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1、设计报告课程名称语音信号处理任课教师姚红设计题目语音信号的短时分析班级10级电子信息工程一班姓名廖盼盼学号1005074021日期2013-11-4用Matlab编程实现语音信号的短时分析一、目的1•在理论学习的基础上，进一步地理解和掌握语音信号短时分析的意义，短时时域分析的基本方法。2.进一步理解和学握语音信号短时平均能虽函数及短时平均过零数的计算方法和重要意义。二、原理及方法-•定时宽的语音信号，其能量的大小随时间有明显的变化。-其中清音段(以清音为主要成份的语音段)，其能量比浊音段小得多。短时过零数也町用于语音信号分
2、析中，发浊音时，其语音能蜃约集屮于3kHz以下，而发清音时，多数能量出现在较高频率上，可认为浊音时具有较低的平均过零数，而清音时具有较高的平均过零数，因而，对一短时语音段计算其短吋平均能虽:及如吋平均过零数，就可以较好地区分其中的清音段和浊音段，从而可判别句中清、浊咅转变时刻，声母韵母的分界以及无声与冇声的分界。这在语咅识别中冇重要意义。三、实验步骤(1)用cooledit录了一段音，是我自己说的。釆样率为8KHZ,量化精度为16比特线性码。(2)利用设计方案小给定的公式分别编程计算这段语音信号的短时能量、短时平均幅度、短
3、时过零率，然后分别画出它们的曲线；(3)然后画出短时零能比曲线。⑷根据上述结果判断找出其中的一帧浊音信号和一帧清音信号。判断依据是，浊音：短时能量大、短时平均幅度人、短时过零率低；清音：短时能量小、短时平均幅度小、短时过零率高。浊音，取13270—13510个点,清音,取12120—12360个点。分别计算他们的短时自相关函数和平均幅度差函数；(5)根据图形，分析浊音段语音的棊咅周期。四、实验结论与分析(1)从图中明显可以看出，浊音信号的具冇明显的周期性，其自相关函数和平均幅度差函数也表现出周期性。清咅信号稍微羌一点，但不
4、是很明显，主要是由于清咅信号的位置找的不是很好。(2)浊音：矩时能量大、矩时平均幅度大、短时过零率低；清音：短时能量小、矩时平均幅度小、短时过零率高。(3)基音提取一消除共振峰的影响。从画出的图形屮间可以看出，没有加滤波器的声音信号处理后共振峰的影响很大。但是加一个60~500Hz的带通滤波器，利用滤波后的信号进行基因估计，这样可除去大部分共振峰的影响，自相关函数和短时平均幅度差函数貝-有更尖锐地峰值，有利于判决地准确性。(4)画出的波形如下所示：图1为没冇加窗nowindow,wav,，无滤波，图2为加窗后的语音信号为h
5、avcwindow.wav,有滤波。图1没冇滤波的笫一列的图形从匕到下分别表示：短时能量、短时平均幅度、短时过零率和零能比曲线，第二列从上到下分別为浊音的短吋口相关函数、用吋平均幅度差函数和轻清音的短时自相关函数、短时平均幅度差函数。1521x100D5x102000x1005x10°0严「——....J00552100x10五、心得体会通过这一次的课程设计实验，我们加深了对语音信号理论知识的理解，通过H己查找资料，修改程序，最后得出了白己的基音频率。在设计屮，同时也使我获得了很多新的知识，熟练对mat1ab的使用。还学会
6、了cooledit的不少功能，对MATLAB的应用也更加熟练了。根据实际的分析需要改变其参数观察变化过程，有助于将语音信号处理中抽象的概念形象化,促进对理论的深刻理解。通过实验，我们将理论和实际结合的更好了，对于知识的理解也更加的深刻！六、附录源程序：%没有加窗nowindow.wavN=240Y=WAVREADCnowindow[118000]);L=length(Y)%30秒，每秒8000个点，一共240000个点LL=length(Y)/N%—共1000帧figure(l)sct(l/Position1,[10,3
7、5,350,650])%短时能量Em=zeros(1,(LL・1)*240);forii=l:(LL-1)*240,temp=Y(ii:ii+240);Em(ii)=sum(temp.*temp);endsubplot(4,1,1)jj=[l:(LL-l)*240];plot(jj,Em；b');grid%axis([12000,16000,0.15,0.4])%如时平均幅度Mn=sum(abs(Y))/NMn=zeros(I,(LL-1)*240);forii=l:(LL-l)*240,temp=Y(ii:ii+240)
8、;Mn(ii)=sum(abs(temp))/N;endfigured)subplot(4,l,2)jj=[l:(LL-1)*240];plot(jj,Mn,b);grid%axis([12000,16000,0.02,0.04])%短时过零率Zn=zeros(1,(LL-1)*240);forii=2
