语音识别算法原理不完全归纳

A. 语音识别的原理是什么

目前，主流的大词汇量语音识别系统多采用统计模式识别技术。典型的基于统计模式识别方法的 语音识别系统由以下几个基本模块所构成
信号处理及特征提取模块。该模块的主要任务是从输入信号中提取特征，供声学模型处理。同时，它一般也包括了一些信号处理技术，以尽可能降低环境噪声、信道、说话人等因素对特征造成的影响。 统计声学模型。典型系统多采用基于一阶隐马尔科夫模型进行建模。 发音词典。发音词典包含系统所能处理的词汇集及其发音。发音词典实际提供了声学模型建模单元与语言模型建模单元间的映射。 语言模型。语言模型对系统所针对的语言进行建模。理论上，包括正则语言，上下文无关文法在内的各种语言模型都可以作为语言模型，但目前各种系统普遍采用的还是基于统计的N元文法及其变体。 解码器。解码器是语音识别系统的核心之一，其任务是对输入的信号，根据声学、语言模型及词典，寻找能够以最大概率输出该信号的词串。 从数学角度可以更加清楚的了解上述模块之间的关系。首先，统计语音识别的最基本问题是，给定输入信号或特征序列，符号集（词典），求解符号串使得：
W = argmaxP(W | O) 通过贝叶斯公式，上式可以改写为
由于对于确定的输入串O，P(O)是确定的，因此省略它并不会影响上式的最终结果，因此，一般来说语音识别所讨论的问题可以用下面的公式来表示，可以将它称为语音识别的基本公式。 W = argmaxP(O | W)P(W)
从这个角度来看，信号处理模块提供了对输入信号的预处理，也就是说，提供了从采集的语音信号(记为S)到 特征序列O的映射。而声学模型本身定义了一些更具推广性的声学建模单元，并且提供了在给定输入特征下，估计P(O | uk)的方法。
为了将声学模型建模单元串映射到符号集，就需要发音词典发挥作用。它实际上定义了映射的映射。为了表示方便，也可以定义一个由到U的全集的笛卡尔积，而发音词典则是这个笛卡尔积的一个子集。并且有：
最后，语言模型则提供了P(W)。这样，基本公式就可以更加具体的写成：
对于解码器来说，就是要在由,,ui以及时间标度t张成的搜索空间中，找到上式所指明的W。
语音识别是一门交叉学科，语音识别正逐步成为信息技术中人机接口的关键技术，语音识别技术与语音合成技术结合使人们能够甩掉键盘，通过语音命令进行操作。语音技术的应用已经成为一个具有竞争性的新兴高技术产业。
与机器进行语音交流，让机器明白你说什么，这是人们长期以来梦寐以求的事情。语音识别技术就是让机器通过识别和理解过程把语音信号转变为相应的文本或命令的高技术。语音识别是一门交叉学科。近二十年来，语音识别技术取得显着进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。语音识别听写机在一些领域的应用被美国新闻界评为1997年计算机发展十件大事之一。很多专家都认为语音识别技术是2000年至2010年间信息技术领域十大重要的科技发展技术之一。

B. 语音识别简述

一、概念

语音识别是指将声音内容转换成文字的技术。

它是一门交叉的、非常复杂的学科，需要具备生理学、声学、信号处理、计算机科学、模式识别、语言学、心理学等相关学科的知识。

二、发展

随着科技的发展，语音识别技术在理论和应用方面都取得了重大突破，越来多的应用到了日常生活中。比如智能家居，车载娱乐，语音识别听写器、语音寻呼答疑平台、智能客服等。

三、简单应用原理

通常语音识别有两种工作模式，唤醒模式和识别模式。所谓唤醒模式，即应用处于待唤醒状态，此种状态引擎会一直在后台录音，用于判别是否有【唤醒词】，如果识别到唤醒词，即转为识别模式。所谓识别模式，是指我们说出的语音被转为文字以及带有特定格式的一段数据，即对于所识别到的语音进行结构化处理。处理后通常会以json的形式提供给外部应用进行再次解析处理，用于满足应用自身功能。

比如一些支持语音功能的智能家居，首先把应用唤醒（比如，小爱同学），然后说指令（比如，开空调）。语音识别引擎识别出语义，把结果（json数据）给到APP，APP把结构化的语义进行分类处理。再比如，如果想查询天气，语音说“明天天气如何”。识别引擎会根据位置信息，联网检索相关天气信息提供给APP。

