大学本科语音信号处理实验讲义8学时

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1、完美.格式.编辑语音信号处理实验讲义时间：2011-12专业.资料.整理完美.格式.编辑目录实验一语音信号生成模型分析……………………………………….3实验二语音信号时域特征分析……………………………………….7实验三语音信号频域特征分析………………………………………12实验四语音信号的同态处理和倒谱分析……………………………16专业.资料.整理完美.格式.编辑实验一语音信号生成模型分析一、实验目的1、了解语音信号的生成机理，了解由声门产生的激励函数、由声道产生的调制函数和由嘴唇产生的辐射函数。2、编程实现声门激励波函数波形及频谱，与理论值进行比较。3、编程实现已知语音信号的语

2、谱图，区分浊音信号和清音信号在语谱图上的差别。二、实验原理语音生成系统包含三部分：由声门产生的激励函数、由声道产生的调制函数和由嘴唇产生的辐射函数。语音生成系统的传递函数由这三个函数级联而成，即1、激励模型发浊音时，由于声门不断开启和关闭，产生间隙的脉冲。经仪器测试它类似于斜三角波的脉冲。也就是说，这时的激励波是一个以基音周期为周期的斜三角脉冲串。单个斜三角波的频谱表现出一个低通滤波器的特性。可以把它表示成z变换的全极点形式这里c是一个常数，T是脉冲持续时间。周期的三角波脉冲还得跟单位脉冲串的z变换相乘：这就是整个激励模型，是一个幅值因子。2、声道模型当声波通过声道时，受到声腔

3、共振的影响，在某些频率附近形成谐振。反映在信号频谱图上，在谐振频率处其谱线包络产生峰值，把它称为共振峰。一个二阶谐振器的传输函数可以写成实践表明，用前3个共振峰代表一个元音足够了。对于较复杂的辅音或鼻音共振峰要到5个以上。多个叠加可以得到声道的共振峰模型3、辐射模型专业.资料.整理完美.格式.编辑从声道模型输出的是速度波，而语音信号是声压波。二者倒比称为辐射阻抗，它表征了口唇的辐射效应，可用下式表示：三、实验内容1、设声门脉冲单个三角波的数学表达式为试画出三角波波形图及其频谱。取。参考程序：%三角波及其频谱n=linspace(0,25,125);g=zeros(1,lengt

4、h(n));i=0;fori=0:40ifn(i+1)<=5g(i+1)=0.5*(1-cos(n(i+1)*pi/5));elseg(i+1)=cos((n(i+1)-5)*pi/8);endendfigure(1)subplot(1,2,1)plot(n,g)xlabel('时间/ms')ylabel('幅度')axis([0,25,-0.4,1.2])r=fft(g,1024);r1=abs(r);yuanlai=20*log10(r1);signal(1:512)=yuanlai(1:512);pinlv=(0:1:511)*8000/1024;subplot(1,2,

5、2)plot(pinlv,signal);xlabel('频率/Hz')ylabel('幅度/dB')专业.资料.整理完美.格式.编辑axis([0,620,0,30])图1-1三角波及其频谱2、给出语音段“数字信号处理”（speech.wav），画出它的语谱图。clearall;[x,sr]=wavread('speech_dsp.wav');s=length(x);w=round(44*sr/1000);n=w;shift=w/2;h=w-shift;%win=hanning(n)';win=hamming(n)';c=1;ncols=1+fix((s-n)/h);d=ze

6、ros((1+n/2),ncols);forb=0:h:(s-n)u=win'.*x((b+1):(b+n));t=fft(u);d(:,c)=t(1:(1+n/2));c=c+1;endtt=[0:h:(s-n)]/sr;ff=[0:(n-2)]*sr/n;imagesc(tt,ff/1000,20*log10(abs(d)));colormap(gray);axisxyxlabel('时间/s')ylabel('频率/kHz')专业.资料.整理完美.格式.编辑图1-2语谱图四、思考题1、声门激励脉冲信号是高频衰减的还是高频增强的？2、画语谱图时为什么要给语音信号加汉明窗？若

7、加矩形窗会有什么区别？3、在语谱图上观察，浊音信号的和清音信号的频谱有什么区别？专业.资料.整理完美.格式.编辑实验二语音信号时域特征分析一、实验目的1、了解自相关函数及自相关函数在语音信号处理中的应用。2、编写程序分析语音信号的短时自相关特征，计算语音信号的基音周期。3、编写修正短时自相关函数的程序，并与未修正的函数进行比较。二、实验原理自相关函数用于衡量信号自身时间波形的相似性。由前面的讨论可知，清音和浊音的发声机理不同，因而在波形上也存在着较大的差异。浊音的时间波形呈现出一定的周期性，