語(yǔ)音信號(hào)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、實(shí)驗(yàn) 語(yǔ)音信號(hào)采集與簡(jiǎn)單處理一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求?）掌握語(yǔ)音信號(hào)采集的方法（2）掌握一種語(yǔ)音信號(hào)基音周期提取方法（3）掌握短時(shí)過(guò)零率計(jì)算方法（4）了解matlab的編程方法二、 實(shí)驗(yàn)原理基本概念：（a）短時(shí)過(guò)零率：短時(shí)內(nèi)，信號(hào)跨越橫軸的情況，對(duì)于連續(xù)信號(hào)，觀察語(yǔ)音時(shí)域波形通過(guò)橫軸的情況；對(duì)于離散信號(hào)，相鄰的采樣值具有不同的代數(shù)符號(hào)，也就是樣點(diǎn)改變符號(hào)的次數(shù)。對(duì)于語(yǔ)音信號(hào)，是寬帶非平穩(wěn)信號(hào)，應(yīng)考察其短時(shí)平均過(guò)零率。其中sgn.為符號(hào)函數(shù) 短時(shí)平均過(guò)零的作用1.區(qū)分清/濁音： 濁音平均過(guò)零率低，集中在低頻端； 清音平均過(guò)零率高，集中在高頻端。2.從背景噪聲中找出是否有語(yǔ)音，以及語(yǔ)音的起點(diǎn)。（b）

2、基音周期基音是發(fā)濁音時(shí)聲帶震動(dòng)所引起的周期性，而基音周期是指聲帶震動(dòng)頻率的倒數(shù)?；糁芷谑钦Z(yǔ)音信號(hào)的重要的參數(shù)之一，它描述語(yǔ)音激勵(lì)源的一個(gè)重要特征，基音周期信息在多個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如語(yǔ)音識(shí)別、說(shuō)話人識(shí)別、語(yǔ)音分析與綜合以及低碼率語(yǔ)音編碼，發(fā)音系統(tǒng)疾病診斷、聽覺(jué)殘障者的語(yǔ)音指導(dǎo)等。因?yàn)闈h語(yǔ)是一種有調(diào)語(yǔ)言，基音的變化模式稱為聲調(diào)，它攜帶著非常重要的具有辨意作用的信息，有區(qū)別意義的功能，所以，基音的提取和估計(jì)對(duì)漢語(yǔ)更是一個(gè)十分重要的問(wèn)題。 由于人的聲道的易變性及其聲道持征的因人而異，而基音周期的范圍又很寬，而同個(gè)人在不同情態(tài)下發(fā)音的基音周期也不同，加之基音周期還受到單詞發(fā)音音調(diào)的影響，因而基音

3、周期的精確檢測(cè)實(shí)際上是一件比較困難的事情?；籼崛〉闹饕щy反映在：聲門激勵(lì)信號(hào)并不是一個(gè)完全周期的序列，在語(yǔ)音的頭、尾部并不具有聲帶振動(dòng)那樣的周期性，有些清音和濁音的過(guò)渡幀是很難準(zhǔn)確地判斷是周期性還是非周期性的。聲道共振峰有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響激勵(lì)信號(hào)的諧波結(jié)構(gòu)，所以，從語(yǔ)音信號(hào)中直接取出僅和聲帶振動(dòng)有關(guān)的激勵(lì)信號(hào)的信息并不容易。語(yǔ)音信號(hào)本身是準(zhǔn)周期性的(即音調(diào)是有變化的)，而且其波形的峰值點(diǎn)或過(guò)零點(diǎn)受共振峰的結(jié)構(gòu)、噪聲等的影響?；糁芷谧兓秶螅瑥睦夏昴行缘?0hz到兒童和女性的450hz，接近三個(gè)倍頻程，給基音檢測(cè)帶來(lái)了一定的困難。由于這些困難，所以迄今為止尚未找到一個(gè)完善的方法可以對(duì)于各類人

4、群(包括男、女、兒童及不向語(yǔ)種)、各類應(yīng)用領(lǐng)域和各種環(huán)境條件情況下都能獲得滿意的檢測(cè)結(jié)果。 盡管基音檢測(cè)有許多困難，但因?yàn)樗闹匾裕舻臋z測(cè)提取一直是一個(gè)研究的課題，為此提出了各種各樣的基音檢測(cè)算法，如自相關(guān)函數(shù)(acf)法、峰值提取算法(ppa)、平均幅度差函數(shù)(amdf)法、并行處理技術(shù)、倒譜法、sift、譜圖法、小波法等等。三、 實(shí)驗(yàn)步驟（1）利用給出的清音和濁音語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行短時(shí)能量仿真。（2）利用給出的清音和濁音語(yǔ)音信號(hào)計(jì)算短時(shí)過(guò)零率。（3）利用給出的清音和濁音語(yǔ)音信號(hào)，采用短時(shí)相關(guān)函數(shù)計(jì)算語(yǔ)音信號(hào)濁音基音周期。其中自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式為： 四、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析五、思考題1通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)

5、明濁音和清音的平均能量及短時(shí)平均過(guò)零數(shù)有什么不同？2由仿真波形說(shuō)明濁音和清音的自相關(guān)函數(shù)有什么不同？六、實(shí)驗(yàn)參考程序1短時(shí)能量duanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x,fs,nbit=wavread(e:a.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);duanshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold onaa2duanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x

6、,fs,nbit=wavread(e:a2.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);duanshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold onfduanshnl=0;maxx=0;speech=zeros(1,500);x,fs,nbit=wavread(e:f.wav); maxx=max(x);speech(1:500)=x(1:500); duanshnl=speech(1:500)*speech(1:500);dua

7、nshnl=duanshnl/(maxx2)figure(1);plot(x(1:200);hold on2 短時(shí)過(guò)零率sp1=wavread(e:a2.wav);sp=wavread(e:f.wav);l=mean(sp);sp=sp-l;l2=mean(sp1);sp1=sp1-l2;%以下程序計(jì)算短時(shí)過(guò)零率m1=0;m2=0;for i=1:500 if sp1(i)0 spp1(i)=1; else spp1(i)=-1; endendfor i=1:500 if sp(i)0 spp(i)=1; else spp(i)=-1; endendfor i=2:500 m1=m1+0.5*abs(spp1(i)-spp1(i-1); m2=m2+0.5*abs(spp(i)-spp(i-1); % m2 m1endplot(sp1(1:500),r);hold onplot(sp(1:500);3 相關(guān)函數(shù)法計(jì)算基音周期r=zeros(1,250);z,fs,nbit =wavread(e:a2.wav); for i=1:250 for j=1:601-1-i r(i)=r(i)+z(j)*z(j+i); endendfigure(5);plot(r/14)hold onr=zero