COEFICIENTES MFCC (Mel Frequency Cepstrum Coeficients)

1. COEFICIENTES MFCC (Mel Frequency Cepstrum Coeficients) Un método mas eficiente para extraer características y que es el mas utilizado actualmente en reconocedores comerciales son los Coeficientes Cepstrales en Escala de Mel (MFCC), este método es robusto, además hace uso de la Transformada de Fourier para obtener las frecuencias de la señal. El objetivo es desarrollar un conjunto de características basadas en criterios perceptuales, diversos experimentos muestran que la percepción de los tonos en los humanos no está dada en una escala lineal, esto hace que se trate de aproximar el comportamiento del sistema auditivo. Los coeficientes Cepstrales en Frecuencia en Escala de Mel (MFCC) son una representación definida como el cepstrum de una señal ventaneada en el tiempo que ha sido derivada de la aplicación de una Transformada Rápida de Fourier, pero en una escala de frecuencias no lineal, las cuales se aproximan al comportamiento del sistema auditivo humano.

2. COEFICIENTES MFCC Normalmente los filtros triangulares son repartidos en el rango de frecuencias completas, desde cero hasta la frecuencia de Nyquist. Sin embargo, un criterio de limitación en banda es comúnmente útil para rechazar frecuencias no deseadas o evitar la construcción de filtros en regiones de frecuencia en las cuales no existe energía de la señal útil. Para el análisis de filtros solamente, las frecuencias de corte más baja y las más alta se pueden establecer utilizando parámetros de configuración LOFREQ y HIFREQ, por ejemplo: LOFREQ=300 HIFREQ=3400 Pueden ser utilizadas para procesar señales telefónicas. Cuando se especifican las frecuencias de corte baja y alta de esta forma, el número especificado de canales de los bancos de filtro son distribuidos de forma igual a lo largo de toda la escala de Mel resultando en un conjunto de filtros pasabanda, en donde la frecuencia de corte más baja del primer filtro es igual a LFREQ y la frecuencia de corte del último filtro está en HIFREQ. [HTK]

3. COEFICIENTES MFCC Davis y Mermelstein en 1980 demostraron que los MFCC son beneficiosos para el Reconocimiento Automático del Habla. Dada una Transformada Discreta de Fourier de una señal de entrada: Estos filtros calculan el promedio del espectro alrededor de cada frecuencia central. Se puede definir a fl como la frecuencia mas baja y a fh como la frecuencia mas alta del banco de filtros en Hz, Fs es la frecuencia de muestreo en Hz, M el número de filtros y N el tamaño de la Transformada Rápida de Fourier.

4. COEFICIENTES MFCC Los puntos límite f(m) se encuentran uniformemente espaciados en la escala de Mel donde la escala de Mel está dada por: La gráfica de dicha expresión se muestra a continuación:

5. COEFICIENTES MFCC

6. COEFICIENTES MFCC En donde la inversa está dada por: Entonces finalmente se calcula el logaritmo de la energía de cada filtro: El cepstrum en frecuencia Mel es la Transformada Discreta del Coseno de las salidas de los M filtros:

7. CONSTRUCCIÓN DE LOS FILTROS La siguiente función permite la construcción de los bancos de filtro. Observar que cada banco de filtro es una función Hm[k], determinada por los valores de k y de f[m] determinados en los pasos anteriores.

8. COEFICIENTES MFCC donde M varía para diferentes implementaciones de 24 a 40, para el Reconocimiento Automático del Habla (RAH) generalmente son usados los primeros 13 coeficientes. Este algoritmo es ampliamente usado para obtener el vector de características en sistemas de RAH.

9. CRITERIOS DEL SPHINX Typical values for the constants defining the filter bank are:

11. DIAGRAMA A BLOQUES PARA LA OBTENCIÓN DE LOS MFCC