语音信号处理实验报告一 chWord下载.docx
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实验一:
语音信号的时域特征与频域特征
实验项目:
实验项目性质:
验证性实验
课程:
《语音信号处理》
计划学时:
4学时
一、实验目的
使学生通过本实验观察语音信号在时域和频域的基本特征(语音波形、基音频率、过零数、共振峰),验证教材中关于语音信号在时域和频域的基本特征的概念与论述;
通过采集语音数据与在实验中记录每个元音的基音周期、过零数、共振峰等环节熟悉这些语音的基本特征,为今后深入学习语音信号处理奠定基础。
二、实验内容
学习音频编辑软件CoolEdit的使用方法及语音文件的建立;
采集语音数据;
观察语音波形;
记录每个元音的基音周期(其倒数为基音频率)、过零数、共振峰;
观察语音频域特征;
分析不同元音的共振峰模式的特点(频率、相对振幅)。
三、实验原理
元音与辅音在发音方法有如下基本区别:
发元音时气流顺利通过声腔,声带颤动,形成的声波是周期性的;
发辅音时气流暂时被阻不能通过或只能勉强挤出去。
元音具有基音与共振峰结构,辅音则不具有这两者。
基音由声带振动频率产生,决定语音的音高、音调。
在语音波形中表现为准周期峰值。
共振峰是语音频谱上的强频区,表现为频谱上呈峰状。
共振峰由声腔形状的变化决定,不同的声腔形状有不同的固有频率,产生不同的共振峰模式。
每个元音有特定的共振峰模式。
四、实验方法与实验步骤
(一)音频编辑软件CoolEdit的使用方法及语音文件的建立
1点击桌面上“cooledit”图标,选不同项可激活cooledit菜单中不同功能。
②点击“file”菜单中的“new”,设抽样频率为8KHz,单声道“mono”,“8bit”。
2点击“Record”录音,将录音存成“.wav”文件。
3点击菜单中“View”中的“SpectralView”可观看语谱图。
语谱图如下:
元音a的语谱图:
元音e的语谱图:
元音i的语谱图:
元音u的语谱图:
4点击菜单中“Analyze”中的“FrequenceAnalysis”可分析频谱。
元音a的频谱图:
元音e的频谱图:
元音i的频谱图:
元音u的频谱图:
5点击菜单中“Effects”中的“Amplitude”可改变幅度。
其它菜单功能可通过点击试验熟悉。
(二)观察语音时域特征
在E盘或D盘建立实验者本人的文件夹,然后做以下实验。
1发【a】、【i】、【e】、【u】这四个元音,由麦克风采集语音数据,分别存成“a.wav”、
“i.wav”、“e.wav”、“u.wav”文件,存在本人的文件夹中。
2利用CoolEdit打开并观察以上语音数据的波形。
元音a的时域图:
元音e的时域图:
元音i的时域图:
元音u的时域图:
③音波形中的准周期结构与声带振动频率对应,其周期称为“基音周期”(其倒数为基音频率),利用CoolEdit观察元音的波形,记录每个元音的前部、中部和后部的各一个基音周期。
元音a:
前部:
周期点数:
57周期:
187Hz过零点数:
6
中部:
58周期:
192Hz过零点数:
4
后部:
184Hz过零点数:
5
元音e:
41周期:
202Hz过零点数:
32周期:
元音i:
38周期:
220Hz过零点数:
10
12
9
元音u:
39周期:
218Hz过零点数:
④记录每个元音的任意一个基音周期中的过零数。
⑤共振峰是语音频谱的峰状区域,利用CoolEdit观察上述每个元音的频谱,记录每个元音的前三个共振峰的数值。
(三)观察语音频域特征
对你发的【a】、【i】、【e】、【u】这四个元音中每一个元音,分别选取稳定段的256个抽样,利用Matlab的FFT计算其频谱,并利用subplot命令以波形和频谱对应的形式画出图形。
部分参考程序如下
y=wavread('
e.wav'
);
t=1:
length(y)
y2=wavread('
[40004512]);
y2F=fft(y2);
subplot(3,1,1)
plot(t,y,'
-b'
4000,[0.2:
0.005:
0.4],'
-r'
4512,[0.2:
)
subplot(3,1,2)
plot(y2);
gridon
subplot(3,1,3)
plot(log(abs(y2F)));
五、收获与体会
本次试验为语音信号的第一次试验,通过上机操作,基本熟悉了音频编辑软件CoolEdit的使用方法及语音文件的建立。
在CoolEdit环境下可以观察语音信号在时域和频域的基本特征,语音数据经采集后可供数字化分析。
试验共记录四个元音的基音的周期、过零数、共振峰;
并通过观察语音频域特征,对不同元音的共振峰模式进行分析。
可能是我的发音并不标准,导致个别数据间的采样差异性并不明显;
此外,对共振峰的发生原理并不十分理解,有待于后续实验进一步体会。
采样时用到了常见的Matlab,正好复习一下波形绘制生成操作。
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