【正文】 另一種信號來源是打開 mat文件中已存的兩個(gè)不同頻率疊加的聲音信號，把該信號作為一種輸入方式。 Fig 文件：該文件包括圖形窗口及其所有后裔的完全描述，包括所有對象的屬性值。同時(shí)給出了相應(yīng)的語音的時(shí)域波形。因此，人們致力于研究語音的時(shí)頻分析特性。而1N 一般取 25 512 或 1024，為了將 ()nxm的點(diǎn)數(shù)從 N 擴(kuò)大力 1N ，可以采用補(bǔ)0 的辦法，在擴(kuò)大的部分添若干個(gè) 0 取樣值，然后再對添 0 后的序列進(jìn)行 FFT。由于窗口是有限長度的，滿足絕對可和條件，所以這個(gè)變換是存在的。對于后一個(gè)問題除了可以采用低直流漂移器件外，也 可以在軟件上加以解決，這就是算出每一幀的直流分量并予以濾除 。 ② 實(shí)現(xiàn)起來比較簡單、運(yùn)算且少 。市面上購買到的普通聲卡在這方面做的都很好，語音聲波通過話筒輸入到聲卡后直接獲得的是經(jīng)過防混疊濾波、 A/D 變換、量化處理的離散的數(shù)字信號 [8]。 采樣也稱抽樣，是信號在時(shí)間上的離散化，即按照一定時(shí)間間隔△ t 在模擬信號 x(t)上逐點(diǎn)采取其瞬時(shí)值。在信號的過濾、檢測和參數(shù)的估計(jì)等方面，經(jīng)典數(shù)字濾波器是使用最廣泛的一種線性系統(tǒng) [5]。顯然采樣率越高，計(jì)算機(jī)攝取的圖片越多，對于原始音頻的還原也越加精確。畫出處理過程中所得各種波形及頻譜圖。從上世紀(jì) 70 年代中期，有關(guān)學(xué)者開始致力于頻譜校正理論的研究以期解決離散頻譜誤差較大的問題 , 通過加窗、局部細(xì)化、多點(diǎn)卷積幅值修正等方法來提高頻率識別精度，解決了離散高次諧波參數(shù)的精確測量等問題。信號處理是 Matlab 重要應(yīng)用的領(lǐng)域之一。譜分析就是頻域分析，具體是指將信號源發(fā)出的信號強(qiáng)度按頻率順序展開，使其成 為頻率的函數(shù)，并考察變化規(guī)律 [1]。 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù) 1．理論依據(jù) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求分析系統(tǒng)功能，掌握設(shè)計(jì)中所需理論（采樣頻率、采樣位數(shù)的概念，采樣定理； 時(shí)域信號的 FFT 分析；數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)原理 和方法，各種不同類型濾波器的性能比較），闡明設(shè)計(jì)原理。 采樣位數(shù)與采樣頻率 采樣位數(shù)即采樣值或取樣值，用來衡量聲音波動變化的參數(shù)，是指聲卡在采集和播放聲音文件時(shí)所使用數(shù)字聲音信號的二進(jìn)制位數(shù)。 時(shí)域信號的 FFT 分析 FFT 即為快速傅氏變換， 是離散傅氏變換的快速算法，它是根據(jù)離散傅氏變換的奇、偶、虛、實(shí)等特性，對離散傅立葉變換的算法進(jìn)行改進(jìn)獲得的。在濁 音段表現(xiàn)出周期信號的特征，在清音段表現(xiàn)出隨機(jī)噪聲的特征。采樣頻率過低，采樣點(diǎn)間隔過遠(yuǎn)，則離散信號不足以反映原有信號波形特征，無法使信號復(fù)原，造成信號混淆。 用于對聲音的回放。 ② 可以用來區(qū)分聲母與韻母的分界，無聲與有盧的分界，連字 (指字之間無間隙 )的分界等。 圖 4 1 語音信號的短時(shí)能量和短時(shí)平均過零率 是用 Mtalab 仿真一段語音信號時(shí)域 波形的短時(shí)能量和 短時(shí)平均過零率 。因此．應(yīng)折衷選擇 窗 的寬度 N。 121( ) ( ) ( )Nj w j w j w kn n nkNS e X e R k e? ?? ? ??? ? (414) 圖 4 2 是用 Matlab 中的 psdplot 命令繪得的同一人兩次說同一詞的功率譜比 較 (窗函數(shù)取窗長度為 256 的 Hamming 窗 )[15]。 可以利用語譜儀測 量 語譜圖的方法來確定語音參數(shù)，例如共振峰頻率及基音頻率 。