、数学公式推导较多，学生学习理论知识会显得枯燥难懂，因此，课程理论和实际应用的有机结合就显得尤为关键。
实践环节对于理论的理解与掌握起着主导作用，因此，语音信号处理实验也是一项重要的教学环节，实验课程的开设与改革是一个值得探索的课题。
1语音信号处理实验教学现状1.1基础验证性实验该实验教学的研究与改进是根据实际的理论教学现状和教学效果进行的，现在的语音信号处理实验主要是基于MATLAB的仿真实验，理论课时有40学时，实验共有3个实验，总计8个学时。
语音信号处理 课程教学大纲
语音信号处理课程教学大纲课程编码：08052课程名称：语音信号处理Speech Signal Processing先修课程：电子技术基础、数字信号处理、信号与系统总学时：40 （授课学时：34 上机学时：4 实验学时：2）一、课程的性质和任务本课程是通信、电子信息类的一门重要的专业选修课。
《语音信号处理》是计算机信息处理的一个重要分支，其发展十分迅速，它包含着众多新思想、新技术、新器件、新应用。
它主要介绍的内容是语音学基础知识、语音信号处理四大分支--语音识别、说话人识别、语音合成和语音编码，通过该门课程的学习，可以对数字语音信号处理的基本理论和方法有一个较为系统的掌握。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配1．语音学概要、语音处理基础理论（8学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音学基本知识、语音产生机制及语音处理基础理论。
重点与难点：语音产生机制、语音信号的特点和语音信号的源滤波模型。
2．语音信号的时域处理方法（2学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音信号的时域处理方法，掌握短时能量测量方法及基音频率分析方法，熟悉短时自相关的计算、短时平均过零率及端点检测方法。
重点与难点：基音频率分析方法、短时平均过零率。
3．语音信号的频域处理方法（4学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音信号的频域处理方法，掌握短时付氏变换的基本理论及其性质、语音信号的加窗处理及其效应。
重点与难点：短时付氏变换的基本理论及其性质。
4．语音编码（6学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音编码的基本方法及有关标准，熟悉常用语音编码方法，如波形编码、源编码、线性预测编码。
重点与难点：波形编码、线性预测编码。
5．语音识别（6学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音识别的基本问题，熟悉隔离字的识别方法、语者识别方法，掌握模式匹配识别方法，了解语音的HMM模型。
重点与难点：语音识别的基本问题、模式匹配识别方法。
6．语音合成（4学时）基本要求：通过学习，使学生了解语音合成的基本过程，熟悉语音合成系统的基本构成，掌握文语转换的波形合成方法。
基于语音信号的数字信号处理课程实验教学改革
总 第 ２ ２ １ 期
实验教学与课程建设
中 围现代教唷装 备
Ｓ Ｃ Ｓ Ｎ Ｎ １ １ ６ ７ ２ — １ ４ ３ ８ ４９ ９４ ／ ＂ Ｉ ＂
－
基于语音信号的数字信号处理课程实验教学改革
林 剑 辉
北京林业大学工学院 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３
摘 要 ：针对 当前数 字信 号处理课程 中存在 的 问题 ，探索对 实验 内容 ，实验环 节设计 以及实验考核方式 的改革，通过 引入
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｆｏｃ ｕｓ ｏｎ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｂｌ ｅ ｍ ｏｆ ｅ ｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ａ ｃ ｈｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｄｉ ｇｉ ｔ ａ ｌ Ｓｉ ｇｎ ａ ｌ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ ，ｔ ｈｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｍ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｄｉ ｎ ｇ ｅ ｘｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｃ ｏ ｎｔ ｅ ｎ ｔ ，
ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｔ ｅ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ， ｉ ｔ ｗｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ ’ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ｎｄ ａ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｃ ｏ ｕ ｒ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｄｉ ｇ ｉ ａｌ ｔ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ ．
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信号分析与处理实验课程思政教学改革实践
信号分析与处理实验课程思政教学改革实践信号分析与处理实验课程思政教学改革实践随着教育改革不断深入，高校的思政教育也逐渐受到重视。
作为工科专业的一门实践课程，信号分析与处理实验课程也不能例外。
为了使这门实践课程更好地融入思政教育，我们进行了一系列的教学改革实践。
一、教学目标的重新定位信号分析与处理实验课程原本注重学生对信号分析与处理的基本概念和技能的掌握。
然而，在改革之前，我们意识到这门课程也具有丰富的思想内涵。
因此，我们将目标重新定位为培养学生的创新思维、团队合作能力和实践能力。
通过实践操作的过程，学生将能够自主思考，通过团队合作来解决实际问题，提高他们的创新意识和能力。
二、引入案例教学为了使学生更好地理解信号分析与处理的实际应用，我们引入了案例教学。
在课堂上，我们讲解了一些典型的实际案例，并引导学生讨论如何通过信号分析和处理技术解决相关问题。
通过实践操控实验设备，学生能够亲自体会到数据采集和信号处理的过程，更好地理解课程中的理论知识。
三、团队合作实践为了培养学生的团队合作精神和实践能力，我们将实验课程设计为小组协作的形式。
学生分成小组，每个小组负责完成一个完整的信号分析与处理实验项目。
在这个过程中，学生将亲自分工，共同协作实施实验、数据采集和数据处理。
通过团队的合作互助，学生不仅能够学习到知识，还能提高他们的团队合作能力。
四、实践课程与社会实际的结合为了使课程真正贴近社会实际，我们积极与科研机构和企业进行合作。
在实验课程中，我们邀请相关领域的专家来给学生讲解实际问题，并指导学生进行解决方案的设计和实施。
通过与实际案例的结合，学生能够更好地理解信号分析与处理的重要性，并且能够将课堂所学知识应用到解决实际问题上。
五、定期评估和反馈课程改革实践过程中，我们定期组织学生进行课程评估。
通过学生的反馈和建议，我们能够及时了解到他们对课程的理解和反应。
同时，我们也会根据学生的评估结果，针对问题进行改进和调整，以使课程不断适应学生的需求和发展。
“语音信号处理”课程的教学改革
3科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFO RM TI ON 2008NO .28SC I EN CE &TECH NO LOG Y I N FOR M A TI O N 科技教育“语音信号处理”是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。
它是在多门学科基础上发展起来的综合性技术,涉及到语音学、语言学、生理学及认知科学、数字信号处理、模式识别和人工智能等许多学科领域[1]。
近年来随着科学技术的发展,语音这一人类最重要、最方便的交换信息的形式成为了人们研究的热点。
为了满足人们对此的需求,结合学校所办专业的实际情况,我们开设了“语音信号处理”课程并进行了一些有益的改革尝试。
1课程体系结构的改革“语音信号处理”是以“数字信号处理”为基础的,所以两门课程应该是先后串行开设而不能并行开设,且一定要先给学生讲授“数字信号处理”。
我们曾经尝试过两门课程同时开课,从课堂教学效果和学生的学习效果上来看不尽如人意。
因为在“数字信号处理”课程中详细讲述了一些基础理论与信号处理的方法,是把信号处理方法作为重点的,但“语音信号处理”中是直接把方法拿来用的。
