【正文】 熊子瑜 如果做寬帶語圖，一般在上圖 1 的 位置將 Windows Length 設(shè)置為 秒； 如果做窄帶語圖，一般將 Windows Length 設(shè)置為 秒。元音共振峰在三維語圖上明 顯地呈現(xiàn)為粗 黑的橫杠。 22 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 2窄帶語圖 用聲譜儀或語圖儀中的窄帶濾波器（帶寬通常為 45Hz）做出的語圖，稱為“窄 帶語圖”，其水平方向?yàn)闀r(shí)間，豎直方向?yàn)轭l率。窄帶語圖指用窄帶濾波器做出的聲譜圖，寬帶語圖指用寬帶濾波器做出的聲 譜圖。 20 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 1離散譜 周期性復(fù)合波包含數(shù)目一定的頻率成分，它在頻譜圖上呈現(xiàn)為分立式的線條 狀譜線，在頻率軸上只有基頻整數(shù)倍的位置上可能有振幅值，其余位置均為空， 這種頻譜稱為“離散譜”，又稱“線狀譜”，如元音的頻譜就是離散譜。 （ 2）兩個(gè)聲音的響度級(jí)（方）及聲壓級(jí)（ dB）只在 1000Hz 才相等，例如 8001000Hz 這個(gè)范圍內(nèi)，方值的變化和 dB 值的變化，是完全相等的。 等響曲線是反映人耳對聲壓的主觀感受的曲線。音強(qiáng)超過 140 分貝時(shí)，便 在耳膜引起疼痛感覺。噪聲的 判斷還與人們的主觀感覺和心理因素有關(guān)，即一切不希望存在的干擾聲都叫噪 聲，例如，在某些時(shí)候、某些情緒條件下音樂也可能是噪聲。例如，鋼琴的最低音頻率是 Hz，最高音頻率是 4186Hz，而鋼琴有十幾個(gè)泛音，它的高頻可達(dá) 10kHz 至 20kHz， 一般可測到 16 個(gè)泛音或 24 個(gè)泛音。物理學(xué)上用頻率和振幅兩 個(gè)特征來說明純音的性質(zhì)。 音高是人耳對物體振動(dòng)頻率的聽覺感受 ,其高低主要決定于聲波頻率。應(yīng)先將各響度級(jí)換算成響度進(jìn)行合 成，然后再 換算成響度級(jí)。響 度還常用對數(shù)值來表示響度級(jí)，單位為方 (phon)，響度級(jí)的定義是：將一個(gè)聲音 與 1000Hz 純音作比較，當(dāng)聽起來兩者一樣響時(shí)，這時(shí) 1000Hz 純音的聲壓級(jí)的數(shù) 值就是這個(gè)聲音的響度級(jí)。 n i??1 響度 響度級(jí) 響度是人耳對聲音強(qiáng)弱的主觀評價(jià)尺度，它主要決定于聲壓，而且與頻率和 頻譜有一定的關(guān)系。 熊子瑜 Mean: 單位 Pascal。如 果采樣值大于或等于 32768，則將其減去 65536，得出負(fù)值。 為了計(jì)算上的方便，同時(shí)也符合人耳聽覺分辨能力的靈敏度要求，從最弱的 聲壓（ 2 105 Pa）到最強(qiáng)的聲壓（ 20 Pa），按對數(shù)方式分成等級(jí)，以此作為衡 量聲壓大小的常用單位，這就是聲壓級(jí)。 聲強(qiáng)和聲功率通常不易直接測量，要根據(jù)測出的聲壓通過換算來求得。對平面波來說，聲強(qiáng) I 正比于聲壓 有效值的平方。根據(jù)公式可以得出，若被測量是基準(zhǔn)量的 10 倍，則被測量 比基準(zhǔn)量高出 1 級(jí)，若被測量是基準(zhǔn)量的 100 倍，則被測量比基準(zhǔn)量高出 2 級(jí)， 以此類推。簡諧振動(dòng)的振幅是不 變的。聲 速與傳播聲音的介質(zhì)和溫度有關(guān)。 10 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 復(fù)合音 下面是五個(gè)正弦波，其頻率分別是 100， 200， 300， 400， 500 赫茲，相對振 幅分別是 ， ， ， ， 。聲波的最簡單形狀是正弦波，由正弦波得到的聲音叫純音。 第五步：保存錄音。目標(biāo)是聲壓不超過 3 分貝，以保證不出現(xiàn)過載削 波現(xiàn)象，在 3 分貝以下要求是聲壓越大越好。如果您用的是“線路輸入”的方法錄音，則選擇“線路輸入”之前的復(fù)選 框，使其內(nèi)部出現(xiàn)一個(gè)對鉤，另外保持“錄音控制”之前的對鉤，并將其他的對 鉤都取消。可以通過雙擊縱坐標(biāo)軸 來改變標(biāo)度單位。】 2 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 按了上圖的“確定”按鈕后，回到了下面的主窗口： 主窗口的功能區(qū)解釋如下： 1 區(qū)：用于播放和錄音。