【正文】 else status=3。)。 j=j+1 end end 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) count=countsilence/2。 elseif countminlen。 %開始零點(diǎn)檢測(cè) x1=0。 amp2=2。低通濾波后信號(hào)波形 39。 fp=1000。 % sound(y1)。 fc=20210。 colormap(jet)% 畫語譜圖 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 附錄四 ： 語音信號(hào)的綜合仿真分析 程 序： [y,fs,bits]=wavread(39。 % 高頻預(yù)加重，抵消頻譜傾斜 n = length(x)。 %采樣值 end sound(ycq,fs)。 yx=(0:(lg1))*fs/lg。 figure。 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 致 謝 非常感謝我的導(dǎo)師李富強(qiáng)老師！在李老師無微不至的教導(dǎo)下，我才能夠順順利利的完成了畢業(yè)課程的設(shè)計(jì)。fc=1200。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(duì)添 0后的序列進(jìn)行 FFT。由于窗口是有限長(zhǎng)度的，滿足絕對(duì)可和條件，所以這個(gè)變換是存在的。 為了解決前一個(gè)問題， A/D 變換器前的防混疊帶通濾波器的低端截頻應(yīng)高于 50Hz，以有效地抑制電源干擾。 ② 實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單、運(yùn)算且少 。 圖 23 基于 PC 機(jī)的語音信 號(hào)采集過程 Figure 23 Voice PCbased signal acquisition process 采集到語音信號(hào)之后，需要對(duì)語音信號(hào) 進(jìn)行分析，如語音信號(hào)的時(shí)域分析、頻譜分析、語譜圖分析以及加噪濾波等 處理 。 0 1 2 3 4 5 6x 1 04 0 . 4 0 . 200 . 20 . 4原始信號(hào)0 0 . 5 1 1 . 5 2 2 . 5x 1 04050100150200 由圖可知，這段語音信號(hào)的頻率主要集中在 1KHz 左右，當(dāng)采樣頻率為 時(shí)，由于采樣頻率比較大，所以 采樣點(diǎn)數(shù)就越密，所得離散信號(hào)就越逼近于原信號(hào) ，頻譜也沒有發(fā)生混疊。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 來解算問題要比用 C， FORTRAN 等語言完相同的事情簡(jiǎn)捷得多，并且 mathwork 也吸收了像 Maple 等軟件的優(yōu)點(diǎn) ,使 MATLAB 成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。 20世紀(jì) 80 年代，由于矢量量化、隱馬爾可夫模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) (ANN)等相繼被應(yīng)用于語音信號(hào)處理，并經(jīng)過不斷改進(jìn)與完善，使得語音信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生了突破性的進(jìn)展。 1952 年貝爾 (Bell)實(shí)驗(yàn)室的 Davis 等人首次研制成功能識(shí)別十個(gè)英語數(shù)字的河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 實(shí)驗(yàn)裝置。語言是人類持有的功能．聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信息的最主要的手段。 論文（設(shè)計(jì)）的主要內(nèi)容： 本文簡(jiǎn)要介紹了語音信號(hào)采集與分析的發(fā)展史以及語音信號(hào)的特征、采集與分析方法，并通過 PC機(jī)錄制自己的一段聲音，運(yùn)用 Matlab 進(jìn)行仿真分析，最后加入噪聲進(jìn)行濾波處理，比較濾波前后的變化 。隨著計(jì)算機(jī)越 來越向便攜化方向發(fā)展，隨著計(jì)算環(huán)境的日趨復(fù)雜化，人們?cè)絹碓狡惹幸髷[脫鍵盤的束縛而代之以語音輸人這樣便于使用的、自然的、人性化的輸人方式。然而，在語音識(shí)別領(lǐng)域內(nèi)，初期有幾種語音打字機(jī)的研究也很活躍，但后來已全部停了下來，這說明了當(dāng)時(shí)人們對(duì)話音識(shí)別難度的認(rèn)識(shí)得到了加深。其中，語音識(shí)別逐漸由實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵱没? ② 在時(shí)域內(nèi)，語音信號(hào)具有“短時(shí)性”的特點(diǎn)，即在總體上，語音信號(hào)的特征是隨著時(shí)間而變化的，但在一段較短的時(shí)間間隔內(nèi)，語音信號(hào)保持平穩(wěn)。