例如“数字信号处理”中介绍的DFT 、数字滤波器等知识,在“语音信号处理”中是直接应用的,像短时频谱分析、语音信号生成的数学模型等。
在并行授课的过程中,可能信号处理方法还没介绍,在语音信号分析中就要用到该方法了,如果简单讲该方法,学生不理解;详细讲学时又不够,而且在“数字信号处理”中还要再讲,所以造成学生接受知识上的一种困惑。
综上所述,还是先讲基础“数字信号处理”,再讲“语音信号处理”更合适。
2教学内容的调整“语音信号处理”课程内容主要分三大部分:语音信号分析,识别技术,语音应用。
第一部分为语音信号分析,主要从时域、频域、倒谱域对语音信号进行预处理,时频域利用前面“数字信号处理”里面讲授的方法即可,但倒谱域是新内容,应重点介绍。
信号处理课程群专业课“语音信号处理”的改革实践_1.doc
信号处理课程群专业课“语音信号处理”的改革实践
2020年4月
信号处理课程群专业课“语音信号处理”的改革实践本文关键词：信号处理，专业课，语音，实践，课程
信号处理课程群专业课“语音信号处理”的改革实践本文简介：摘要：结合中国矿业大学信号处理课程群的建设，介绍了其中的专业课程“语音信号处理”的教学改革。
首先说明了“语音信号处理”在课程群中的地位，然后从理论教学方法、实践教学环节及教学网站的研制与应用等几个方面阐述了教学改革的思路和内容。
该课程的教学改革对课程群建设起到了非常重要的作用。
关键词：语音信号处
信号处理课程群专业课“语音信号处理”的改革实践本文内容：
摘要：结合中国矿业大学信号处理课程群的建设，介绍了其中的专业课程“语音信号处理”的教学改革。
首先说明了“语音信号处理”在课程群中的地位，然后从理论教学方法、实践教学环节及教学网站的研制与应用等几个方面阐述了教学改革的思路和内容。
该课程的教学改革对课程群建设起到了非常重要的作用。
1
关键词：语音信号处理；信号处理课程群；理论教学方法
作者简介：王艳芬（1962-），女，江苏徐州人，中国矿业大学信息与电气工程学院，教授；刘卫东（1976-），男，山东东营人，中国矿业大学信息与电气工程学院，副教授。
（江苏徐州221116）
基金项目：本文系江苏省高等教育教改研究立项课题（项目编号：2011JSJG273）、教育部第六批国家特色专业建设项目（项目编号：TS1Z293）、中国矿业大学课程建设与教学改革项目（项目编号：201208）的研究成果之一。
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）07-0075-02
2。
“语音信号处理”课程改革与实践
ｓ ｂ ｅ ｔｃ ｎ ｏ ｍｉｙ ｕ ｊｃ ｏ ｆ ｒ ｔ ．Ｄｉｃ ｓ ｓａｓ ｄ ｃ ｏ ｄｎ ｏｓ ｍｅｅ ａ ｌｓ ｓ ｕ ｓｉ ｌｏ ｍａ ｅａ ｃ ｒ ｉｇｔ ｏ ｘ ｍｐｅ ．Ａｔｌｓ ，ｉ ｐ ｉ ｔ ｕ ｏ ｒ ｂｅ ａ ｔ ｔ ｏｎ ｓｏ ｔ ｍｅｐ ｏ ｌｍｓ ｓ
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ＺＨ Ａｏ Ｌｉ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅ ｒｎ Ｓ ｕｈ ａ ｔ ｎ ｖ ｒｉ Ｓ ｈ ｏ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｃｅ ｅａ ｄ Ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ； ｏ ｔｅ ｓ Ｕ ｉ ｅ ｓ ｙ；Ｎａ ｊｎ １ ０ ６ Ｃ ｉ ａ ｏ ｏ ｎ ｔ ｎ ｉｇ ２ ０ ９ ， ｈ ｎ ）
见， 积极 进行 教学 改革 ， 助学 生理解 与掌握 课程 中 帮 的原理 和分析 方法 ， 高 学生 综 合 应 用所 学 知 识解 提
决实 际问题 的能力 ， 为重 要 。 尤
２ ）坚持 理论 教学创 新
深 化教学 改革 并实施 教学实 践 。
１ ）课 程 特 点
收 稿 日期 ：０ ９０ —２ 修 回 日期 ：０ ００— １ ２０ —１２ ； ２ １—５２ 作者简介 ： 赵
关键 词 ： 音 信 号 处理 ； 革 ； 语 改 实践
中 图分 类 号 ： ４ ３ ０ Ｇ ２．７
文献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ８０ ８ （０ ０ ０—０ ６０ １ ０—６ ６ ２ １ ）４０ ２—２
谈专业选修课教学——以语音信号处理为例
关键 词 专业 选修课 ；教学 ；实验 ；考核 中图 分类号 ：Ｇ ５ ６２ 文献标 识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ７ ８ Ｘ ２ １ ） ４ ０ ４ — ２ ６ １４ ９ （０ ０ ２ — ０ ０ ０
