語(yǔ)音信號(hào)的采集與時(shí)頻域分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(已修改)
2024-09-11 08:12 本頁(yè)面
【正文】 燕山大學(xué) 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目： 語(yǔ)音信號(hào)的采集與時(shí)頻域分系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 09 精儀一班 學(xué) 號(hào)： 090103020208 學(xué)生姓名： 喬召杰 指導(dǎo)教師： 劉永紅 教師職稱(chēng)： 副教授 第 頁(yè) 共 18 頁(yè) 目錄 引 言 ...................................................................2 第 1 章 語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域分析 .................................................3 1 窗口選擇 .......................................................3 2 短時(shí)能量 .......................................................4 3短時(shí)平均過(guò)零率 ................................................. 5 4 短時(shí)自相關(guān)函數(shù) .................................................6 5 時(shí)域分析方法的應(yīng)用 .............................................7 第 2 章 語(yǔ)音信號(hào)頻域分析 .................................................8 1 短時(shí)傅里葉變換 .................................................8 2 語(yǔ)譜圖 .........................................................9 3 復(fù)倒譜和倒譜 ...................................................9 第 3 章 加噪與濾波處理 ...................................................11 1 原始信號(hào)加噪處理 ...............................................11 2 加噪信號(hào)濾波處理 ...............................................12 第 4 章 總結(jié) .............................................................13 參考文獻(xiàn) ................................................................14 附 錄 ...................................................................15 第 頁(yè) 共 18 頁(yè) 引言 語(yǔ)音信號(hào)是一種非平穩(wěn)的時(shí)變信號(hào)，它攜帶著各種信息。在語(yǔ)音編碼、語(yǔ)音合成、語(yǔ)音識(shí)別和語(yǔ)音增強(qiáng)等語(yǔ)音處理中無(wú)一例外需要提取語(yǔ)音中包含的各種信息。語(yǔ)音信號(hào)分析的目的就在與方便有效的提取并表示語(yǔ)音信號(hào)所攜帶的信息。語(yǔ)音信號(hào)分析可以分為時(shí)域和頻域等處理方法 。 語(yǔ)音信號(hào)可以認(rèn)為在短時(shí)間內(nèi) (一般認(rèn)為在 10~30ms 的短時(shí)間內(nèi) )近似不變， 因而可以將其看作是一個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)過(guò)程 , 即語(yǔ)音信號(hào)具有短時(shí)平穩(wěn)性。任何語(yǔ)音信號(hào)的分析和處理必須建立 在“ 短時(shí)” 的基礎(chǔ)上 , 即進(jìn)行“ 短時(shí)分析” 。 時(shí)域分析 :直接對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域波形進(jìn)行分析，提取的特征參數(shù)有短時(shí)能量，短時(shí)平均過(guò)零率，短時(shí)自相關(guān)函數(shù)等。 頻域分析 :對(duì)語(yǔ)音信號(hào)采樣，并進(jìn)行傅里葉變換來(lái)進(jìn)行頻域分析。 主要分析的特征參數(shù)： 短時(shí)譜、倒譜 、 語(yǔ)譜圖 等。 本文采集作者的聲音信號(hào)為基本的原始信號(hào)。對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻域分析后，進(jìn)行加白噪聲處理并進(jìn)行了相關(guān)分析，設(shè)計(jì)濾波器 并運(yùn)用所設(shè)計(jì)的濾波器對(duì)加噪信號(hào)進(jìn)行濾波 , 繪制濾波后信號(hào)的時(shí)域波形和頻譜。整體設(shè)計(jì)框圖如下圖所示： 時(shí) 頻 域 分 析 時(shí) 域 分 析 頻 域 分 析短 時(shí) 能 量短 時(shí) 平 均 過(guò) 零 率短 時(shí) 自 相 關(guān) 函 數(shù)倒 譜 分 析短 時(shí) 譜 分 析 語(yǔ) 譜 分 析 圖 時(shí)頻域分析設(shè)計(jì)圖 加 噪 信 號(hào) 原 始 信 號(hào) 濾 波 信 號(hào)A w g nf i l t e r 圖 加噪濾波分析流程圖 第 頁(yè) 共 18 頁(yè) 第一 章 語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域分析 語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域分析可直接對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行時(shí)域波形分析，在此只只針對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)能量、短時(shí)平均過(guò)零率、短時(shí)自相關(guān)函數(shù)進(jìn)行討論。 窗口選擇 由人類(lèi)的發(fā)生機(jī)理可知，語(yǔ)音信號(hào)具有短時(shí)平穩(wěn)性，因此在分析討論中需要對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行加窗處理進(jìn)而保證每個(gè)短時(shí)語(yǔ)音長(zhǎng)度為 10~30ms。通常選擇矩形窗和哈明窗能得到較理想的“短時(shí)分析”設(shè)計(jì)要求。兩種窗 函數(shù)的時(shí)域波形如下圖 所示： 0 20 40 6000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 41 . 61 . 82矩形窗s a m p l ew（n）0 20 40 6000 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91h a n m i n g 窗s a m p l ew（n） 圖 矩形窗和 Hamming窗的時(shí)域波形 矩形窗的定義：一個(gè) N點(diǎn)的矩形窗函數(shù)定義為如下 ? 1 ,00,() nNwn ??? 其 他 （ ） 哈明 窗的定義：一個(gè) N點(diǎn)的 哈明 窗函數(shù)定義為如下 0 .5 4 0 .4 6 c o s ( 2 ) , 010,()n nNNwn ?? ? ????? 其 他=
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