一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路制造技术

本发明专利技术公开一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，属于计算、推算或计数的技术领域。该电路面向智能领域，通过优化MFCC算法，使其适应硬件电路设计，充分利用串行FFT算法以及对乘法运算的近似运算，极大地降低了电路面积和功耗。电路整体包括：预处理模块、分帧加窗模块、FFT模块、梅尔滤波模块、对数和DCT模块，改进后的FFT算法采用串行流水线方式处理数据，有效利用音频帧的时间，达到满足输出要求的情况下，减小了电路的存储面积和运算次数。同时，预加重模块利用移位运算代替乘加运算，以及对数运算利用查找表的方式，都进一步降低了电路的面积和功耗。

A low power MFCC speech feature extraction circuit based on serial FFT

【技术实现步骤摘要】
一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路
本专利技术公开了一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，涉及语音特征信号处理和集成电路设计领域，属于计算、推算或计数的

技术介绍
随着当前时代智能化的逐渐发展，语音交互在智能领域上的重要性也愈加增强，语音交互设备也开始在我们生活中扮演了重要角色，如智能手机的语音助手，门禁系统和车载系统等。而语音交互的关键是语音识别，语音特征提取又是语音识别的关键技术，以较小的功耗实现对音频特征信号的低损失提取能够有效地提升语音识别系统的识别准确率。目前，传统的语音特征提取算法包含了动态时间规划(DTW，DynamicTimeWarping)、线性预测编码(LPC，LinearPredictiveCoding)、梅尔倒频谱分析(MFCC，Mel-frequencyCepstralCoefficients)等，其中，性能和提取精度较好的为梅尔频率倒谱分析。该算法通过对音频的预处理、分帧加窗、快速傅里叶变换(FFT，FastFourierTransform)、梅尔对数运算以及离散余弦变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，其特征在于，包括：/n预加重模块，对输入的语音序列进行预处理；/n分帧加窗模块，对经预处理后的语音序列进行分帧加窗操作；/nFFT模块，对经分帧加窗操作后的序列数据进行逐层分组的傅里叶变换后输出比特置换的复数数据，每一层傅里叶变换对输入数据进行两次串行的分组后蝶形运算输出最后一次蝶形运算输出数据与旋转因子的乘积至下一层傅里叶变换；/n梅尔滤波模块，提取FFT模块输出复数的能量值，对能量值进行多阶梅尔滤波得到梅尔值；/n取对数模块，通查找表的方式对梅尔值取以2为底的对数值；及，/nDCT模块，对梅尔值取2为底的对数值进行DCT变换。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，其特征在于，包括：
预加重模块，对输入的语音序列进行预处理；
分帧加窗模块，对经预处理后的语音序列进行分帧加窗操作；
FFT模块，对经分帧加窗操作后的序列数据进行逐层分组的傅里叶变换后输出比特置换的复数数据，每一层傅里叶变换对输入数据进行两次串行的分组后蝶形运算输出最后一次蝶形运算输出数据与旋转因子的乘积至下一层傅里叶变换；
梅尔滤波模块，提取FFT模块输出复数的能量值，对能量值进行多阶梅尔滤波得到梅尔值；
取对数模块，通查找表的方式对梅尔值取以2为底的对数值；及，
DCT模块，对梅尔值取2为底的对数值进行DCT变换。


2.根据权利要求1所述一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，其特征在于，所述预加重模块对输入的语音序列进行预处理的具体方式为：输入语音序列的当前时刻数据与前一个时刻的数据相减后再累加前一时刻的数据向右移位4位后的值得到预处理后的语音信号。


3.根据权利要求1所述一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，其特征在于，每一层傅里叶变换对输入的数据分组进行蝶形运算的具体方法为：将输入数据的高位部分分为第一组数据，将输入数据的低位部分分为第二组数据，对第一组数据和第二组数据进行第一次蝶形运算后更新第一组数据为第一次蝶形运算结果的低位数据，对第一次蝶形运算结果分组后进行第二次蝶形运算，输出第二蝶形运算结果。


4.根据权利要求1所述一种基于串行FFT的低功耗MFCC语音特征提取电路，其特征在于，所述对能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：单伟伟，朱励轩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32