１１学生 对专业 选修课 认识不够 ．
中的 应用 （ 如公交车上的报站系统用的是课程中的语音合成
技 术 ，能够对 话 的玩 具娃 娃用 的是课程 中的语音识 别 、注 课程 的内容 ，而是更 多地 合成 技术 ），从 一开 始就 让学生 就认识 到这 门课程 的实用价
ｍ ｔ ｄ ｅ ｈｏ ．
Ｋ ｙ ｗ ｄ ｓ ｃ ａｌ ｚ ｄ ｅ ｏｒ ｓ ｐｅ １ １ ｅ ｅ１ ｃ ｖ ｃ ｕ ｅ： ｔ ａｃ １ ｇ： ｅ ｐ ｒｉ ｎｔｉ ｓｓ ｓ ｅ ｅ ｔｉ ｅ ｏ ｒｓ ｅ ｈｎ ｘ ｅ ｍｅ ａ ｅｓ ｍ ｎｔ
Ａｕ ｈ ’ Ｓ ｄ ｅｓ Ｓ ｈ ｌ ｆ ｈ ｉ ｓ ｎ Ｅｌ ｃ ｒ ｎｉ Ｅ ｇｉ ｅ ｒｉ ｇ Ｘ ｈｏ Ｎ ｒ ｌ ｎｉ ｒ ｔ ， Ｘ ｚ ｏ ｔ ｏｒ ａ ｄｒ ｓ ｃ ｏｏ ｏ Ｐ ｙｓ ｃ ａ ｄ ｅ ｔ ｏ ｃ ｎ ｎ ｅ ｎ ， ｕｚ ｕ ｏ ｍａ Ｕ ｖｅ ｓｉ ｙ ｕ ｈ ｕ，
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《语音信号处理》课程改革
Ｃ ｍｐ ｔ Ｋ ｏ ｌ ｇ ｎ ｅ ｈ ｏ ｇ ｇ ￣ ｉ 与技术 ｏ ｕ ｒ ｎ ｗｅ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ￣ Ｍ ｌ， ｅ ｄ ｏ ｑ
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《 语音信号处理》 课程改革
为 电子 信 息 专 业 高 年 级 学生 提 供 一 个 将 运 用 知 识 实 践 的 平 台 ． 程 的 开设 将 将 有 利 于教 学 质 量 的提 高 ， 证 教 学 课 保
过 程 更 加 有 效 地 进 行 ，有 效 帮 助 学 生 进 行 学 科 知 识 的 整
合 ， 立 合 理 的知 识 体 系 框 架 ， 过 对 语 音 信 号 处 理 的学 建 通 习 与 运 用 ， 更 加 有 效 的 回 答 ： 为 什 么 要 学 ？ 学 了有 什 么 将 “
所 学课 程 的一 个 合 理 有 效 的整 合 ． 的 开设 为学 生 从 理论 学 习 到 实 践 的 接 合 提 供 了 一个 极 好 的 平 台 ， 时 也 为 学 生 毕 业 实 习 提 供 它 同
了 必要 的支 持 但 由 于 该课 程 的 理论 性 和实 践 性 都 很 强 ， 求 学 生 有 较 强 的数 学 知 识 如 概 率 统 计 、 机 过 程 和 专 业 基 础 知识 如信 号 要 随 与 系统 、 字 信号 处 理 的 理论 基 础 ； 涉 及其 它 学 科 知 识 如 模 式 识 别 、 工 智 能 等 。 在 教 学 过 程 中 ， 数 并 人 出现 了一 些 亟待 解 决 的 问题 ， 如
＂语音信号处理＂课程教学改革探索
摘要 ： 结合 南通大学课 程开设的实际情况， 介绍 了 “ 语音信号处理” 课 程改革和优 化的总体思路 ， 从授 课学时调 整、 理论 教学设
计、 实验教学环节、 科研联 系教学等多方面进行了 探 索与实践。 该课 程的教 学改革对学生 良好 的实践能力和初步的科研能力培养起到了
非 常 重要 的作 用。
“ 语音信号处 理” 是南通大学 （ 以下简 称 “ 我校”） 电气信 息类 各专业 四年 级学 生选修的一门专业课 程 ， 是研究用数字 信
号 处理 技术 对语 音信号 进行 处理 的一 门学 科 。 原教学 计 划中 该 课程 总学 时数 为２ ８ （ 理论教学 ） ＋ ４（ 实验教学 ） ， 教材选用机
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２ ｏ １ ３ 年 第 ３ ５ 期
“ 语 音信 号处理 ＂ 课程教 学改革探 索
王 伟 曾 凤 章国安ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ袁红林
入 理 解线 性 预测模 型 与语 音 生成 模 型的等 效性 。同时 ， 通 过 对前 面所学 知识 的总结 ， 还单 独对基音 周期估 计 和共振 峰估 计的内容进行 了介绍 ， 并 引导学生完 成相关算法 的改 进方案 。 对于教材 中的第二 ＝ 三 部分 内容 “ 语 音信号处 理的各种应 用”， 没 有将 其作 为课堂 讲 授 内容 ， 而是将其设 立 为本科 毕业设 计 的
