语音信号的短时频域分析耿李广

安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文1本科毕业设计题目语音信号的短时频域分析学院信息工程学院专业电子信息工程班级081信工3班学号200883097姓名耿李广指导老师殷仕淑2012年5月安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文1目录摘要............................................................................................................................1第1章绪论..............................................................................................31.1课题的背景与意义.............................................................................................31.2国内外研究现状及发展趋势.............................................................................41.3本文的仿真软件MATLAB.............................................................................51.4本文主要工作...................................................................................................6第2章语音信号的频域特点和抽样..............................................................82.1语音信号分析处理的一般流程.........................................................................82.2语音信号的特点.................................................................................................82.3语音信号的抽样.................................................................................................92.4语音信号的分析技术.......................................................................................11第3章语音信号的频域分析...........................................................................123.1语音信号分析的预处理...................................................................................123.2利用短时博里叶变换求语音的短时谱...........................................................133.3语音信号的功率谱...........................................................................................163.4语音信号的语谱图...........................................................................................173.5复倒谱和倒谱...................................................................................................19第4章语音信号的综合仿真分析..................................................................22参考资料...................................................................................................................26安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文2致谢............................................................................................................................27附录............................................................................................................................28安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文1语音信号的频域分析摘要语音信号的采集与分析技术是一门涉及面很广的交叉科学，它的应用和发展与语音学、声音测量学、电子测量技术以及数字信号处理等学科紧密联系。其中语音采集和分析仪器的小型化、智能化、数字化以及多功能化的发展越来越快，分析速度较以往也有了大幅度的高。将语音看为一种特殊的信号，即一种“复杂向量”来看待。通过调用处理数字信号工具MATLAB里的命令函数，利用数字信号处理的知识来解决问题。像给一般信号做频谱分析一样，也分析了语音信号的频谱。本文简要介绍了语音信号采集与分析的发展史以及语音信号的特征、采集与分析方法，并通过PC机录制自己的一段声音，运用MATLAB进行仿真分析。关键词：语音信号；频域分析；MATLABSpeechsignalanalysisinfrequencydomainAbstractSpeechsignalacquisitionandanalysistechniquesareawiderangeofcross-scientific，Itsapplicationanddevelopmentofvoicestudy,soundmeasurementstudy,electronicmeasuringtechnology,anddigitalsignalprocessingdisciplines,suchasclosecontact.Collectionandanalysisofvoiceoneofthesmall-scaleequipment,intelligence,digitalandmulti-functionaldevelopmentofmoreandmorequickly,fasterthanthepreviousanalysishasbeensubstantiallyhigh.Thevoiceistakenasaspecialsignal,acomplexvector.Byusingthecommandfunctionsinthedigitalsignalprocessingtool－MATLAB,thedigitalsignalprocessingcansolvemanyproblems.Thespectrumofvoicesignalsareanalyzed,whichisthesameasthespectrumanalysisofcommonsignals.Thispaperintroducesthevoicesignalacquisitionandanalysisofthehistoryofthedevelopment,aswellasthecharacteristicsofspeech安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文2signal，Collectionandanalysismethods，RecordingmachinethroughthePCsectionofmyownvoices，theuseofMATLABforsimulationanalysis.Keywords：audiosignal，acquisitionandanalysis，MATLAB安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文3第1章绪论随着现代计算机技术的普及和发展,数字电子产品的使用越来越深入到人们的日常生活中。人类与数字化产品的交往已经密不可分。语音信号的处理作为新时代的一个课题越来越受到人们的重视。于是通过对自然声音的识别与处理不约而同的产生于许许多多科学研究人员的脑海中,语音识别处理的出现就孕育而生了。语音信号处理是研究用数字信号处理技术和语音学知识对语音信号进行处理的新兴的学科,是目前发展最为迅速的信息科学研究领域的核心技术之一。通过语音传递信息是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息形式。本文简要介绍了语音信号采样与分析的发展史以及语音信号的特征、采样与分析方法。1.1课题的背景与意义语言是人类交换信息最方便、最快捷的一种方式，在高度发达的信息社会中，用数字化的方法进行语音的传送、存储、识别、合成和增强是整个数字化通信网中最重要、最基本的组成部分之一。数字电话通信、高音质的窄带语音通信系统、语言学习机，声控打字机、自动翻译机、只能机器人、新一代计算机语音智能终端及许多军事上的应用等，都要用到语音信号处理技术。语音信号处理的目的是要得到某些语音特征参数一遍高效地传输或存储；或者是通过某种处理运算以达到某种用途的要求，例如人工合成语音、识别出讲话者、识别出讲话的内容等。语音信号处理是一门新兴的边缘学科，它是语音学与数字信号处理两个学科相结合的产物。语音信号处理的发展依赖于这些学科的发展，而语音信号处理技术的进步也会促进这些领域的进步。语音信号采集与分析之所以能够那样长期地、深深地吸引广大科学工作者去不断地对其进行研究和探讨，除了它的实用性之外，另一个重要原因是，它始终与当时信息科学中最活跃的前沿学科保持密切的联系．并且一起发展。语音信号采集与分析是以语音语言学和数字信号处理为基础而形成的一门涉及面很广的综合性学科，与心理、生理学、计算机科学、通信与信息科学以及模式识别和人工智能等学科都有着非常密切的关系。对语音信号采集与分析的研究一直是数字信号处理技术发展的重要推动力量。因为许多处理的新方法的提出，首先是在语音信号处理中获得成功，然后再推广到其他领域。安徽财经大学信息工程学院本科毕业论文41.2国内外研究现状及发展趋势早在一两千年前，人们便对语言进行了研究。由于没有适当的仪器设备，长期以来，一直是由耳倾听和用口模仿来进行研究。因此，这种语言研究常被称为“口耳之学”，所以对语音只是停留在定性的描写上。语音信号处理真正意义上的研究可以追溯到1876年贝尔电话的发明，该技术首次使用声电、电声转换技术实现了远距离的语音传输。1939年提出并研制成功的第一个声码器，从此奠定了语音产生模型的基础。这一发明在语音信号处理领域具有划时代的意义。19世纪60年代，亥姆霍兹应用声学方法对元音和歌唱进行了研究，从而奠定了语言的声学基础。20世纪40年代，一种语言声学的专用仪器语谱图仪问世了。它可以把语音的时变频谱用语图表示出来，从而得出了“可见语言”。1948年美国Haskins实验室研制成功的语音回放机，该仪器可以把手工绘制在薄膜片上的语谱图自动转换成语音，并进行语音合成。20世纪50年代对语言产生了系统的论述。随着计算机的出现，语音分析工作，得以在电子计算机上进行。在此基础上，