注：

唤醒词：用于唤醒应用的特定语音，例如“hi，siri”，通常用户可以自定义

C. 语音识别系统的原理

语音识别系统是一种模式识别系统，包括特征提取、模式匹配、参考模式库等三个基本单元。未知语音经过话筒变换成电信号后加在识别系统的输入端，首先经过预处理，再根据人的语音特点建立语音模型，对输入的语音信号进行分析，并抽取所需的特征，在此基础上建立语音识别所需的模板。

然后根据此模板的定义，通过查表就可以给出计算机的识别结果。显然，这种最优的结果与特征的选择、语音模型的好坏、模板是否准确都有直接的关系。

语音识别系统构建过程整体上包括两大部分：训练和识别。训练通常是离线完成的，对预先收集好的海量语音、语言数据库进行信号处理和知识挖掘，获取语音识别系统所需要的“声学模型”和“语言模型”;而识别过程通常是在线完成的，对用户实时的语音进行自动识别。

识别过程通常又可以分为“前端”和“后端”两大模块：“前端”模块主要的作用是进行端点检测(去除多余的静音和非说话声)、降噪、特征提取等;“后端”模块的作用是利用训练好的“声学模型”和“语言模型”对用户说话的特征向量进行统计模式识别，得到其包含的文字信息，此外，后端模块还存在一个“自适应”的反馈模块，可以对用户的语音进行自学习，从而对“声学模型”和“语音模型”进行必要的“校正”，进一步提高识别的准确率。

自动语音识别技术有三个基本原理：首先语音信号中的语言信息是按照短时幅度谱的时间变化模式来编码;其次语音是可以阅读的，即它的声学信号可以在不考虑说话人试图传达的信息内容的情况下用数十个具有区别性的、离散的符号来表示;第三语音交互是一个认知过程，因而不能与语言的语法、语义和语用结构分开来。

D. 语音识别系统是什么原理

我们可以设想，在不久的将来坐在办公司里的经理会对电脑说：“嗨!伙计，帮我通知一下公司所有员工，今天下午3：00准时开会。”这是科学家在几十年前的设想，语音识别长久以来一直是人们的美好愿望，让计算机领会人所说的话，实现人机对话是发展人机通信的主要目标。进入2l世纪，随着计算机的日益普及，怎样给不熟悉计算机的人提供一个友好而又简易的操作平台，是我们非常感兴趣的问题，而语音识别技术就是其中最直接的方法之一。

20世纪80年代中期以来，新技术的逐渐成熟和发展使语音识别技术有了实质性的进展，尤其是隐马尔可夫模型(HMM)的研究和广泛应用，推动了语音识别的迅速发展，同时，语音识别领域也正处在一个黄金开发的关键时期，各国的开发人员正在向特定人到非特定人，孤立词汇向连接词，小词汇量向大词汇量来扩展研究领域，可以毫不犹豫地说，语音识别会让计算机变得“善解人意”，许多事情将不再是“对牛弹琴”，最终用户的口述会取代鼠标，键盘这些传统输入设备，只需要用户的嘴和麦克风就能实现对计算机的绝对控制。

1、隐马尔可夫模型HMM的引入

现在假定HMM是一个输出符号序列的统计模型，具有N个状态S1，S2⋯Sn，在一个周期内从一个状态转到另一个状态，每次转移时输出一个符号，转移到了哪个状态以及输出什么符号，分别由状态转移概率和转移时的输出概率来决定，由于只能观测到输出符号序列，不能观测到状态转移序列，因此成为隐藏的马尔可夫模型。

2、语音识别的特点

语音识别的意思是将人说话的内容和意思转换为计算机可读的输入，例如按键、二进制编码或者字符序列等。与说话人的识别不同，后者主要是识别和确认发出语音的人而非其中所包含的内容。语音识别的目的就是让机器听懂人类口述的语言，包括了两方面的含义：第一是逐字逐句听懂而不是转化成书面的语言文字；第二是对作者简介：贾聪，中国地质大学机械与电子信息学院。口述语言中所包含的命令或请求加以领会，做出正确回应，而不仅仅只是拘泥于所有词汇的正确转换。

3、语音识别系统的工作流程

一般来说，一套完整的语音识别系统其工作过程分为7步：①对语音信号进行分析和处理，除去冗余信息。②提取影响语音识别的关键信息和表达语言含义的特征信息。③紧扣特征信息，用最小单元识别字词。④按照不同语言的各自语法，依照先后次序识别字词。⑤把前后意思当作辅助识别条件，有利于分析和识别。⑥按照语义分析，给关键信息划分段落，取出所识别出的字词并连接起来，同时根据语句意思调整句子构成。⑦结合语义，仔细分析上下文的相互联系，对当前正在处理的语句进行适当修正。