准傅 里叶变换 的联 系， 重点掌握窗 的类 型和宽度选取 。 对 于倒 谱 分析 和线性 预测 分析 而言 ， 其共 同的作用 都是 对语 音 信号 进行 解卷 ， 但倒谱 分析使 用的是 同态处 理技术 ， 需要 重点掌握 其解 卷过 程； 而线性预测 分析是通过估计其预 测系数 ， 则 要深
语音信号处理实验报告
一、实验目的1. 理解语音信号处理的基本原理和流程。
2. 掌握语音信号的采集、预处理、特征提取和识别等关键技术。
3. 提高实际操作能力，运用所学知识解决实际问题。
二、实验原理语音信号处理是指对语音信号进行采集、预处理、特征提取、识别和合成等操作，使其能够应用于语音识别、语音合成、语音增强、语音编码等领域。
实验主要包括以下步骤：1. 语音信号的采集：使用麦克风等设备采集语音信号，并将其转换为数字信号。
2. 语音信号的预处理：对采集到的语音信号进行降噪、去噪、归一化等操作，提高信号质量。
3. 语音信号的特征提取：提取语音信号中的关键特征，如频率、幅度、倒谱等，为后续处理提供依据。
4. 语音信号的识别：根据提取的特征，使用语音识别算法对语音信号进行识别。
5. 语音信号的合成：根据识别结果，合成相应的语音信号。
三、实验步骤1. 语音信号的采集使用麦克风采集一段语音信号，并将其保存为.wav文件。
2. 语音信号的预处理使用MATLAB软件对采集到的语音信号进行预处理，包括：（1）降噪：使用谱减法、噪声抑制等算法对语音信号进行降噪。
（2）去噪：去除语音信号中的杂音、干扰等。
（3）归一化：将语音信号的幅度归一化到相同的水平。
3. 语音信号的特征提取使用MATLAB软件对预处理后的语音信号进行特征提取，包括：（1）频率分析：计算语音信号的频谱，提取频率特征。
（2）幅度分析：计算语音信号的幅度，提取幅度特征。
（3）倒谱分析：计算语音信号的倒谱，提取倒谱特征。
4. 语音信号的识别使用MATLAB软件中的语音识别工具箱，对提取的特征进行识别，识别结果如下：（1）将语音信号分为浊音和清音。
（2）识别语音信号的音素和音节。
5. 语音信号的合成根据识别结果，使用MATLAB软件中的语音合成工具箱，合成相应的语音信号。
四、实验结果与分析1. 语音信号的采集采集到的语音信号如图1所示。
图1 语音信号的波形图2. 语音信号的预处理预处理后的语音信号如图2所示。
语音信号处理课程实验教学大纲
《语音信号处理》课程实验教学大纲课程编号： 13006430 一、实验教学的目的通过实验，加深对语音信号处理基本概念的理解，学习语音信号处理的编程和处理方法。
二、实验教学任务1、掌握VC编程方法处理语音信号。
2、掌握改变参数对语音信号处理的差别。
三、具体实验项目名称、学时分配、适用专业及实验性质四、单项实验的内容、要求实验内容：实验一：语音信号的低通滤波和短时分析综合实验。
1.给出语音信号，要求设计一个低通滤波器，带宽为采样频率的四分之一，求输出信号；2.辨别原始语音信号与滤波器输出信号有何区别，说明原因；3.改变滤波器带宽，重复滤波实验，辨别语音信号的变化，说明原因；4.利用矩形窗和汉明窗对语音信号进行短时傅立叶分析，绘制语谱图并估计基音周期，分析两种窗函数对基音估计的影响；5.改变窗口长度，重复上一步，说明窗口长度对基音估计的影响。
实验二：语音信号的同态滤波综合实验。
1.给出语音信号，要求设计一个卷积同态系统，对声源和声道冲激响应进行有效分离；2.绘制语音信号的复倒谱，并利用复倒谱对语音信号进行基音估计；3.利用短时自相关函数进行基音估计，并与前者相比较，说明两种方法的优缺点。
实验三：语音信号的线性预测。
1. 声道传输函数建模：根据给出语音信号设计线性预测滤波器，求最佳预测系数；2 .利用自相关法对语音信号进行线性预测分析，求声道传输函数共振峰。
实验要求：1．正确使编程软件。
2．学会改变参数对语音信号处理的影响。
五、实验教材或讲义名称理论课程教材六、实验考核标准1、课程实验（占用课程总学时）6学时，考核成绩占总课程成绩的30%。
2、考核标准1）每次实验前应提交预习报告，明确实验目的，了解实验内容。
2）实验中遵守实验纪律，听从老师指导，爱护仪器设备，遵守操作规程。
3）课程实验完成时，应对学生实验技能进行检查，提出问题能说明清楚。
4）实验报告应及时完成，字要整洁、图表要规范，记录和处理的数据应准确。
语音信号处理实验教学的改革与探索
随着信息处理 技术 的不断发展和进步 ， 语音信号处理 短时过零率高， 浊音过零率低 。 如图１ 所示， 短时相关函数可 这 门课 程已经在很 多工科 院校 陆续开设 ， 该门课程 的开设 以看 出， 浊音存 在基音周期， 其周期是 自相关函数峰值之 间 为学生掌握相关语音信号处理 的理论与技 术， 培养 语音信 的时问差 ， 而清音不存 在基音周期。 这样就能清晰理解相关 号处理方 而的应用技 能， 并进 一步扩 大就 业面作了铺垫 ， 另外， 该 门课程 的开 设为部分 学生在研究生 阶段 的语音信 号处理学 爿打下 良好的基础 ， 为学生探索新 的科 技提 供了