在這種用戶界面中，用戶的操作既形象生動，又方便靈活，所以當(dāng)今絕大部分開發(fā)環(huán)境與應(yīng)用程序都采用圖形用戶界面，許多流行的開發(fā)工具 也 都可以進(jìn)行圖形用戶界面的設(shè)計(jì)。一種 信號來源 是由串口實(shí) 時(shí)采集到的信號，把該信號作為一種輸入方式。 同時(shí)感謝 閆 昕 老師在完稿過程中給予的建議和幫助， 使他的指導(dǎo)和建議使我的論文更加完善，在此對 閆 老師 致以誠摯的感謝。現(xiàn)代譜分析模塊則包括 Burg法和自相關(guān)法兩個(gè)小模塊。條紋越密表示越音頻率越高。 窄帶語譜 圖 有良好的頻率分辨率， 有 利于顯示基音頻率及其各 次諧波，但它的時(shí)間分辨率較 差 ，不利于觀察共振峰 (盧道諧振 )的變化；而寬帶語譜圖正相反，具有良好的時(shí)間分辨率及較差的頻率分辨率。根據(jù)功率譜定義，可以寫出短時(shí)功率譜與短時(shí)傅里葉變換之間的關(guān)系： 基于 Matlab 的聲信號采集與譜分析設(shè)計(jì) 作者： 尹青山 第 16 頁 共 22 頁 2( ) ( ) ( ) ( )j w j w j w j wn n nnS e X e X e X e?? ? ? (412) 或者： 2( ) ( ) ( ) ( )n n nnS k X k X k X k?? ? ? (413) 式中＊表示復(fù)共軛運(yùn)算 。所以為了使 ( ) ( )jw jwnX e X e? ，需 N?? ；但是 N 值太大時(shí)，倍號的分幀 又 失 去了意義 。此時(shí)，在背景噪聲較小時(shí)用平均能量識別較為有效，而在背景噪聲較大時(shí)用平均過零率識別較為有效。為此可采用另一個(gè)度量語音信號幅度值變化的函數(shù)．即短時(shí)平均幅度函數(shù) Mn， 它定義為： 10 ()NMnnm xm???? (44) 基于 Matlab 的聲信號采集與譜分析設(shè)計(jì) 作者： 尹青山 第 12 頁 共 22 頁 Mn 也是一帕語音信號能量大小的表征，它與 En 的區(qū)別在于計(jì)算時(shí)小取樣值和大取樣值不會因取平方而造成較大差異，在某些應(yīng)用領(lǐng)域呻會帶來一些好處。 [N1 N2]表示讀取從 N1 點(diǎn)到 N2 點(diǎn)的值（若只有一個(gè) N 的點(diǎn)則表示讀取前 N 點(diǎn)的采樣值）。一般而言，采樣頻率越高，采樣點(diǎn)數(shù)就越密，所得離散信號就越逼近于原信號。利用這個(gè)特點(diǎn)，可以用一個(gè)防混迭的帶通濾波器將此范圍內(nèi)的語音信號頻率分量取出，然后按 8kHz 的采樣率對語音信號進(jìn)行采樣，就可以得到離散的語音信號。 用于對聲音的回放。采樣頻率與聲音頻率之間有一定的關(guān)系，根據(jù)奎斯特理論，只有采樣頻率高于聲音信號最高頻率的兩倍時(shí)，才能把數(shù)字信號表示的聲音還原成為原來的聲音 [3]。因此，只有對這類信號在進(jìn)行離散傅里葉變換時(shí)所 產(chǎn)生的誤差進(jìn)行深入系統(tǒng)的分析與研究，并找到一種較完善的頻率、幅值和相位的校正方法，才能使離散傅里葉變換和頻譜分析在機(jī)械工程中得到更廣泛應(yīng)用，同時(shí)也擴(kuò)大其在無線電通信、信息圖像處理、自動控制、多媒體、機(jī)械設(shè)備故障診斷等技術(shù)的應(yīng)用范圍。近年來人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)的研究取得了迅速發(fā)展，語音信號處理的各項(xiàng)課題是促進(jìn)其發(fā)展的重要動力之一，同時(shí)，它的許多成果也體現(xiàn)在有關(guān)語音信號處理的各項(xiàng)技術(shù)之中 。