4、音识别系统基本原理框图及原理

语音识别系统基本原理结构如图1所示。语音识别原理有三点：①对语音信号中的语言信息编码是按照幅度谱的时间变化来进行；②由于语音是可以阅读的，也就是说声学信号可以在不考虑说话人说话传达的信息内容的前提下用多个具有区别性的、离散的符号来表示；③语音的交互是一个认知过程，所以绝对不能与语法、语义和用语规范等方面分裂开来。

预处理，其中就包括对语音信号进行采样、克服混叠滤波、去除部分由个体发音的差异和环境引起的噪声影响，此外还会考虑到语音识别基本单元的选取和端点检测问题。反复训练是在识别之前通过让说话人多次重复语音，从原始语音信号样本中去除冗余信息，保留关键信息，再按照一定规则对数据加以整理，构成模式库。再者是模式匹配，它是整个语音识别系统的核心部分，是根据一定规则以及计算输入特征与库存模式之间的相似度，进而判断出输入语音的意思。

前端处理，先对原始语音信号进行处理，再进行特征提取，消除噪声和不同说话人的发音差异带来的影响，使处理后的信号能够更完整地反映语音的本质特征提取，消除噪声和不同说话人的发音差异带来的影响，使处理后的信号能够更完整地反映语音的本质特征。

5、当前亟待解决的问题

语音识别系统的性能受到许多因素的影响，包括不同说话人的发音方式、说话方式、环境噪音、传输信道衰落等等。具体要解决的问题有四点：①增强系统的鲁棒性，也就是说如果条件状况变得与训练时很不相同，系统的性能下降不能是突变的。②增加系统的适应能力，系统要能稳定连续的适应条件的变化，因为说话人存在着年龄、性别、口音、语速、语音强度、发音习惯等方面的差异。所以，系统应该有能力排除掉这些差异。达到对语音的稳定识别。③寻求更好的语言模型，系统应该在语言模型中得到尽可能多的约束，从而解决由于词汇量增长所带来的影响。④进行动力学建模，语音识别系统提前假定片段和单词是相互独立的，但实际上词汇和音素的线索要求对反映了发声器官运动模型特点的整合。所以，应该进行动力学建模，从而将这些信息整合到语音识别系统中去。

6、统的组成和分类

根据识别的对象不同语音识别大致上可分为3类：对孤立词识别，对关键词识别和对连续语音识别。其中，孤立词识别的任务是识别事先已知的孤立的词；连续语音识别的任务则是识别任意的连续语音；连续语音流中的关键词检测针对的是连续语音，但它并不识别全③部文字，而只是检测已知的若干关键词在何处出现，根据针对的发音人，可以把语音识别技术分为特定人语音识别和非特定人语音识别，前者只能识别一个或几个人的语音，而后者则可以被任何人使用。

7、语音识别技术应用领域及前景展望

语音识别技术借助飞速发展的高速信息网，可实现计算机的全球联网和信息资源共享，因此被广泛应用的系统有：语音输入和控制系统，语音拨号系统、智能家电及玩具，智能电话查询系统，数据库检索等方面，在咨询服务、教育等行业，正潜移默化地改变和便利着我们的生活。此外，语音识别系统还在多媒体手机、个人掌上电脑、车载导航器GPS等方面有着巨大的应用和市场前景。

8、结语

语音识别是非常有发展潜力的一门学科，你可以设想。我们平时生活中很多地方都可以用到它，可以大大便利我们的生活和工作，比如智能手机，智能空调及冰箱，电动门，汽车导航，机器人控制，医疗设施，军事设备等。可以毫不夸张的说，21世纪将会是语音识别广泛流行和普及的时代，而语音识别产品和设备也会以其独特的魅力引领时代潮流，成为时代追逐的宠儿和焦点。

E. 语音识别的技术原理是什么

语音识别的技术原理是将一段语音信号转换成相对应的文本信息，系统主要包含特征提取、声学模型，语言模型以及字典与解码四大部分，其中为了更有效地提取特征往往还需要对所采集到的声音信号进行滤波、分帧等预处理工作，把要分析的信号从原始信号中提取出来。