一
ｌ一
第２ １ 期
ＮＯ． ２１
无线 互联 科技 ・ 通 信 观 察
Ｎｏｖｅ ｒ ｎｂｅｒ，２０１ ６
掌握算法在Ｄ Ｓ 吐 的编程和下载 调试， 实现 算法 ， 主要是倒谱计算 以及Ｌ Ｐ Ｃ 线性预测系数 的计算， 对线 算法的基础上 ， 语音信 号的采集 、 处理、 回声等 算法 编程和 下载 调试 的研 性预测系数的计算实现 自主编程 ， 最终实现Ｌ Ｐ Ｃ ｛ Ｎ谱法基音
不 断探 索 的议题 。
１ 当前语音实验教学现状 １ ． １基础验 证性 实验
图１清浊音的短时相关函数
该实验 教学的研 究与改进是根据实际的理 论教学现状 和 教 学 效 粜进 行 的 ， 现 在 的 语 音信 号 处 理 实 验 主 要 是 基 于 号进行频域谱相减处理， 根据语音信号的短时平稳特性 ， 以 ＭＡ Ｔ Ｌ ＡＢ的仿真实验 ， 理论课时有３ ２ 学时， 实验共有３ 个实 及 人 耳 感 知对 语 音 频 谱 分 量 的相 位 不 敏 感 的特 性 ， 对 其 加
[优选]“语音信号处理”课程教学改革探索
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“语音信号处理”课程教学改革探索“语音信号处理”是南通大学(以下简称“我校”)电气信息类各专业四年级学生选修的一门专业课程,是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科。
原教学计划中该课程总学时数为28(理论教学)+4(实验教学),教材选用机械工业出版社出版,赵力编著的《语音信号处理》(第2版)。
[1]该教材内容主要涉及三部分内容:语音信号处理的一些基础知识、语音信号的各种分析.方法和处理技术以及语音信号处理的各种应用等。
要求学生重点掌握时频域分析.、倒谱分析.、线性预测分析.、矢量量化技术和隐马尔可夫模型等分析.方法,为今后的科研工作和开发工作打下良好基础。
本课程具有很强的理论性和实践性,课程内容多,与前修课关系密切而且要求有比较好的数学基础。
又因为在教学计划中是大四的课程,加上学生对选修课程重视不够且讲授学时较少,大部分学生学习起来比较困难。
[2-5]为了能够在有限的学时内使学生了解和掌握语音信号的各种分析.和处理方法,笔者在授课学时调整、理论教学设计、实验教学环节、科研联系教学等多方面深化教学改革并实施教学实践。
一、改革的思路和内容1.授课学时调整“语音信号处理”这门课在教学计划中是安排在大四的第一学期(前8周完成),之后学生就要开始其毕业设计工作。
毕业设计是学生学习能力和实践能力的综合体现,故在“语音信号处理”课程教学改革中可考虑增加实验学时(占总学时的三分之一左右),让学生有足够的实验机会去实践课程的重要知识点,使其初步掌握应用所学知识来分析.、解决实际问题的能力,从而培养学生的创新精神和实践能力。
2.理论教学设计由于受理论教学课时的限制(占总学时的三分之二左右),“语音信号处理”课程主要讲授教材的前两部分内容。
其中第一部分简要介绍语音信号处理的基础知识,重点讲解基音周期和共振峰的定义以及语音信号数字模型的构成;第二部分重点讲授语音信号的各种分析.和处理技术,包括:时域分析.、频域分析.、倒谱分析.、线性预测分析.、矢量量化技术和隐马尔可夫模型等。
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课程教材建设中国电力教育2010年第12期 总第163期“语音信号处理”课程是解放军信息工程大学信息工程学院电子工程专业本科生的专业课之一，总课时数为30学时（其中理论教学20学时，实验10学时），教材选用胡航的《语音信号处理》（修订版）。
[1]该教材内容涉及语音信号处理基础、语音信号分析及语音信号处理技术与应用等三部分，重点是语音信号产生的数学模型、线性预测分析和语音编码。
课程的教学目的是使学生了解和掌握语音信号处理的基本内容和方法，为今后的深入研究和开发工作打下良好基础。
语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，是在多门学科基础上发展起来的综合性技术。
它涉及数字信号处理、模式识别、语言学、语音学、心理学及认知科学和人工智能等许多学科领域。
[1，2]针对该课程内容多、学时数少的特点，为了能够在有限的学时内尽快引导学生入门，使其理论分析和实践能力都有所提高，我们在教学中进行了改革，从课程内容安排、实践教学方式和考核方式等方面进行了初步的探索和研究。