在錄音時(shí)，簡單估計(jì)噪 音大小的辦法是：當(dāng)沒有語聲信號(hào)輸入的時(shí)候，如果麥克風(fēng)輸入信號(hào)的振幅值超 過了 200（單位為采樣值，相當(dāng)于 46dB），則噪聲就比較大，需要進(jìn)行一定的控 制，如在比較安靜的環(huán) 境下錄音，關(guān)閉窗戶、空調(diào)、電扇等噪聲源，遠(yuǎn)離電腦等 噪聲源等等，選用比較好的帶有屏蔽的麥克風(fēng)，選用比較好的聲卡等等。如果您將采樣精度設(shè)置為 16 位， 計(jì)算機(jī)紀(jì)錄的采樣值范圍則為 32768 至 32767 之間的整數(shù)。 （一）幾個(gè)重要概念 １、采樣 由于聲音為模擬連續(xù)信號(hào)，而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字離散信號(hào)，因此要使用計(jì) 算機(jī)來分析和處理聲音，就需要經(jīng)歷模數(shù)轉(zhuǎn)換過程 [Analog to Digital Converter， 即 ADC]，即將模擬的連續(xù)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字離散信號(hào)。如果采樣率低于高頻成 分頻率的兩倍，則會(huì)產(chǎn)生低頻失真、信號(hào)混淆現(xiàn)象。 1 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 ５、信噪比 信噪比指信號(hào)與噪聲之間的能量比。選 擇好之后請按 4 位置的按鈕“確定”。 3 區(qū)：顯示游標(biāo)所在的時(shí)間位置。首先雙擊電腦屏幕右下角的小喇叭圖標(biāo)，會(huì)彈 出如下對話框，注意：不同電腦所顯示的界面可能略有不同。確定好選擇以后，請按上圖 2“關(guān)閉”按鈕結(jié)束。錄音過程中盡可能避免外界的一切噪聲。 當(dāng)物體振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起周圍空氣的波動(dòng)，導(dǎo)致空氣粒子間的距離發(fā)生疏密變 化，從而引發(fā)空氣壓強(qiáng)的改變，再通過人的耳膜對空氣壓力的反映傳入大腦，從 而形成聲音。 （相對振幅為 1） (函數(shù)名 采樣率 精度 通道數(shù) 頻率 時(shí)長 ) A 點(diǎn)至 B 點(diǎn)為一個(gè)完整的周期，從時(shí)間軸上可以 看出這個(gè)周期的時(shí)長為 10 毫 秒。要了解復(fù)合波的特性，需要對它進(jìn)行頻譜分析。日常所說的長波指頻率低的聲音 ,短波指頻 率高的聲音。聲信號(hào) 和電信號(hào)的相對強(qiáng)弱，例如聲壓和電壓、聲功率和電功率的放大（增益）和減小 （衰減）的量都可用分貝數(shù)來表示。聲場中，在垂直于聲波傳播方向上，單 位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的聲能稱做聲強(qiáng)。聲功率越 大，表示聲源單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的聲能量越大。 PT??? 1 T T 2 式中 pT 是 T 時(shí)間內(nèi)的有效聲壓 Pa； p(T)為某一時(shí)刻的瞬時(shí)聲壓 Pa。以 16 位采樣 精度采得的每個(gè)樣本值都是用兩個(gè)字節(jié)來保存的，我們把這兩個(gè)字節(jié)的值分別記 作 b1 和 b2， 它們都是 0 至 255 之間的某個(gè)整數(shù) , 可以用公式 b1+b2*256 算出其 相應(yīng)的十進(jìn)制的值。 我們可以使用 Praat 軟件察看語音文件的振幅特征，操作如下：先在對象 列表窗口選擇一個(gè)聲音對象，如下圖 1 所示；再點(diǎn)擊下圖 2 位置的 Info 按鈕。 energyInAir?? Te / 400 Mean power (intensity) in air: 單位 Watt/m^2。而響度是人們對聲音強(qiáng)弱的主觀感覺，不能用任 何儀器來直接測定。它們的關(guān) 系可用下列數(shù)學(xué)式表示： N?? 2 ( LN??40) / 10 或 LN?? 40?? 33 log(N ) 。 在一個(gè)自然的復(fù)合音里，有一個(gè)振幅最大、頻率最低的分音，也就是第一諧 波，這個(gè)分音（或第一諧波）一般還被稱為“基音”，它的振動(dòng)頻率被稱為“基 頻”。