之后，特征提取工作将声音信号从时域转换到频域，为声学模型提供合适的特征向量；声学模型中再根据声学特性计算每一个特征向量在声学特征上的得分；而语言模型则根据语言学相关的理论，计算该声音信号对应可能词组序列的概率；最后根据已有的字典，对词组序列进行解码，得到最后可能的文本表示。

作为语音识别的前提与基础，语音信号的预处理过程至关重要。在最终进行模板匹配的时候，是将输入语音信号的特征参数同模板库中的特征参数进行对比，因此，只有在预处理阶段得到能够表征语音信号本质特征的特征参数，才能够将这些特征参数进行匹配进行识别率高的语音识别。

F. 语音识别系统的原理是什么

根据语音识别实际应用中的不同，语音识别系统可以分为：特定人与非特定人的语音识别、独立词与连续词的语音识别、小词汇量与大词汇量以及无限词汇量的语音识别。但无论哪种语音识别系统，其基本原理和处理方法大体相同。语音识别原理语音信号输入之后，预处理和数字化是进行语音识别的前提条件。其中，预处理主要是进行预滤波，保留正常人的300～3400Hz的语音信号；数字化是要进行A/D转换及抗混叠等处理；特征提取是进行语音信号训练和识别必不可少的步骤。能够体现语音信号特征的参数包括：(1)基于LPC的倒谱参数；(2)Mel系数的倒谱参数；(3)采用前沿数字信号处理技术的特征分析手段，如小波分析、时/频域分析、人工神经网络等。本文采用基于LPC的倒谱参数表示方法，提取出的特征值存入参考模式库中，用来匹配待识别语音信号的特征值。匹配计算是进行语音识别的核心部分，由待识别人的语音经过特征提取后，与系统训练时产生的模板进行匹配，在说话人辨认中，取与待识别语音相似度最大的模型所对应的语音作为识别结果，这就是语音识别的整个过程。语音识别技术从应用类分为特定人语音识别和非特定人语音识别。特定人语音识别技术是针对指定人的语音识别，其他人的话玩具不识别，应用模式是使用前需要指定人的语音训练过程，一般按照玩具提示训练2遍语音词条，然后就可以使用了；非特定人语音识别是不用针对指定的人的识别技术，不分年龄，性别，只要说相同语言就可以，应用模式是在产品定型前按照确定的十几个语音交互词条，采集200人左右的声音样本，经过我们的PC算法处理得到交互词条的语音模型和特征数据库，然后烧录到我们的芯片上，应用我们芯片的玩具就具有交互的功能了。非特定人语音识别应用有的是基于音素的算法，这种模式下不需要采集很多人的声音样本，就可以做交互识别，但是缺点是识别率不高，识别性能不稳定。在PC领域，Microsoft的Word软件就有语音识别技术

G. 简述语音识别原理。

语音识别的基本过程 根据实际中的应用不同，语音识别系统可以分为：特定人与非特定人的识别、独立词与连续词的识别、小词汇量与大词汇量以及无限词汇量的识别。但无论那种语音识别系统，其基本原理和处理方法都大体类似。
语音识别过程主要包括语音信号的预处理、特征提取、模式匹配几个部分。预处理包括预滤波、采样和量化、加窗、端点检测、预加重等过程。语音信号识别最重要的一环就是特征参数提取。提取的特征参数必须满足以下的要求：

(1)提取的特征参数能有效地代表语音特征，具有很好的区分性； (2)各阶参数之间有良好的独立性；

(3)特征参数要计算方便，最好有高效的算法，以保证语音识别的实时实现。

在训练阶段，将特征参数进行一定的处理后，为每个词条建立一个模型，保存为模板库。在识别阶段，语音信号经过相同的通道得到语音特征参数，生成测试模板，与参考模板进行匹配，将匹配分数最高的参考模板作为识别结果。同时，还可以在很多先验知识的帮助下，提高识别的准确率。

H. 声音识别系统是根据什么原理制成的

当然是根据发音原理制成的！音色、音调然后声音模拟信号转换成数字信号，设备只是起个转换和对比的作用而已

I. 手机语音识别并且转化为文字的技术原理是什么，请简单说下

不管是微软家的Cortana、三星家的S-voice苹果家的Siri，还是国内一些独立做语音辨认的比方讯飞、Rokid，在原理在实质上没有几差别：就是语音输入后，停止特征提取，将提取的特征值放进模型库里，再不时地停止锻炼和匹配，最终解码得到结果。