一、课程教学内容和方法改革1.对教学内容合理取舍本课程内容分为语音信号处理基础、语音信号分析及语音信号处理技术与应用等三大部分。
以下结合课程各部分的内容安排，给出我们在教学内容和方法上的一些初步探索。
第一部分主要介绍语音信号处理的基础知识，包括语音产生的过程、语音信号的特性、语音产生的数字模型以及语音感知，其中重点是语音产生的数字模型。
因为后续的分析和处理技术都是以语音的数字模型为基础的，我们在教学过程中，加强了语音产生的数字模型部分的教学内容。
在推导语音产生的数字模型过程中，我们从声音的传播特性入手，通过引入无损声管模型而导出数字模型。
改革后，这部分虽然增加了1个学时，但是能够使学生在信号与系统的观点上充分理解语音产生的过程，为后续内容的学习打下扎实的基础。
第二部分是语音信号分析，包括时域、频域以及倒谱域的分析方法、同态处理、线形预测分析、矢量量化、隐马尔可夫模型。
其中的时域和频域处理方法在“数字信号处理”课程中已有介绍，授课中我们主要强调这些方法在语音处理中的物理意义，并通过实践教学来加深学生的认识和理解，对其基本原理不再重复介绍；倒谱域和同态处理、线形预测分析和矢量量化是新的内容，需要重点介绍。
隐马尔可夫模型对本科生而言有一定难度，不再讲授，将其作为自学内容，教师提供一些参考资料，供有兴趣的学生课下学习。
第三部分是语音信号的各种处理及应用，包括基音提取与共振峰估值、语音编码、语音识别、说话人识别及语音增强。
考虑到该专业的后续课程中开设有语音识别选修课，我们主要讲授除了语音识别和说话人识别之外的内容。
其中的语音编码部分，教材中对波形编码介绍较多，但是这部分内容和先修课程中的内容有重复，在讲授过程中，我们只对波形编码进行回顾性介绍。
由于声码器和混合编码是针对语音信号而提出的，其编码思想反映了语音的特性，同前两部分有联系密切，因而将重点放在声码器技术及混合编码部分。
“语音信号处理”课程教学改革与实践陈 琦 张连海摘要：“语音信号处理”是电子工程专业本科生的专业必修课，在该课程的教学改革实践中，从课程的教学内容和方法、实践教学、课程考核等方面进行了探索和实践，激发了学生的学习兴趣和创造力，取得了较好的效果。
关键词：语音信号处理；教学改革；教学实践作者简介：陈琦（1974-），男，河南郑州人，解放军信息工程大学信息工程学院，讲师，工学硕士，主要研究方向：信号与信息处理；张连海（1971-），男，山东菏泽人，解放军信息工程大学信息工程学院，副教授，工学硕士，主要研究方向：信号与信息处理。
（河南 郑州 450000）DOI编码：10.3969/j.issn.1007-0079.2010.12.045用考勤占5%，平时作业与笔记占15%，理论考试占50%与实验操作占30%相结合的考核方法。
与以往考核方法最大的不同是增加了鼓励学生自学相关科目、查阅本学科最新动态，上网浏览中英文专业文献，特设此项成绩，并检查学生笔记、心得体会、总结等。
这些方法的结合增大了考试成绩的可比性，减少了不可比因素；增强了贯彻教学大纲的自觉性，减少了学生对教师的依赖性，使教师的教学质量在更大范围和更高层次上获得检验和认可。
参考文献：[1]谌爱珍.改进电机控制线路的教学[J].机械职业教育,2004, (10).[2]李书权,侯勇,等.电机学课程教学改革的研究与实践[J].电气电子教学学报,2006,(4):49-52.[3]祁强,张广溢.电机与拖动基础多媒体教学的体会[J].高等教育研究,2008,(9).（责任编辑：苏宇嵬）课程教材建设中国电力教育2010年第12期 总第163期2.对重复内容的处理这里的“重复内容”是指本课程中出现的，但在先修课中已经学习过的内容。
“语音信号处理”的先修课程主要包括“信号与系统”、“数字信号处理”和“通信原理”。
在上述先修课程中，主要讲述了信号系统的基础理论、信号处理的方法和原理以及通信的基本理论，是把系统的原理、信号处理及通信的理论和方法作为重点的。
而在“语音信号处理”中则是直接把这些方法和原理拿来使用。
例如，在“语音信号处理”中语音信号产生的数学模型、短时傅立叶分析等内容，涉及到的基本理论是“信号与系统”中的系统原理以及“数字信号处理”中的DFT 、数字滤波器等知识。
这些基本理论，如果在“语音信号处理”中再重复讲授，势必会加剧该课程学时数较少而教学内容多的矛盾。
如果完全不涉及基本理论，学生在学习过程中又会感到知识点的引入很突兀，难以理解。
我们采取的做法是，在学生熟悉先修课程的基础上，将语音信号处理中涉及先修课程的基本理论作为课前预习的内容，事先要求学生在课下进行相关基本理论的复习和再学习。
