語(yǔ)譜圖分析演示

第二章語(yǔ)譜圖分析現(xiàn)在是1頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日1一段語(yǔ)音的時(shí)域波形及其語(yǔ)譜圖語(yǔ)音時(shí)域波形對(duì)應(yīng)的語(yǔ)譜圖3.6.1語(yǔ)譜圖分析現(xiàn)在是2頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日2語(yǔ)譜圖語(yǔ)音的時(shí)域分析和頻域分析是語(yǔ)音分析的兩種重要方法。但是這兩種方法均有局限性：時(shí)域分析對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的頻率特性沒(méi)有直觀的了解；特性中又沒(méi)有語(yǔ)音信號(hào)隨時(shí)間的變化關(guān)系。因此人們致力于研究語(yǔ)音的時(shí)頻分析特性，把和時(shí)序相關(guān)的傅里葉分析的顯示圖形稱為語(yǔ)譜圖。語(yǔ)譜圖在1941年由貝爾實(shí)驗(yàn)室研究人員發(fā)明，它試圖用三維的方式顯示語(yǔ)音頻譜特性，縱軸表示頻率，橫軸表示時(shí)間，顏色的深淺表示特定頻帶的能量大小，語(yǔ)譜圖的發(fā)明是語(yǔ)音研究的一個(gè)里程碑，它將語(yǔ)音的許多特征直觀的呈現(xiàn)出來(lái)。語(yǔ)譜圖中顯示了大量的與語(yǔ)音的語(yǔ)句特性有關(guān)的信息，它綜合了頻譜圖和時(shí)域波形的特點(diǎn)，明顯地顯示出語(yǔ)音頻譜隨時(shí)間的變化情況，或者說(shuō)是一種動(dòng)態(tài)的頻譜?，F(xiàn)在是3頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日語(yǔ)譜圖產(chǎn)生流程語(yǔ)音錄制數(shù)據(jù)讀入程序信號(hào)分幀加窗能量密度譜計(jì)算功率譜偽彩色顯示語(yǔ)譜圖顯示現(xiàn)在是4頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日一、語(yǔ)譜圖的分類語(yǔ)譜圖分為寬帶語(yǔ)譜圖和窄帶語(yǔ)譜圖兩種。寬帶語(yǔ)譜圖：帶寬約為300Hz，具有良好的時(shí)間分辨率，但是頻率分辨率較差；寬帶語(yǔ)譜圖能給出語(yǔ)音的共振峰頻率及清輔音的能量匯集區(qū)，在語(yǔ)譜圖里共振峰呈現(xiàn)為黑色的條紋。窄帶語(yǔ)譜圖：帶寬約為45Hz,具有良好的頻率分辨率，但是時(shí)間分辨率較差。有利于顯示基音頻率及其各次諧波，不利于觀察共振峰的變化。在不同的語(yǔ)譜圖上所表現(xiàn)的語(yǔ)音特征也不同。現(xiàn)在是5頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日二、寬帶語(yǔ)譜圖的典型譜型寬帶語(yǔ)譜圖的典型譜型：寬橫杠（Bar）：代表元音的共振峰位置，表現(xiàn)為圖中與水平時(shí)間軸平行的較寬的黑杠，不同元音的共振峰位置不同，根據(jù)寬帶語(yǔ)譜圖上各橫杠的位置可以區(qū)分不同的元音，不同人發(fā)音的第一共振峰位置會(huì)不同，但其分布結(jié)構(gòu)是相似的。豎直條（spike）代表塞音（b,d,g,p,t,k）或塞擦音（z,zh,j,c,ch,q）,表現(xiàn)為圖中與垂直頻率軸平行的較寬的黑條，在時(shí)間上持續(xù)時(shí)間很短，在頻率軸上集中區(qū)位置隨不同的輔音而不同摩擦亂紋（fill）:代表摩擦音（s,sh,x,f,h）或者送氣音的送氣部分，表現(xiàn)為圖中無(wú)規(guī)則的亂紋?，F(xiàn)在是6頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日三、窄帶語(yǔ)譜圖的典型譜型窄橫條：代表元音的基音頻率及各次諧波，表現(xiàn)為圖中與水平軸平行的線條，窄橫條在頻率軸的位置對(duì)應(yīng)了音高頻率值，隨時(shí)間軸的曲折、升降變化代表了音高變化的模式無(wú)聲間隙段：對(duì)應(yīng)于語(yǔ)音的停頓間隙，在圖中表現(xiàn)為空白區(qū)，在兩種語(yǔ)譜圖中都存在。這種反映語(yǔ)音信號(hào)動(dòng)態(tài)頻譜特性的時(shí)頻圖在語(yǔ)音分析中具有重要的實(shí)用價(jià)值，被稱為“可視語(yǔ)言”現(xiàn)在是7頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日語(yǔ)譜圖分析語(yǔ)譜圖中的花紋有橫杠、亂紋和豎直條等橫杠是與時(shí)間軸平行的幾條黑色帶紋，它們是共振峰，從橫杠對(duì)應(yīng)的頻率和帶寬可以確定相應(yīng)的共振峰頻率和帶寬在一個(gè)語(yǔ)音段的語(yǔ)譜圖中，有沒(méi)有橫杠出現(xiàn)是判斷它是否是濁音的重要標(biāo)志。豎直條（又叫沖直條）是語(yǔ)譜圖中出現(xiàn)與時(shí)間軸垂直的一條窄黑條。每個(gè)豎直條相當(dāng)于一個(gè)基音，條紋的起點(diǎn)相當(dāng)于聲門(mén)脈沖的起點(diǎn)，條紋之間的距離表示基音。條紋越密表示基音頻率越高?，F(xiàn)在是8頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日8現(xiàn)在是9頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日9EverysaltbreezecomesformtheseaWidebandnarrowband現(xiàn)在是10頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日10Matlab命令：specgramWidebandspectrogram：給出共振峰頻率Narrowbandspectrogram：基音周期及其諧波

