語音信號的采集與時頻域分析系統(tǒng)的設(shè)計(編輯修改稿)
2024-07-23 09:17 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 （） 同樣，不同的窗口函數(shù)，將得到不同的傅立葉變換式的結(jié)果。由上式可見，短時傅立葉變換有兩個變量：n和ω，所以它既是時序n的離散函數(shù)，又是角頻率ω的連續(xù)函數(shù)。與離散傅立葉變換逼近傅立葉變換一樣，如令ω=2πk/N，則得離散的短時傅立葉吧如下： () 語譜圖語譜圖反映了語音信號的動態(tài)頻率特性，在語音分析中具有重要的實用價值。被成為可視語言。語譜圖的時間分辨率和頻率分辨率是由窗函數(shù)的特性決定的。時間分辨率高，可以看出時間波形的每個周期及共振峰隨時間的變化，但頻率分辨率低，不足以分辨由于激勵所形成的細微結(jié)構(gòu)，稱為寬帶語譜圖；而窄帶語譜圖正好與之相反。寬帶語譜圖可以獲得較高的時間分辨率，反映頻譜的快速時變過程；窄帶語譜圖可以獲得較高的頻率分辨率，反映頻譜的精細結(jié)構(gòu)。兩者相結(jié)合，可以提供帶兩與語音特性相關(guān)的信息。語譜圖上因其不同的灰度，形成不同的紋路，稱之為“聲紋”。聲紋因人而異，因此可以在司法、安全等場合得到應(yīng)用。語音采集信號的的語譜圖如下圖（）所示復(fù)倒譜是的變換取對數(shù)后的逆變換，其表達式如下: （）倒譜定義為取變換后的幅度對數(shù)的逆變換，即 （）在時域上，語音產(chǎn)生模型實際上是一個激勵信號與聲道沖激響應(yīng)的卷積。對于濁音，激勵信號可以由周期脈沖序列表示；對于清音，激勵信號可以由隨機噪聲序列表示。聲道系統(tǒng)相當(dāng)于參數(shù)緩慢變化的零極點線性濾波器。這樣經(jīng)過同態(tài)處理后，語音信號的復(fù)倒譜，激勵信號的復(fù)倒譜，聲道系統(tǒng)的復(fù)倒譜之間滿足下面的關(guān)系： （）由于倒譜對應(yīng)于復(fù)倒譜的偶部，因此倒譜與復(fù)倒譜具有同樣的特點，很容易知道語音信號的倒譜，激勵信號的倒譜以及聲道系統(tǒng)的倒譜之間滿足下面關(guān)系： （）濁音信號的倒譜中存在著峰值，它的出現(xiàn)位置等于該語音段的基音周期，而清音的倒譜中則不存在峰值。利用這個特點我們可以進行清濁音的判斷，并且可以估計濁音的基音周期。 語音信號的倒普圖,~~ 200Hz左右, 這與人的語音信號頻率集中在 200 Hz到 4000Hz之間是相一致的。而在未發(fā)聲的時間段內(nèi), 相對的小高頻部分( 150～500Hz)應(yīng)該屬于背景噪聲。第三章 加噪與濾波處理利用awgn函數(shù)對原始信號進行信噪比50dB的白噪聲的加噪處理，接下來分別對原始信號和加噪信號的采樣數(shù)據(jù)作快速傅里葉(fft)變換并畫出以 dB為單位的信號頻譜圖。：，表示白噪聲基本覆蓋了原始信號的頻譜。同時利用sound函數(shù)對語音信號進行回放在聽到“信號處理—濾波器”這句話時，伴隨著著明顯的噪聲。為方便設(shè)計濾波器進行濾噪，現(xiàn)在對加噪信號進行倒普分析。從上圖分析可知加噪后的倒譜圖信號頻率在100Hz~500Hz，~~。針對語音信號的頻譜分析，采用低通濾波方案設(shè)計濾波器。相應(yīng)的低通指標為：Ws=*pi；Wp=*pi；Rp=；As=50；采用橢圓低通濾波器（ellipord）：，達到理想的濾波效果。當(dāng)用sound函數(shù)回放時，噪聲消失達到濾波效果，但是聲音與原始信號比較相對沉悶。若要達到較高的濾波要求可對濾波器的參數(shù)進行高精度調(diào)試?；蛘咴O(shè)計高通、帶通、帶阻濾波器進行對比選擇更合適的方案設(shè)計。第四章 總 結(jié)本文系統(tǒng)介紹了語音信號的采集與時頻域分析，并對原始信號進行加噪處理，再次濾波得到理想的濾波效果，下面是我一周來的感想和體會。為期一周的信號處理課設(shè)，感慨頗多，受益匪淺。剛開始接到課題是一種興奮，因為新的考驗即將開始。當(dāng)分析以下課題后發(fā)現(xiàn)本次課題難度不大，并且相對比較熟悉。此時有一種莫名的慶幸和失落，慶幸自己的課題并不是毫無頭緒，失落的是感覺太輕松了，會沒有成就感。但是當(dāng)自己第一天開始做時，沒有太大的感覺。因為自己還沒有真正體會到該課題的深度與難度。第一天把查閱的相關(guān)資料進行了系統(tǒng)的分析和理解。其中著重對Matlab軟件進行深入學(xué)習(xí)。第二天著手分析語音信號的處理的基本方法和步驟，發(fā)現(xiàn)好多原理沒有搞清楚，造成進度很慢，同時也感覺到了一種壓迫感。第三天開始全方面的設(shè)計調(diào)試程序，其中讓我體會到Matlab軟件功能的強大，學(xué)好該軟件對以后的學(xué)習(xí)和工作具有重要的意義。在設(shè)計和調(diào)試程序的過程中遇到很多問題，更多的感受是Matlab函數(shù)庫認識尚淺。但是在老師的指導(dǎo)幫助下和同學(xué)共同討論最后攻克諸多程序的時候自己高興地?zé)o法言表。希望今后能有跟多的實踐機會，從中不斷提升自己。再次感謝老師的悉心教導(dǎo)！參考文獻[1] 程佩青. 數(shù)字信號處理教程[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社,2002.[2] 劉敏,魏玲. Matlab 通信仿真與應(yīng)用[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2001.[3] 樓順天, 劉小東, 的系統(tǒng)分析與設(shè)計
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