在课堂讲授时，教师首先利用较少的时间对基本理论进行介绍，然后就过渡到、并侧重讲解该基本理论在语音信号处理中的具体应用。
这种教学方法既可以使学生理解基础理论在语音信号处理中的延伸和应用，又避免了教学内容的无必要重复。
二、实践教学改革语音信号处理的实践性很强，仅靠教师在课堂上的理论讲授是不够的。
实践教学不仅可以加深学生对基本理论的理解和掌握，而且能够激发学生的学习热情，提高创新能力。
我们对实验学时进行了增加，使得实验课学时占总学时的三分之一，这其中既有验证性实验，又有综合设计性实验。
实验内容以语音信号的分析为主线，基本涵盖了理论教学的主要内容和关键知识点。
由于学生在学习本课程之前已经学习了“C++程序设计”和“MATLAB 程序设计”，我们对其完成实验内容所采用的编程语言不做限制，学生可根据自己的实际情况采用其最熟悉的编程语言完成实验。
实验课的内容、目的要求及学时分配如表1所示。
表1 实验内容、目的要求及学时分配序号题目目的要求学时一语音及其产生过程的认知（1）掌握常用语音分析的工具。
（2）使用教师提供的程序，利用共振峰合成的方法验证语音的产生过程2二语音信号的短时处理（1）掌握常用的语音短时处理方法；（2）编程实现语音的短时自相关、短时过零率、短时平均幅度和短时傅里叶变换的计算2三基音周期及声道参数的获取（1）掌握基音周期和声道参数计算提取的常用方法；（2）实现基于自相关方法的基音周期提取以及基于莱文森-杜宾算法的声道参数提取2四声码器的实现（1）掌握声码器的基本原理；（2）自己设计并编程实现一种简单的声码器4三、课程考核方式改革为提高学生的综合能力和素质，培养创新精神，我们对“语音信号处理”的考核方式进行了改革。
该课程的基本概念以及基本理论多而学时数相对较少，多数学生感觉课程学习任务重、压力较大。
并且单凭一次期末考试的卷面成绩往往不能反映学生对课程掌握情况和学生的实际综合能力。
[3]因此，我们将上机实践考核加入总体考核中，并加入了学习过程中的各种监控考核，包含学生平时作业、课堂回答问题情况和课堂讨论过程中的表现情况等，计为平时成绩。
在学生的期末总评成绩中，期末考试成绩占60%，平时成绩占10%，上机实践考核占30%。
为了更好地实现教考分离，我们编制了试卷库，每学期期末考试时在试卷库中随机抽取一套试卷作为考试试卷。
在试卷库的命题过程中，每套试卷都包含了语音信号处理课程教学大纲的主要知识点和教学要求。
由于语音处理技术及其应用发展迅速，我们每学期都会对教学内容进行一定程度的更新。
为保证试卷命题和教学内容的一致性，根据教学内容变化，我们定期对试卷库的相关题目进行更新。
采用上述的考核方式，进一步加强了对学生实践能力的培养，使考试成绩更具层次，体现出了学生的综合素质。
四、教学手段改革多媒体和传统教学手段相结合，根据不同教学内容选择不同的教学手段，保障教学过程的最优化和完整性。
在语音信号处理的教学过程中，我们将多媒体教学和板书教学两方面的优势有机地结合起来。
在教学中采用多媒体技术可以将声音、动画、图像等内容结合起来，使表现形式更加丰富、生动和直观，可以提高课堂教学效率，吸引学生的学习注意力，激发学生的学习兴趣。
在介绍语音产生过程、语音感知、以及语音信号的各种应用时，我们主要采用多媒体辅助教学。
利用Flash、Authorware 等软件制作动态课件，使原来较为抽象、复杂的内容讲解起来变得生动直观，提高学生的学习兴趣。
板书作为传统教学手段，是教师用以传达教学信息的一种载体，其优势在于教学形式比较灵活、易控，可以揭示教学内容的要点和逻辑层次，体现知识脉络和体系。
[4]特别是在本课程的第二、三部分，一些基本原理和重要公式的推导过程较繁琐，采用板书的教学形式既加深了学生对基本原理和公式的理解程度，又增强了学生的记忆。
五、结语我们在“语音信号处理”课程的教学中进行了改革，优化和改进了教学内容，加强了实践环节，改进了考核方式。
通过学生的实践，增强了学生学习的主动性，提高了学生的学习兴趣，学生的创新能力得到改善。
该课所属的课程群获得校级教学成果奖。
虽然课程改革取得了较好的效果，但是语音信号处理课程的建设远不止这些，进一步提高教学效果是每一位授课教师所面临的长期任务，需要不断从教学实践中汲取经验并不断创新和改进，只有这样才可以将教学质量提升到新的高度。
参考文献：[1]胡航.语音信号处理(修订版)[M].黑龙江:哈尔滨工业大学出版社,2002.[2]赵力.语音信号处理[M].北京:机械工业出版社,2003.[3]康艳萍,等.加大课程考核改革的力度,促进教学质量的提高[J].科技信息,2009,(3):195.[4]李建恩,霍丽荣.走出多媒体教学的误区[J].教育技术应用,2005,(4):44-45.（责任编辑：苏宇嵬）。