specgramcomputesthewindoweddiscrete-timeFouriertransformofasignalusingaslidingwindow.Thespectrogramisthemagnitudeofthisfunction.現(xiàn)在是11頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日11現(xiàn)在是12頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日12現(xiàn)在是13頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日13N=1024hammingwindow幅度譜

現(xiàn)在是14頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日14N=2048hammingwindow幅度譜

現(xiàn)在是15頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日15歡迎使用微軟中國(guó)研究院中文語(yǔ)音合成系統(tǒng)的時(shí)域波形和語(yǔ)譜圖現(xiàn)在是16頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日16現(xiàn)在是17頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日17寬帶語(yǔ)譜圖：“畢業(yè)”語(yǔ)譜圖語(yǔ)譜圖因其不同的黑白程度，形成不同的花紋，被稱作“聲紋”現(xiàn)在是18頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日“曠課”語(yǔ)譜圖從語(yǔ)譜圖上可以看出語(yǔ)音的音調(diào)變化，藍(lán)色的就是音調(diào)現(xiàn)在是19頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日19“曼谷”語(yǔ)譜圖現(xiàn)在是20頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日“受用”語(yǔ)譜圖現(xiàn)在是21頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日語(yǔ)譜圖分析特點(diǎn)：（1）窗長(zhǎng)短，可以獲得較高的時(shí)間分辨率；（2）功率譜的諧波結(jié)構(gòu)在頻率軸方向被平滑掉了，諧波間隙被填平了，因此在頻域看不出基音頻率和頻譜的諧波形式結(jié)構(gòu)，但可以明顯的看成共振峰結(jié)構(gòu)和語(yǔ)譜包絡(luò)（3）時(shí)間分辨率高，可以清楚的看到濁音共振峰時(shí)變過(guò)程“你好”寬帶語(yǔ)譜圖灰度顯示圖“你好”窄帶語(yǔ)譜圖灰度顯示圖特點(diǎn)：（1）窗長(zhǎng)長(zhǎng)，可以獲得較高的頻率分辨率。（2）濾波器的帶寬能在濁音區(qū)分辨出每個(gè)諧波。（3）語(yǔ)譜的諧波形式的結(jié)構(gòu)在頻率方向清晰可見(jiàn)，并能看到基音頻率的時(shí)變過(guò)程。N=256N=2048現(xiàn)在是22頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日語(yǔ)譜圖識(shí)別現(xiàn)在是23頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日瀑布語(yǔ)譜圖（SPECTROGRAM）

時(shí)間、頻率、幅值三維坐標(biāo)，頻譜幀隨時(shí)間變化

現(xiàn)在是24頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日彩色語(yǔ)譜圖

發(fā)“ah.”時(shí)的單元音/a/發(fā)“eye”時(shí)的雙元音/ai/發(fā)音“real”發(fā)音“mean”現(xiàn)在是25頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日25同一個(gè)人的語(yǔ)譜圖5個(gè)不同發(fā)音者發(fā)音“0”的語(yǔ)譜圖不同的講話者的語(yǔ)譜圖具有不同的“聲紋”。據(jù)此可以區(qū)別說(shuō)話人，這與不同的人有不同的指紋，根據(jù)指紋可以區(qū)別不同的人是一個(gè)道理?，F(xiàn)在是26頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日26話者1發(fā)音“0”的結(jié)果話者1另一次發(fā)音“0”的結(jié)果現(xiàn)在是27頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日27話者1發(fā)音“0”的結(jié)果話者2發(fā)音“0”的結(jié)果現(xiàn)在是28頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日283.6.2語(yǔ)音信號(hào)特性分析一首歌曲的截取語(yǔ)音段現(xiàn)在是29頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日293.6.2語(yǔ)音信號(hào)特性分析語(yǔ)音信號(hào)的特性主要指它的聲學(xué)特性、語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜特性以及語(yǔ)音信號(hào)的統(tǒng)計(jì)特性。關(guān)于聲學(xué)特性前面已做了介紹，下面主要分析它的時(shí)域波形和頻譜特性。現(xiàn)在是30頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日30漢語(yǔ)拼音“souke”的時(shí)間波形現(xiàn)在是31頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日31元音[ou]的頻譜圖現(xiàn)在是32頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日32語(yǔ)音特性分析實(shí)例：Tenaboveinsuburbs現(xiàn)在是33頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日33現(xiàn)在是34頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日34現(xiàn)在是35頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日35現(xiàn)在是36頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日36現(xiàn)在是37頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日37現(xiàn)在是38頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日38輔音[s]的頻譜現(xiàn)在是39頁(yè)\一共有41頁(yè)\編輯于星期日39