s most important, most effective, most popular and most convenient form of exchange of information.. Matlab language is a data analysis and processing functions are very powerful puter application software, sound files which can be transformed into discrete data files, then use its powerful ability to process the data matrix operations, such as digital filtering, Fourier transform, when domain and frequency domain analysis, sound playback and a variety of map rendering, and so on. Its signal processing and analysis toolkit for voice signal analysis provides a very rich feature function, use of these functions can be quick and convenient features plete voice signal processing and analysis and visualization of signals, makes puter interaction more convenient . Matlab Signal Processing is one of the important areas of application. 【 Keywords】 voice signal 。而實(shí)際 工程中的很多信號是密集頻率成分或連續(xù)頻率成分的信號，比如“拍振”信號是最簡單的密集頻率信號。比較濾波前后語音信號的波形及頻譜，對所得結(jié)果和濾波器性能進(jìn)行頻譜分析，闡明原因，得出結(jié)論。Blip39。 數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟 不論是 IIR 濾波器還是 FIR 濾波器的設(shè)計(jì)都包括三個(gè)步驟： (1) 按照實(shí)際任務(wù)的要求，確定濾波器的性能指標(biāo)。下圖（ 圖 3 3）是 一段語音信號在采樣頻率 情況下的頻譜圖。調(diào)節(jié)錄音機(jī)保 存界面的“更改”選項(xiàng)，可以存儲各種格式的 WAVE 文件。④只使用示波器等通用設(shè)備，使用較為簡單等 [9]。而發(fā)清音時(shí)，多數(shù)能量出現(xiàn)在較高頻率上。 我們還可以將式 (3— 27)寫成另一種形式。由10k zH / 1N ＜ 30，得 1N ＞ 333，所以 1N ＝ 2L 要取比 333 大的值，這時(shí)可取 1N = 92＝ 512 點(diǎn)， 不 足的部分采用補(bǔ) 0 的辦法解決，此時(shí)頻率分辨率 (即頻率間隔 )為 10 Hz／ 512＝ ，采樣后的該幀信號頻率處在 0～ 2‘ x19． 53Hz 之間，因此，原連續(xù)信號頻率就處在 0～ 12 Hz? ? 之間 (即 max 5f kHz? )，所以我們要在 0～ 5kHz 頻率范圍內(nèi)求其頻譜。語諾圖是一種三維 頻譜 ，它是 表示語音 頻譜隨時(shí)間變化的圖形，其 縱軸為頻率，橫軸為時(shí)間，任一給定頻率成分在給定時(shí)刻的強(qiáng)弱用相應(yīng)點(diǎn)的灰度或色調(diào)的濃談來表示。橫杠是與時(shí)間 軸 平行的幾條深黑色帶紋，它們相應(yīng)于短時(shí) 譜 中的 幾個(gè)凸出點(diǎn)，也就是共振峰。 Fig 文件最有用的地方之一就是對象句柄的保存和引用，可以使用 open、 openfig和 hgload 命令打開一個(gè)后綴為 .fig的文件。其他的操作如上第一種方式。 最后 就是功率譜分析部分， 用到了八 種方法 ，分別是 經(jīng)典 功率譜估計(jì)中的直接法 、間接法、 welch法 、 barlett法， 以及 現(xiàn)代功率譜估計(jì)中 AR模型法的 Burg算法和自相關(guān)算法 。在本人設(shè)計(jì)的案例中采用的是命令方式：在命令窗口直接輸入 guide命令，彈出的窗口如 圖 5 1所示： 圖 5 1 為啟動 GUI界面彈出的窗口 基于 Matlab 的聲信號采集與譜分析設(shè)計(jì) 作者： 尹青山 第 2