語(yǔ)音加密解密算法研究及仿真和實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目木設(shè)計(jì)方案-在線瀏覽
2025-06-20 13:16本頁(yè)面
【正文】 聲特性，而且周期性語(yǔ)音和噪聲的特征也在不斷變化之中。這樣，我們用平穩(wěn)過(guò)程的處理方法和理論引入到語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)處理中，每個(gè)短時(shí)的語(yǔ)音段稱為一個(gè)分析幀，分析幀的既可以是連續(xù)的，也可以是交疊的，一般幀的長(zhǎng)度為 10ms～30ms，這一特點(diǎn)是語(yǔ)音信號(hào)數(shù)字處理的基礎(chǔ)。聲音文件大都以(.wav)的格式儲(chǔ)存，matlab處理此類文件的格式為:WAV文件的讀取:[y,fs,nbits]=wavread(‘*.wav’)WAV文件的寫入: wavwrite(y,fs,nbits,’*.wav’)WAV文件的播放:wavpla(y,fs)y代表(.wav)格式的語(yǔ)音文件，有效取值為[,],若y是N2的矩陣，則為立體聲；fs為取樣頻率；nbits是每個(gè)樣本位數(shù)，通常取8或16。[8]［y,fs］= wavread (‘c:\windows\media\’)；％讀取語(yǔ)音文檔數(shù)據(jù)wavplay (y,fs)；％播放語(yǔ)音文檔x = y (22051:44100,1)；％截取左聲道中第二秒鐘的語(yǔ)音數(shù)據(jù)x = [x。x]；％將語(yǔ)音數(shù)據(jù)段重復(fù)三遍wavplay (x)；％播放語(yǔ)音subplot（2,1,1）；%確定顯示位置１plot（y）； ％畫原文件完整數(shù)據(jù)語(yǔ)音波形圖subplot（2,1,2）；%確定顯示位置２plot（x）； ％畫處理后數(shù)據(jù)語(yǔ)音波形圖wavwrite（x,fs,‘e:\desktop\’）；%將處理后的數(shù)據(jù)寫入文檔 語(yǔ)音數(shù)據(jù)處理分析：為了使圖形簡(jiǎn)單且突出語(yǔ)音信號(hào)特點(diǎn)截取了單聲道的聲音波形，并將其重復(fù)三遍，以便于觀察在進(jìn)行混沌加密時(shí)對(duì)于相同的聲音信號(hào)加密后的波形的變化。 語(yǔ)音信號(hào)的預(yù)處理 語(yǔ)音信號(hào)的頻譜與倒頻譜分析 (1)語(yǔ)音信號(hào)的頻譜分析過(guò)程：傅里葉頻譜分析是語(yǔ)音信號(hào)頻域分析中廣泛采用的一種方法。進(jìn)行頻譜分析時(shí)，在時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行短時(shí)FFT處理之前都要進(jìn)行加窗處理。由于語(yǔ)音信號(hào)的特性是隨著時(shí)間緩慢變化的，由此引出語(yǔ)音信號(hào)的短時(shí)分析。信號(hào)x(n)的短時(shí)傅里葉變換定義為 (21)式中，ω(n)為窗口函數(shù)。這是直接將頻率軸方向來(lái)理解的。這是因?yàn)榇翱诤瘮?shù)ω(n)通常具有低通頻率響應(yīng)，而指數(shù)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)x(n)有調(diào)制的作用，使頻譜產(chǎn)生移位，即將x(n)頻譜中對(duì)應(yīng)于頻率ωk的分量平移到零頻。倒頻譜，就是對(duì)功率譜的對(duì)數(shù)值進(jìn)行傅立葉逆變換，將復(fù)雜的卷積關(guān)系變?yōu)楹?jiǎn)單的線性疊加，從而在其倒頻譜上可以較容易地識(shí)別信號(hào)的頻率組成分量，便于提取所關(guān)心的頻率成分,較準(zhǔn)確地反映故障特性。倒頻譜分析是一種二次分析技術(shù)，是對(duì)功率譜的對(duì)數(shù)值進(jìn)行傅立葉逆變換的結(jié)果。但是進(jìn)行多段平均的功率譜取對(duì)數(shù)后，功率譜中與調(diào)制邊頻帶無(wú)關(guān)的噪聲和其他信號(hào)也都得到較大的權(quán)系數(shù)而放大，降低了信噪比。將在時(shí)域n上每隔R個(gè)樣本采樣，則可令 (24)用這些求出其離散傅里葉反變換yr(n)如下： (25)而 (26)可以證明，x(n)和y(n)之間只相差一個(gè)比例因子，它們的關(guān)系如下： [13][14][15][16] (27) 語(yǔ)音信號(hào)的matlab分析根據(jù)以上分析及相應(yīng)公式，用matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，畫出語(yǔ)音信號(hào)的頻譜圖，倒譜圖作為加密以后圖形的對(duì)照，以及與解密后信號(hào)的頻譜倒譜做比較，觀察信號(hào)的恢復(fù)情況。e:\ desktop\39。波形圖39。時(shí)間 (s)39。幅度39。頻譜圖39。頻率（Hz）39。頻譜幅度（dB）39。倒譜圖39。倒頻（s）39。倒頻譜幅度39。又因?yàn)閙atlab記錄的文檔中語(yǔ)音信號(hào)的數(shù)值有效取值為[,]，也就是說(shuō)記錄的語(yǔ)音信號(hào)的值都為小數(shù)，但在小數(shù)點(diǎn)后第三位就可以區(qū)分出每個(gè)數(shù)值的大小，因此為了便于轉(zhuǎn)換可先將其擴(kuò)大1000倍后再取整，這樣就可以從十進(jìn)制整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，使得程序簡(jiǎn)捷了許多。%將原語(yǔ)音信號(hào)擴(kuò)大后取整wavplay(f2,fs)。3 語(yǔ)音信號(hào)加密解密設(shè)計(jì) 加密方案設(shè)計(jì)語(yǔ)音語(yǔ)音加密原理框圖在對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理、加密解密分析之后，將各個(gè)步驟聯(lián)系起來(lái)繪出了語(yǔ)音加密原理框圖如下：截取A/D轉(zhuǎn)換 加密解密密鑰Logistic映射 D/A轉(zhuǎn)換初始狀態(tài)值參數(shù)μ恢復(fù)語(yǔ)音信號(hào)原語(yǔ)音信號(hào)圖31 語(yǔ)音加密解密原理框圖 加密方案的選用分析 加密方法選用混沌加密方案，基于離散混沌映射的加密系統(tǒng)有Logistic（羅切斯特）映射、Henon（埃農(nóng)）映射、帳篷映射、kent（肯特）映射。圖 31 是 Logistic 映射分岔圖。將 Logistic 映射應(yīng)用于保密通信時(shí)，通常將初始狀態(tài)值和參數(shù)μ作為密鑰，但遇到一個(gè)周期窗口問(wèn)題。[6]周期 3窗口及鄰接系列窗口如圖 2 所示。例如，當(dāng) μ= ，通過(guò)對(duì) x(n)進(jìn)行多次的迭代，最后都是（…，…，…）和（…，…，…），后面再進(jìn)行迭代也只會(huì)出現(xiàn)這三個(gè)值，這是典型的短周期，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出先讓兩個(gè)映射進(jìn)行次數(shù)不等（在 50 到 100 次之間）的初始迭代，
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