语音识别技术,也称为自动语音识别(ASR),其核心目标是将人类语音信号转换为对应的文本或指令。随着人工智能的发展,语音识别已成为智能助手、实时翻译、车载系统等领域的关键技术。其工作原理可分解为信号处理、特征提取、声学建模、语言建模和解码搜索等多个环节。
首先,系统通过麦克风采集原始音频信号,并进行预处理,包括降噪、分帧和端点检测(确定语音的开始和结束)。随后,提取声学特征,如梅尔频率倒谱系数(MFCC)或滤波器组特征(FBank),这些特征能够有效表征语音的频谱属性。
声学模型是语音识别的核心之一,传统方法采用隐马尔可夫模型(HMM)和高斯混合模型(GMM)描述音素与声学特征的关系。如今,深度学习技术已成为主流,循环神经网络(RNN)和卷积神经网络(CNN)能够更精准地建模时序依赖关系。而基于Transformer的模型进一步提升了长序列处理能力。
语言模型则负责处理文本的上下文概率,通过统计或神经网络(如BERT、GPT)预测词序列的可能性,从而修正声学模型输出的错误。最终,解码器结合声学模型和语言模型的结果,通过动态规划算法(如维特比算法)搜索最优词序列。
尽管语音识别技术日益成熟,但仍面临口音、噪声、实时性等挑战。未来,多模态融合(如结合视觉信息)及自监督学习将推动其向更高效、更鲁棒的方向发展。