語(yǔ)音信號(hào)合成器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(編輯修改稿)
2024-11-15 10:34 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分成兩兩一組的 DFT運(yùn)算單元，那么 N點(diǎn)的 DFT變換就只需要 Nlog2N次的運(yùn)算， N在 1024點(diǎn)時(shí)，運(yùn)算量?jī)H有 10240次，是先前的直接算法的 1%，點(diǎn)數(shù)越多，運(yùn)算量的節(jié)約就越大，這就是 FFT的優(yōu)越性。 離散傅里葉變換 X（ k）可看成是 z變換在單位圓上的等距離采樣值。同樣，X（ k）也可看作是序列傅氏變換 的采樣，采樣間隔為 N=2 /N。由此看出，離散傅里葉變換實(shí)質(zhì)上是其頻譜的離散頻域采樣，對(duì)頻率具有選擇性（ k=2 k/N），在這些點(diǎn)上反映了信號(hào)的頻譜。 根據(jù)采樣定律，一個(gè)頻帶有限的信號(hào)，可以對(duì)它進(jìn)行時(shí)域采樣而不丟失任何信息， FFT變換則說(shuō)明對(duì)于時(shí)間有限的信號(hào)（有限長(zhǎng)序列），也可以對(duì)其進(jìn)行頻域采樣，而不丟失任何信息 。所以只有時(shí)間序列足夠長(zhǎng)，采樣足夠密，頻域采樣也就可較好的反映信號(hào)的頻譜趨勢(shì)，所以 FFT可以用以進(jìn)行連續(xù)信號(hào)的頻譜分析。 （倒譜分析） 傅里葉變換建立了信號(hào)從時(shí)域到頻域的變換橋梁，而傅里葉反變換則建立了信號(hào)從頻域到時(shí)域的變換橋梁這兩個(gè)域之間的變換為一對(duì)一映射關(guān)系。我們知道， 可以看作是加窗后函數(shù)的傅里葉變換，為了實(shí)現(xiàn)反變換，將 進(jìn)行頻率采樣，即令 =2πk/L，則有 = 其中， L為頻域采樣點(diǎn)數(shù)。將 在時(shí)域 n上每隔 R個(gè)樣本采樣，則可令 = , n=rR, r=1,2,... 用 Y ( )求出其離散傅里葉反變換 （ n）如下： （ n） = 而 ，而 可以證明， x（ n）和 y（ n）之間只相差一個(gè)比例因子。他們的關(guān)系如下： 基于利用 DFT求解一個(gè)序列的解析信號(hào)及 hilbert變換的理論，利用MATLAB語(yǔ)言編寫(xiě)了擴(kuò)展函數(shù) ，另外 MATLAB工具箱本身也提供了計(jì)算 hilbert變換的函數(shù) ， 其格式為 y=Hilbert(x).但需要注意的是，該函數(shù)計(jì)算出的結(jié)果是序列的解析信號(hào)，其虛部才是序列的 hilbert變換。 Hilbert變換具有兩個(gè)性質(zhì)： 性質(zhì)一：序列 x（ n）通過(guò) Hilbert變換器后，信號(hào)頻譜的幅度不發(fā)生變化，這是因?yàn)?hilbert變換器是全通濾波器，引起頻譜變化的只是其相位。 性質(zhì)二：序列 x（ n）與其 Hilbert變換是正交的。 設(shè)計(jì)過(guò)程 MATLAB處理音頻信號(hào)的流程 分析和處理音頻信號(hào)，首先要對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行采集， MATLAB數(shù)據(jù)采集工具箱提供了一整套命令和函數(shù)，通過(guò)調(diào)用這些命令和函數(shù)，可直接控制聲卡進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 Windows自帶的錄音機(jī)程序也可驅(qū)動(dòng)聲卡來(lái)采集語(yǔ)音信號(hào)，并能保存為 WAV格式文件，供 MATLAB相關(guān)函數(shù)直接讀取、寫(xiě)入或播放。本文以 WAV格式音頻信號(hào)作為分析處理的輸入數(shù)據(jù)，用 MATLAB處理音頻信號(hào)的基本流程是：先將 WAV格式音頻信號(hào)經(jīng) wavread函數(shù)轉(zhuǎn)換 MATLAB列數(shù)組變量；再用MATLAB強(qiáng)大的運(yùn)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，如時(shí)域分析、頻域分析、數(shù)字濾波、信號(hào)合成、信號(hào)變換、識(shí)別和增強(qiáng)等等；處理后的數(shù)據(jù)如是音頻數(shù)據(jù)，則可用 wavwrite轉(zhuǎn)換成 WAV格式文件或用 sound、 wavplay等函數(shù)直接回放。下面
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