但過高的采樣頻率并不可取，對(duì)固定長(zhǎng)度（ T）的信號(hào)，采集到過大的數(shù)據(jù)量（ N=T/△ t），給計(jì)算機(jī)增加不必要的計(jì)算工作量和存儲(chǔ)空間；若數(shù)據(jù)量（ N）限定，則采樣時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致一些 數(shù)據(jù)信息被排斥在外。因?yàn)?，語音信號(hào)從整體來看其特性及表征其本質(zhì)特征的參數(shù)均是隨時(shí)間而變化的，所以它是一個(gè)非乎穩(wěn)態(tài)過程，不能用處理乎穩(wěn)信號(hào)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行分析處理。 短時(shí)能量及短時(shí)平均幅度分析 設(shè)語音波形時(shí)域信號(hào)為 x(l)、加密分幀處理后得到的第 n 幀語音信號(hào)為 Xn(m)，則 Xn(m)滿足下式： ( ) ( ) ( ) ( )nx m w m x n m m?? 01mN? ? ? (31) 1 0 ~ ( 1)( ) { mNmwm ???? ， 0， 其 他 值 (32) 其中， n＝ 0， 1T， 2T，?，并且 N 為幀長(zhǎng)， T 為幀移長(zhǎng)度。當(dāng)然，這種高低僅是相對(duì)而言，并沒方精確的數(shù)值關(guān)系。 根據(jù)信 號(hào)的時(shí)寬帶寬積為一常數(shù)這一基本性質(zhì)，可知 ()jwWe 主瓣 寬度與窗口寬度成反比， N 越大， ()jwWe 的主瓣越窄。為了完成 1024 點(diǎn)的萬 FFT，這些專用芯片所需的運(yùn) 算時(shí)間是幾十毫秒至兒毫秒，甚至可以降至 1ms 以下。 語譜儀實(shí)際上是一個(gè)帶通濾波器組的輸出隨時(shí)間發(fā)生連續(xù)變化，連續(xù)重復(fù)進(jìn)行 語音 信河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 號(hào)頻率分析的儀器 。豎 直條 (又 叫沖直條 )是 語譜圖 中出現(xiàn)與時(shí)間軸垂直的一條窄黑條。wp=2*fp/fs。 2021。 t=(0:sigLength1)/Fs。 plot(y)。抽取后的 信號(hào) 39。 % 奈奎斯特頻率以內(nèi)是無效的 xFFTdB = 20*log10(xFFT+eps)。%采樣點(diǎn)數(shù) 40000 figure(1)。%采樣點(diǎn)數(shù) 40000 figure(2)。plot(y2)。 wc=2*fc/fs1。低通濾波后信號(hào)頻譜 39。 status=0。 status=2。 end end case 3, break。 line([x1*frameinc x1*frameinc],[1,1],39。 end end j=1 for i=1:length(kaishi1)1 if((kaishi1(i+1)kaishi1(i))80) kaishi(j)=kaishi1(i)。 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) if silencemaxsilence %靜音不夠長(zhǎng) ,沒有結(jié)束 count=count+1。 amp2=min(amp2,max(amp)/8)。%設(shè)定幀長(zhǎng)為 240 幀移為 80 amp1=10。title(39。 figure(4)。)。)。image(flipud(xFFTdB))。 % 讀取語音文件 x = filter([1 ],[1],x)。 %通過循環(huán)，每隔 80 個(gè)點(diǎn)將抽取后的值賦值為原函數(shù)的 ycq(i)=y(i)。 lg=length(y)。 f=Fs*(0:halflength)/sigLength。同時(shí)我相信，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì) MATLAB 的學(xué)習(xí)與研究對(duì)我今后的學(xué)習(xí)將會(huì)起到很大的幫助。 ④ 設(shè)計(jì)數(shù)字濾波器和畫出頻率響應(yīng) 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 根據(jù)語音信號(hào)的特點(diǎn)給出有關(guān)濾波器的性能指標(biāo)： 低通濾波器性能指標(biāo)， fp=1000Hz， fc=1200 Hz， As=100dB， Ap=1dB； 用雙線性變換法設(shè)計(jì)的低通濾波器的程序如下： fp=1000。 圖 33 是 用 Mtalab 繪制的 一 個(gè)寬帶語譜圖，其中橫抽坐標(biāo)為時(shí)間，縱軸坐標(biāo)為頻率，語句 內(nèi)容為 “ 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院 ”， 它的發(fā)音在 圖 下方以音標(biāo)表示。