实验一语音信号端点检测最终报告

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1、实验一语音信号端点检测一、实验目的1.学会MATLAB的使用，掌握MATLAB的程序设计方法；2.掌握语音处理的基本概念、基本理论和基本方法；3.掌握基于MATLAB编程实现带噪语音信号端点检测；4.学会用MATLAB対信号进行分析和处理。5.学会利用短时过零率利短时能量，对语音信号的端点进行检测。二、实验仪器设备及软件IIP[)538、MATLAB三、实验原理端点检测是语音信号处理过程小非常重要的-步，它的准确性直接影响到语音信号处理的速度和结果。木次实验利用短时过零率和短时能量相结合的语音端点检测算法利用短时

2、过零率来检测清音，用短时能量来检测浊音，两者相配合便实现了信号信噪比较大情况下的端点检测。算法対于输入信号的检测过程可分为短时能量检测和短时过零率检测两个部分。算法以短时能量检测为主，短时过零率检测为辅。根据语音的统计特性，可以把语音段分为清音、浊音以及静音(包括背景噪声)三种。在本算法中，短时能量检测可以较好地区分出浊音利静音。对于清音，由于其能址较小，在短时能量检测中会因为低于能罐门限而被课判为静音;短时过零率则可以从语音中区分出静音和淸音。将两种检测结合起來，就对以检测出语音段(清音和浊音)及静音段1、短吋

3、能量计算定义n时刻某语言信号的短时平均能量为：En=-in)]2=y^[x(m)w(n-m)]2式中N为窗长，可见短时平均能量为一帧样点值的平方和。特殊地，当窗函数为矩形窗时，哲En=工/伽)m=n-(N2、短时过零率过零就是指信号通过零值。过零率就是每秒内信号值通过零值的次数。对于离散时间序列，过零则是指序列取样值改变符号，过零率则是每个样木的改变符号的次数。对于语音信号，则是指在一帧语音中语音信号波形穿过横轴(零电平)的次数。可以用和邻两个取样改变符号的次数來计算。如果窗的起点是1匸0,短时过零率Z为波形穿过

4、横轴(零电平)的次数12V-1Zo=—工ISg〃(S”(〃))一Sgn(Sw(n一1))I2“=osgn(E={t,鳥短时过零可以看作信号频率的简单度量浊音的短时平均幅度最大，无声的短时平均幅度最小，淸音的短时过零率最大，无声居中，浊音的短时过零率最小。3、短时自相关函数R、«k)=为Sw(n)sw(n+k)71=0①是偶两数；②s(n)是周期的，那么R(k)也是周期的；③可用于基音周期估计和线性预测分析4、判断语音信号的起点和终点利用短时平均幅度和短时过零率可以判断语音信号的起点和终点。语音端点检测方法可采用测

5、试信号的短时能量或短时对数能量、联合过零率等特征参数，并采用双门限判定法來检测语音端点，即利用过零率检测清音，用短时能屋检测浊音，两者配合。首先为短时能屋和过零率分別确定两个门限，一个是较低的门限数值较小，对信号的变化比较敏感，很容易超过;另一个是比较高的门限，数值较大。低门限被超过未必是语音的开始，有可能是很短的噪声引起的，高门限被超过并且接下来的自定义时间段内的语音。四、实验步骤及程序(1)实验步骤：1、取一段录音作为音频样本。2、利用公式分别编程计算这段语音信号的短时能量和短时过零率，然肩分别画出它们的曲线

6、。3、调整能量门限。4、进行幅度归一化并设置帧长、短时能量阈值、过零率阈值等参数。5、编写程序实现语音端点检测。6、最后得到语音端点检测图像。(1)语音信号的端点检测程序流程图:图1.1语音信号的端点检测程序流程图(2)语音信号的端点检测实验源程序:%参数设置FrameLen=256;inc=90;%帧长%未重叠部分[x,fs,nbits]=wavread(T•wav1);%语音信号的端点检测matlab实现x=x/max(abs(x));%幅度归―化到[-1,1]%短时能量阈值ampl=10;amp2=2;zc

7、rl=10;zcr2=5;%过零率阈值minsilence=6;%用无声的长度来判断语音是否结朿minlen=15;殆判断是语音的最小长度status=0;count=0;%记录语音段的状态%语音序列的长度silence=0;%无声的长度咎计算过零率tmpl=enframe(x(1:end-1),FrameLen,inc);tmp2=enframe(x(2:end),FrameLen,inc);signs=(tmpl.*tmp2)<0;diffs=(tmpl-tmp2)>0.02;zcr=sum(signs.*d

8、iffs,2);%计算短时能量amp=sum((abs(enframe(filter([1-0.9375],1,x)zFrameLen,inc))).A22)；%调整能量门限ampl=min(amplfmax(amp)/4);amp2=min(amp2,max(amp)/8);1开始端点检测forn=l:length(zcr)goto=0;switchstatuscase