語音信號實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn) 語音信號采集與簡單處理一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求?）掌握語音信號采集的方法（2）掌握一種語音信號基音周期提取方法（3）掌握短時(shí)過零率計(jì)算方法（4）了解matlab的編程方法二、 實(shí)驗(yàn)原理基本概念：（a）短時(shí)過零率：短時(shí)內(nèi)，信號跨越橫軸的情況，對于連續(xù)信號，觀察語音時(shí)域波形通過橫軸的情況；對于離散信號，相鄰的采樣值具有不同的代數(shù)符號，也就是樣點(diǎn)改變符號的次數(shù)。對于語音信號，是寬帶非平穩(wěn)信號，應(yīng)考察其短時(shí)平均過零率。其中sgn.為符號函數(shù) 短時(shí)平均過零的作用1.區(qū)分清/濁音： 濁音平均過零率低，集中在低頻端； 清音平均過零率高，集中在高頻端。2.從背景噪聲中找出是否有語音，以及語音的起點(diǎn)。（b）

2、基音周期基音是發(fā)濁音時(shí)聲帶震動(dòng)所引起的周期性，而基音周期是指聲帶震動(dòng)頻率的倒數(shù)?；糁芷谑钦Z音信號的重要的參數(shù)之一，它描述語音激勵(lì)源的一個(gè)重要特征，基音周期信息在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如語音識別、說話人識別、語音分析與綜合以及低碼率語音編碼，發(fā)音系統(tǒng)疾病診斷、聽覺殘障者的語音指導(dǎo)等。因?yàn)闈h語是一種有調(diào)語言，基音的變化模式稱為聲調(diào)，它攜帶著非常重要的具有辨意作用的信息，有區(qū)別意義的功能，所以，基音的提取和估計(jì)對漢語更是一個(gè)十分重要的問題。 由于人的聲道的易變性及其聲道持征的因人而異，而基音周期的范圍又很寬，而同個(gè)人在不同情態(tài)下發(fā)音的基音周期也不同，加之基音周期還受到單詞發(fā)音音調(diào)的影響，因而基音

3、周期的精確檢測實(shí)際上是一件比較困難的事情?；籼崛〉闹饕щy反映在：聲門激勵(lì)信號并不是一個(gè)完全周期的序列，在語音的頭、尾部并不具有聲帶振動(dòng)那樣的周期性，有些清音和濁音的過渡幀是很難準(zhǔn)確地判斷是周期性還是非周期性的。聲道共振峰有時(shí)會嚴(yán)重影響激勵(lì)信號的諧波結(jié)構(gòu)，所以，從語音信號中直接取出僅和聲帶振動(dòng)有關(guān)的激勵(lì)信號的信息并不容易。語音信號本身是準(zhǔn)周期性的(即音調(diào)是有變化的)，而且其波形的峰值點(diǎn)或過零點(diǎn)受共振峰的結(jié)構(gòu)、噪聲等的影響。基音周期變化范圍大，從老年男性的50hz到兒童和女性的450hz，接近三個(gè)倍頻程，給基音檢測帶來了一定的困難。由于這些困難，所以迄今為止尚未找到一個(gè)完善的方法可以對于各類人

4、群(包括男、女、兒童及不向語種)、各類應(yīng)用領(lǐng)域和各種環(huán)境條件情況下都能獲得滿意的檢測結(jié)果。 盡管基音檢測有許多困難，但因?yàn)樗闹匾?，基音的檢測提取一直是一個(gè)研究的課題，為此提出了各種各樣的基音檢測算法，如自相關(guān)函數(shù)(acf)法、峰值提取算法(ppa)、平均幅度差函數(shù)(amdf)法、并行處理技術(shù)、倒譜法、sift、譜圖法、小波法等等。三、 實(shí)驗(yàn)步驟（1）利用給出的清音和濁音語音信號進(jìn)行短時(shí)能量仿真。（2）利用給出的清音和濁音語音信號計(jì)算短時(shí)過零率。（3）利用給出的清音和濁音語音信號，采用短時(shí)相關(guān)函數(shù)計(jì)算語音信號濁音基音周期。其中自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式為： 四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說

5、明濁音和清音的平均能量及短時(shí)平均過零數(shù)有什么不同？2由仿真波形說明濁音和清音的自相關(guān)函數(shù)有什么不同？六、實(shí)驗(yàn)參考程序1短時(shí)能量duanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x,fs,nbit=wavread(e:a.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);duanshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold onaa2duanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x

6、,fs,nbit=wavread(e:a2.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);duanshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold onfduanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x,fs,nbit=wavread(e:f.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);dua

7、nshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold on2 短時(shí)過零率sp1=wavread(e:a2.wav);sp=wavread(e:f.wav);l=mean(sp);sp=sp-l;l2=mean(sp1);sp1=sp1-l2;%以下程序計(jì)算短時(shí)過零率m1=0;m2=0;for i=1:500 if sp1(i)0 spp1(i)=1; else spp1(i)=-1; endendfor i=1:500 if sp(i)0 spp(i)=1; else spp(i)=-1; endendfor i=2:500 m1=m1+0.5*abs(spp1(i)-spp1(i-1); m2=m2+0.5*abs(spp(i)-spp(i-1); % m2 m1endplot(sp1(1:500),r);hold onplot(sp(1:500);3 相關(guān)函數(shù)法計(jì)算基音周期r=zeros(1,250);z,fs,nbit =wavread(e:a2.wav); for i=1:250 for j=1:601-1-i r(i)=r(i)+z(j)*z(j+i); endendfigure(5);plot(r/14)hold onr=zero