短時(shí)譜只能反映語音信號(hào)的靜態(tài)頻率特性，不能反映 語音信號(hào)的動(dòng)態(tài)頻率特性。另外，為了使()nXk具有較高的頻率分辨率，所取的 DFT 以及相應(yīng)的 FFT 點(diǎn)數(shù) 1N 應(yīng)該足夠多，但有時(shí)河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) ()nxm的長(zhǎng)度 N要受到采樣 率 和短時(shí)性的限制，例如，在通常采樣率為 8kHz且?guī)L(zhǎng)為 20ms時(shí)， N=這 里 ，窗 w(nm)是一個(gè)“滑動(dòng)的”窗口，它隨 n的變化而沿著序列 X(n)滑動(dòng)。定義語音信號(hào) Xn（ m） 的短時(shí)過零 率 Zn 為： ? ? ? ?101 s g n ( ) s g n ( 1 )2 Nn n nmZ x m x m??? ? ?? （ 35） 式中， sgn[ ]是符號(hào)函 數(shù)，即： ? ? ?1,( 0 )1,( 0 )sg n x xx ???? （ 36） 在實(shí)際中求過零率參數(shù)時(shí)，需要十分注意的一 個(gè)問題是如果輸入信 號(hào)中包含有 50Hz 的工頻干擾或者 A/D 變換器的工作點(diǎn)有偏移 (這等效于輸入信號(hào)有直流偏移 )，往往會(huì)使計(jì)算的過零率參數(shù)很不 準(zhǔn) 確 。這種分析方法的特點(diǎn)是： ① 表示語音信號(hào)比較直觀、物理 意義明確。調(diào)節(jié)錄音機(jī)保存界面的“更改”選項(xiàng)，可以存儲(chǔ)各種格式的 WAVE 文件。 下圖時(shí)一段語音信號(hào)在采樣頻率 情況下的頻譜圖。 MATLAB 可以進(jìn)行 矩陣 運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號(hào)處理與通訊、 圖像處理 、 信號(hào)檢測(cè) 、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。因此， 20 世紀(jì) 80年代開始出現(xiàn)的語音信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)品化的熱溯，與上述語音信號(hào)處理新技術(shù)的推動(dòng)作用是分不開的。但是它的快速發(fā)展可以說是從 1940 年前后 Dudley的聲碼器 (vocoder)和 potter 等人的可見語音 Visible Speech)開始的。 Keywords： audio signal， acquisition and analysis， MATLAB 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院本科 畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................... 3 Abstract........................................................................................................................... 4 目 錄 ............................................................................................................................... 5 第 1章 緒 論 ........................................................................................................... 6 課題的背景與意義 ............................................................................................. 6 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 ................................................................................................. 6 本文主要工作 .................................................................................................... 8 Matlab ...................................................................................... 8 第 2章 語音信號(hào)的特點(diǎn)與采集 ........................................................................................ 9 語音信號(hào)的特點(diǎn)