其中，那個(gè)振幅最大、頻率最低的分音，被稱為“基 音”，也被稱為“第一諧波”；其他分音的振幅一般都比基音的振幅小，而頻率 都是基音的整數(shù)倍，這些音被稱為“陪音”，在 音樂中也被稱為“泛音”。音 色決定于陪音的多少和它們的相對強(qiáng)度。如音叉聲。也可以說，每個(gè)人對各種頻率的純音信號(hào)都有一個(gè)能感受到的最小強(qiáng)度， 這個(gè)剛剛能聽到的聲音強(qiáng)度就是某個(gè)人對某種頻率聲音的聽閾。 實(shí)驗(yàn)表明，聽閾和痛閾是隨聲壓、頻率變化的。根據(jù)等響曲線圖 ,可以得 出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí) : （ 1）兩個(gè)聲音的響度級(jí)（方）相同，但聲壓級(jí)不一定相同，它們與頻率有關(guān)。 （ 4）高頻段，高響度級(jí)與低響度級(jí)的曲線斜率及其間隔基本一致，說明高頻 段的響度變化與聲壓級(jí)增量基本一致；而在低頻段，當(dāng)聲壓級(jí)小于 90 dB，低響 度級(jí)曲線斜率甚大，等響曲線的間隔卻較小，說明低頻段聲壓級(jí)的微小變化會(huì)導(dǎo) 致響度的較大變化。下圖是對 /i/的二維頻譜圖所做的譜包絡(luò)。分析 濁音時(shí)，這種語圖顯示出一條條縱向條紋，兩條縱向條紋之間的時(shí)長就表示濁音 周期。 2橫杠 由于共鳴作用，語音在某些頻率區(qū)上的能量較強(qiáng)，在三維語圖上表現(xiàn)出濃度 較深的橫條，稱為“橫杠”，可以根據(jù)濁音橫杠的中心頻率位置來分析它的音色 特性。亂 紋雖然沒有明顯的共振峰，但有能量集中區(qū)痕跡，它是擦音在語圖上的典型特征。通常，窗內(nèi)時(shí)間 點(diǎn)的數(shù)目至少應(yīng)該包含樂音的一個(gè)周期。等到程序執(zhí)行結(jié)束以后，在 對象列表窗口您可以看到一個(gè)新的對象，它的名稱等于聲音文件的名稱，而類型 是“ Spectrogram”，如下圖 1 所示： 至此，程序的語圖分析工作已經(jīng)結(jié)束。 第二步：選定您要畫圖的語圖對象 Spectrogram，如下圖 1 所示；再點(diǎn)擊右 側(cè) 2 位置的按鈕 Paint?，如下圖 2 所示： 會(huì)自動(dòng)彈出下一對話框： 在上圖 1 和 2 分別輸入所畫部分的起點(diǎn)和末點(diǎn)時(shí)間?！菊f明：如 果所畫語圖的整體顏色偏深，可以適當(dāng)降低上圖 7 位置 Dynamic range 的分貝值， 如果所畫語圖的整體顏色偏淺，可以適當(dāng)提高上圖 7 位置 Dynamic range 的分貝 值。這個(gè)值的設(shè)定 主要是根據(jù)坐標(biāo)軸的數(shù)據(jù)范圍和等分的份數(shù)來確定，一般可以將其分做 5 等份。寬帶語圖的特點(diǎn)是時(shí)域的區(qū)分性較強(qiáng)，而頻域的區(qū)分 度較弱，常用于分析音色特征。 如果您所分析的聲音文件比較長，而您要畫的只是其中的一部分語圖時(shí)，則請您 在畫圖之前確定好它的起點(diǎn)和末點(diǎn)時(shí)間，并在 1 中輸入其起點(diǎn)時(shí)間，單位是秒； 在 2 中其末點(diǎn)時(shí)間，單位是秒。 （二）觀察語圖 為了觀察剛才分析出來的語圖，您可以先選擇剛才分析出來的 Spectrogram 對象，如下圖 1 所示；再點(diǎn)擊右側(cè)的 View 按鈕，如下圖 2 所示，來打開 Spectrogram 對象： 點(diǎn)擊上圖 2 的 View 按鈕之后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)新的窗口，如下圖所示： 29 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 為了能夠清晰地觀察語圖，您可以調(diào)整顯示窗口的高度和寬度，還可以通過 點(diǎn)擊上圖左下腳所示的幾個(gè)按鈕來調(diào)節(jié)橫軸的顯示比例，以達(dá)到最佳的觀察效 果?！? 【說明 2：在 Praat 程序中，采用的是一種類似與高斯窗的窗口，其窗口時(shí) 長與帶寬的換 算公式如下： Bandwidth=，因此若取窗口長度 為 秒，則得到濾波器的帶寬約為 260 赫茲，若取窗口長度為 秒，則得 到濾波器的帶寬約為 44 赫茲。 [巴 ] 25 Praat 語音軟件使用手冊 熊子瑜 三 頻譜分析 通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，幫助您掌握寬帶語圖和窄帶語圖的分析以及二維頻譜分析 的方法和參數(shù)設(shè)置，學(xué)會(huì)制作語