假如要细说的话就比拟复杂了，比方模型库中又分为声学模型和言语模型。其中言语模型是依据不同品种的言语，对词串停止统计建模，目前普遍采用的是基于(n-1)阶马尔可夫链统计的n元语法模型。
这里细致说下声学建模吧。首先经过前端特征提取取得声学特征，再进一步对声学特征停止统计建模。建模运用到的贝叶斯统计建模框架，也就是最大后验概率决策原则。这里算法这种深奥的东西就不说了，除非深度开发，否则直接套用就行了，我本人也是博古通今，还是念书的时分学的。
说说提取声学特征该如何完成：当语音输入之后，首先停止模电转换，将模仿信号转变为数字信号，再停止静音切除去掉无关噪音，然后停止分帧。将此时的信号分红一帧一帧之后（每一帧并不是独立存在的而是相互关联的），还要停止一系列的信号处置，包括预加重、加窗之后，再停止FFT变换之后，再经过Mel参数的滤波和取对数、离散余弦变换等一系列算法处置后，能够停止用梅尔频率倒谱系数（MFCC）停止特征提取，得到声学特征。
觉得越说越复杂了……后面简单点说吧。前面说了言语模型，而声学模型就是将声学特征统计建模后得到的。得到了模型库之后就能够停止模型锻炼和形式匹配了。
所谓模型锻炼就是指依照一定的原则，从大量已知语音形式中获取一个最具特征的模型参数。而形式匹配则相反，是依据一定原则，将未知语音形式与模型库中的某一个模型取得最佳匹配。
最后的解码过程又能够分红动态解码网络和静态解码网络两种：动态网络会编译一个状态网络并构成搜索空间，把单词转换成一个个的音素后将其依照语序拆分红状态序列，再依据音素上下文分歧性准绳将状态序列停止衔接。

而静态网络普通是针对一些特殊词（孤立词）的辨认网络，它的构造就简单多了：先将每条特殊词扩展成HMM状态序列，然后再计算得分，选择得分最大的作为辨认输出结果。由于静态网络是依据声学概率计算权重，不需求查询言语模型概率，因而解码速度很快。
这样的一个流程大致上就是语音辨认技术的主要原理。
最后再说点题外话吧，语音辨认技术其实应用以及很普遍了，比方在北美很多企业的电话自动效劳都会用到，只需用户直接说出想要的命令，就能够自动查询到需求的效劳，不需求像过去那样按键。手机应用里运用语音辨认技术比方微信的声音锁，讯飞、搜狗语音输入等等很多就不说了，而个人最看好的是声控语音拨号系统、家用机器人、智能家电等范畴，以语音交流的方式取代过去的传统人机互动。国内在这个范畴的语音辨认尝试也是相当多的，比方Rokid这样能够语音辨认命令还具有深度学习才能的家用机器人，能够自动播放视频、音乐，以至以后能够语音对话机器人叫个饿了么外卖，叫个滴滴出行等等。我今年夏天去参观过他们的语音辨认开发部门，他们用的是本人独立开发的一套流程在跑，整个语音模型库也是依据中国人发音习气（连读、口音）做的。当时测试的产品辨认度挺冷艳的，有种真正在人机交互的觉得，等于经过这个机器人接入口来控制其他电子产品，令人耳目一新。

J. 如何解释语音识别的技术原理

语音识别，是人工智能的重要入口，越来越火。从京东科大讯飞合作的叮咚，亚马逊的明星产品Echo，到最近一个月谷歌Master和网络小度掀起的人机大战，赚够了眼球。但语音只是个入口，内容或者说引导用户做决策乃至消费，才是王道。.语音识别系统，分训练和解码两阶段。训练，即通过大量标注的语音数据训练声学模型，包括GMM-HMM、DNN-HMM和RNN+CTC等；解码，即通过声学模型和语言模型将训练集外的语音数据识别成文字。目前常用的开源工具有HTK Speech Recognition Toolkit，Kaldi ASR以及基于Tensorflow(speech-to-text-wavenet)实现端到端系统。我以古老而又经典的HTK为例，来阐述语音识别领域涉及到的概念及其原理。HTK提供了丰富的语音数据处理，以及训练和解码的工具。语音识别，分为孤立词和连续词语音识别系统。早期，1952年贝尔实验室和1962年IBM实现的都是孤立词（特定人的数字及个别英文单词）识别系统。连续词识别，因为不同人在不同的场景下会有不同的语气和停顿，很难确定词边界，切分的帧数也未必相同；而且识别结果，需要语言模型来进行打分后处理，得到合乎逻辑的结果。