实验一

实验一语音信号的时域特性一、实验目的（1）熟悉汉语语音信号的各类音素的时域波形；（2）熟悉语音信号的各类音素的时域参数特点；（3）熟悉语音信号文件的格式和Matlab的使用和操作。二、实验任务（1）在微机上运用Matlab软件演示语音信号的特性（2）利用Matlab编程计算语音信号的时域参数，总结其规律。三、实验设备实验所需器材见表1.1表1.1实验所需软件和硬件项目型号数量备注计算机C1，3GCPU，128MBRAM，40GBHD1实验室Matlab软件Matlab6.0以上1实验室语音信号库包含汉语语音音素的语音库1学生自备四、实验方法（1）实验原理教材上第二章中2.3语音信号的特性p9—12和第三章时域分析p23—37的内容。（2）实验步骤（提供给学生两个程序student1.m和student2.m）步骤1：打开Matlab软件的命令窗口；步骤2：在Matlab软件的命令窗口下，确定将要运行的程序的路径；步骤3：打开Matlab运行程序，了解程序完成的功能；步骤4：运行Matlab程序，确定输出的图形表示的意义，并保留在Word文档中；步骤5：更换不同的辅音和元音，继续执行步骤4，直到对所有音素完成计算。五、实验预习要求（1）了解Matlab软件对语音信号处理的功能；（2）预习本实验原理和内容。六、实验报告内容（1）以书面的形式将本实验的实验结果记录下来；（2）回答思考题。七、思考题1.观察语音信号的时域波形特点，总结其规律。1）清音的频率都比较低，而浊音的频率相对都很高；2）/p/,/b/,/t/,/d/,/k/,/g/这几个爆破音表现都为随时间而增大；3）/z/,/c/,/s/,/zh/,/ch/,/sh/三个音频率都很高2.总结声母/b/p/m/f/d/t/n/l/g/k/h/j/q/x/z/c/s/zh/ch/sh/r/共21个的短时幅值、短时过零率和自相关函数的规律，估算这21个声母的平均短时幅值和平均短时过零率；字母短时幅值平均值短时过零率平均值（%）短时幅值规律短时过零率规律自相关函数规律b4.315516.8636逐渐增大先大，瞬间变小再逐渐增大p1.459910.7857逐渐增大先变大再变小m2.14117.5基本不变增大减小再增大f3.996614.5385逐渐增大第一帧较大，顺速减小后逐渐增大d2.359840.1579逐渐增大第一帧较大，顺速减小后逐渐增大t0.437028.6316第一帧较大，后重复减少再增大先增大后减少再增大，末尾较大每一帧变化都比较明显n1.09034反复震荡增大基本不变l2.58667.3023反复震荡增大震荡减小g1.516922.3000震荡增大逐渐减小k0.816728.5000反复震荡增大反复增大，末尾突然变小每一帧都有较明显变化h5.15278.9000逐渐增大基本不变j1.472460.8421震荡一次后逐渐增大先保持不变，后迅速减小q0.522887.8750逐渐增大基本不变，末尾稍微减小x0.519873逐渐增大略微逐渐增大z0.002364.5357逐渐增大反复震荡c0.652150.8000逐渐增大先增大后减小s0.4986112.6174震荡增大震荡略微增大zh0.087442.8762逐渐增大逐渐增大ch0.523161.5123先增大后减小反复震荡sh1.117179.3200逐渐增大先增大后减小r1.71158.4375逐渐增大先增大后减小，最后不变3.总结元音/a/o/e/i/u/ü/ao/ai/ei/ou/ie/an/en/in/ang/eng/ong/ing/共18个的短时幅值、短时过零率和自相关函数的规律，估算这18个元音的平均短时幅值和平均短时过零率，从自相关函数上估算这18个元音的基音周期字母短时幅值平均值短时过零率平均值（%）短时幅值规律短时过零率规律基音周期（ms）a8.032921.5915反复震荡，基本不变先减小后增大12.5o8.357513.5556反复震荡，最后减小反复震荡，基本不变10e6.834016.9792逐渐增大反复震荡12i1.974840.3023反复震荡，基本不变反复震荡，基本不变9u2.253321.8016逐渐增大基本不变12v4.185016.2963反复震荡逐渐减小反复震荡逐渐增大8.3ao5.545216反复震荡逐渐减小震荡减小23ai9.164322.8661先增大后减小基本不变12.5ei4.862926.7895先增大后减小反复震荡14ie3.983228.9800反复震荡反复震荡22.5an6.735919.3141反复震荡反复震荡12.4en5.650618反复震荡反复震荡12.55in1.954727.2222反复震荡反复震荡12.8ang3.975816.2069反复震荡，逐渐增大反复震荡，基本不变13.1eng4.733214.8671反复震荡，先增大后减小反复震荡，逐渐减小12.5ong6.492914反复震荡，先增大后减小反复震荡，先减小后增大12.55ing1.537127.3968反复震荡，开始反复震荡，基本不变13不变，末尾渐渐减小4.从这些单元音/a/o/e/i/u/ü/中估计的基频值与其发音模式有何关联，给出归纳总结；答：它们的基频值都在100±25之间5./r/、/m/、/n/从这几个音素的自相关函数图形判断为“清音”还是“浊音”，若为浊音估算其基音周期；r:m:n:分析自相关函数图片判断r为清音，基音周期为17.5ms;m、n为浊音，,基音周期为12.5ms、13ms.6.在两个程序中对语音加的是方窗，若加Hamming窗，程序编写有何不同？试分析讨论Hamming窗与方窗对短时幅值、短时过零率和短时自相关的影响。加haamming窗：win_h=hamming(Ny);%win_y=y_sound.*win_h;fori=1:(frame_all)mh1_y(i)=sum(abs(y4(:,i).*win_h));%计算短时幅值mh2_y(i)=sum((y4(:,i).*win_h).*(y4(:,i).*win_h));%计算短时能量endhanmming会使短时幅值、短时过零率和自相关函数都偏向于表现中间一部分的语音，而周围表现较弱，方窗则能原始表现一块区域的语音特性。7.利用短时幅值和短时过零率对语音信号进行端点检测，如何处理？试编程实现。不会