VAD实现 (二) --- 数据预处理

本文介绍在使用VAD算法前对语音数据进行预处理的方法,包括去除直流成分和加窗处理,以提高语音活动检测的准确性。

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在用VAD算法确定静音和语音数据的开始和起止点之前,需要对语音数据进行处理,然后再计算语音数据的开始和起止点,这个过程称为数据的预处理,有些VAD算法是基于短时能量和过零率实现的,并不进行预处理操作,但实验表明,对数据进行预处理之后的效果要比不进行预处理的效果好。这里,对数据进行去除直流和加窗两个预处理。

一,去除直流

至少有这几个理由,要求我们去除直流。

  1. 直流,是频域的慢变成分,一般都是因为信号采集过程中仪器所致。
  2. 如果需要进行频谱分析,那么因为直流的频谱泄漏,会严重影响低频谱的分析。
  3. 直流一般不随时间变化,不反应信号的趋性。
去除直接代码如下:
float  new_last_data ,last_data ; // 上次计算的去除直流之后和之前的值。
float *remove_dc(short *data,int frame_size){

	float in0 =0.0 ,of0 = 0.0 ;

	float *tf = new float[frame_size];
	for (int i=0; i < frame_size; i++){

		tf[i] = in0 = (float)(data[i]);

		tf[i] = in0 - last_data + 0.9997 * new_last_data;  // 这里所采用的去除直流公式:s_new(n) = s_old(n)-s_old(n-1)+0.9997*s_new(n-1)
		last_data = in0;
		new_last_data = of0 = tf[i];
	}
	return tf;
}

二,加窗
加窗的作用就更明显了,见 语音信号的加窗处理
float *hamming(short *data,int frame_size){

	float *tf = new float[frame_size];

	float a = 6.28318530717959 / (frame_size - 1); // 2 * PI = 6.28318530717959

	for (int i=0; i< frame_size;i++){
		tf[i] = (float)(data[i]);
		tf[i] *= (0.54 - 0.46 * cos(a*i)); //ω(n) =0.54-0.46cos[2πn/(N-1)]
	}
	return tf;
}



<think>好的,用户现在在问关于中文VAD(语音活动检测)的词典或资源,需要下载或者实现的建议。首先,我得先理解VAD是什么。VAD主要用于检测语音信号中的活动部分,区分语音和非语音段,这在语音处理中很重要,比如语音识别前的预处理。 用户提到了“词典”,可能是指VAD需要用到的声学模型、特征参数或者相关的词汇库?不过通常VAD更多依赖的是信号处理算法和模型,而不是传统意义上的词典。不过可能需要一些训练数据或者标注数据。 接下来,我需要回忆相关的资源。根据之前的引用内容,用户提到了Piper、讯飞离线语音、以及一些TTS工具。不过引用1和2主要是关于语音合成(TTS)和命令词识别,引用3是TTS工具推荐。可能这些资源中是否有相关的VAD组件呢?比如讯飞的离线SDK是否包含VAD功能? 另外,用户可能需要开源的中文VAD实现。常见的开源工具有WebRTC的VAD模块,但主要是针对英文的。中文可能需要特定的调整或者训练数据。因此,可能需要寻找中文语音数据集来训练VAD模型,或者使用预训练模型。 接下来,我应该考虑推荐一些开源库,比如Google的WebRTC VAD,虽然它可能不是针对中文的,但可以尝试。另外,是否有中文的语音活动检测的GitHub项目?比如用深度学习的方法,基于PyTorch或TensorFlow的实现。 然后,数据集方面,中文的语音数据集比如AISHELL,THCHS-30,或者Mozilla的Common Voice中文部分,这些可能包含标注好的语音和非语音段,可以用来训练VAD模型。 此外,商业解决方案如讯飞、阿里云、百度AI可能提供VAD的API或SDK,但用户可能需要离线版本,所以需要查看他们的文档是否支持离线使用。 最后,实现VAD的步骤可能包括信号预处理、特征提取(如MFCC)、分类器(如SVM、DNN)或者端到端模型。需要指导用户如何从零开始构建,或者利用现有工具。 现在需要整理这些思路,分点回答,并确保引用相关的资料,比如引用讯飞的离线SDK可能相关。同时要检查是否有遗漏的资源,比如中文VAD的特定论文或开源项目。</think>以下是与中文VAD(语音活动检测)相关的资源及实现方法整理: ### 一、开源工具与库 1. **WebRTC VAD** 虽然是针对英文设计,但可通过调整参数适配中文,支持静音检测和语音分段。需注意中文语音特性(如声调)可能影响效果。 GitHub地址:https://github.com/wiseman/py-webrtcvad 2. **Silero VAD** 支持多语言(含中文)的深度学习模型,基于PyTorch实现,提供预训练权重和实时检测接口: $$ \text{VAD}(x_t) = \begin{cases} 1 & \text{if } P(\text{speech}|x_t) > 0.5 \\ 0 & \text{otherwise} \end{cases} $$ 项目地址:https://github.com/snakers4/silero-vad 3. **ESPnet-VAD** 基于ESPnet框架的中文VAD实现,整合了MFCC特征提取和端到端分类模型: ```python from espnet2.bin.vad_inference import Speech2VadSegment vad_model = Speech2VadSegment.from_pretrained("espnet/aishell_vad") ``` ### 数据集资源 1. **AISHELL-1** 包含178小时中文语音,标注了语音段边界,适合训练和评估VAD模型[^1]。 下载地址:http://www.openslr.org/33 2. **Mozilla Common Voice(中文)** 社区驱动的开放数据集,含数千小时带时间戳标注的中文语音[^2]。 地址:https://commonvoice.mozilla.org/zh-CN ### 三、商业解决方案 1. **讯飞离线VAD SDK** 提供Windows/Linux平台的离线检测库,支持低资源环境下的实时语音活动判断。需联系商务获取SDK授权。 2. **阿里云智能语音交互** 含在线VAD接口,支持静音检测和端点识别,适用于云端部署场景: ```bash curl "https://nls-gateway.cn-shanghai.aliyuncs.com/stream/v1/vad" \ -H "Authorization: YOUR_TOKEN" \ --data-binary "@audio.wav" ``` ### 四、实现步骤建议 1. **特征提取**:使用MFCC或梅尔频谱作为输入特征,例如: $$ X(f) = \sum_{n=0}^{N-1} x(n) \cdot e^{-j2\pi fn/N} $$ 2. **模型选择**:轻量级场景可用GMM/HMM,高精度需求推荐LSTM或Transformer。 3. **后处理**:通过平滑滤波(如中值滤波)消除短暂误判。
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