实验二语音信号的时域分析

1 实验目的

通过Matlab编程实现语音信号的时域波形图，并观察清音、浊音信号的时域特点。掌握语音信号的时域分析技术，如短时平均能量、短时平均幅度、短时平均过零率分析、短时平均自相关、短时平均幅度差。

2 实验原理

语音信号的时域分析就是分析和提取语音信号的时域参数。时域分析通常用于最根本的参数分析及应用，此方法表示语音信号比较直观，物理意义明确，实现起来比较简单，运算量少。

3 实验过程

1)观察浊音信号波形图 2)观察清音信号波形图

3)计算语音信号的短时能量、短时平均幅度并画图

Enxn2(m)

m0N1Mn|xn(m)|

m0N1 4)计算信号的短时平均过零率并画图

1N1 Zn{|sgn[xn(m)]sgn[xn(m1)]|}

2m0 5)计算语音信号的短时自相关函数并画图

Nk1 Rn(k)m0xn(m)xn(mk)

6)计算语音信号的短时平均幅度差函数并画图

Nk1Fn(k)

m0|x(m)x(mk)|

nn一．短时能量

[x,fs,bits]=wavread('c:\\WINDOWS\\Media\\chimes.wav') x=x(:,1); c=x; x=x'; N=256; M=N/2; k=1:N;

w=0.54-0.46*cos(2*pi/N*k); Fn=fix((L-N)/M)+1; y=[];

for i=1:Fn

beg=(i-1)*M+1; ed=beg+N-1; temp=x(beg:ed); temp=temp.*w; y=[y;temp]; end

En=[];k=0; for i=1:Fn x=y(i,:);

temp=sum(x.*x,2); En=[En,temp]; end

En=sum(y.*y,2); subplot(211); plot(c);

subplot(212); plot(En); xlabel('time');

ylabel('amplitude'); title('picture');

二．短时自相关函数

[x,fs,bits]=wavread('c:\\WINDOWS\\Media\\chimes.wav') x=x(:,1); x=x'; N=256; M=N/2; k=1:N;

w=0.54-0.46*cos(2*pi/N*k); Fn=fix((L-N)/M)+1; y=[];

for i=1:Fn

beg=(i-1)*M+1; ed=beg+N-1; temp=x(beg:ed); temp=temp.*w; y=[y;temp]; end

N=256; K=128; for i=1:Fn

r=[];x=y(i,:);

for k=1:K

r(k)=sum(x(1:N-k).*x(k+1:N),2); end end plot(r);

三．短时平均过零率

[x,fs,bits]=wavread('c:\\WINDOWS\\Media\\chimes.wav') x=x(:,1); c=x; x=x'; N=256; M=N/2; k=1:N;

w=0.54-0.46*cos(2*pi/N*k); Fn=fix((L-N)/M)+1; y=[];

for i=1:Fn

beg=(i-1)*M+1; ed=beg+N-1; temp=x(beg:ed); temp=temp.*w; y=[y;temp]; end

Zn=[]; for i=1:Fn

x=y(i,:);Zn1=[0]; for k=2:N

Z=0.5*abs(sign(x(k))-sign(x(k-1))); Zn1=Zn1+Z; end

Zn=[Zn,Zn1]; end

subplot(211); plot(c);

subplot(212); plot(Zn);

xlabel('time');

ylabel('amplitude'); title('picture');

四．短时平均幅度

[x,fs,bits]=wavread('c:\\WINDOWS\\Media\\chimes.wav') x=x(:,1); c=x; x=x'; N=256; M=N/2;

k=1:N;

w=0.54-0.46*cos(2*pi/N*k); Fn=fix((L-N)/M)+1; y=[];

for i=1:Fn

beg=(i-1)*M+1; ed=beg+N-1; temp=x(beg:ed); temp=temp.*w; y=[y;temp]; end

En=[];k=0; for i=1:Fn x=y(i,:);

temp=sum(abs(x),2); En=[En,temp]; end

En=sum(y.*y,2); subplot(211); plot(c);

subplot(212); plot(En);

xlabel('time');

ylabel('amplitude'); title('picture');

五．短时平均幅度差函数

[x,fs,bits]=wavread('c:\\WINDOWS\\Media\\chimes.wav') x=x(:,1); x=x'; N=256; M=N/2; k=1:N;

w=0.54-0.46*cos(2*pi/N*k); Fn=fix((L-N)/M)+1; y=[];

for i=1:Fn

beg=(i-1)*M+1; ed=beg+N-1; temp=x(beg:ed); temp=temp.*w; y=[y;temp]; end

N=256; K=128; for i=1:Fn

r=[];x=y(i,:); for k=1:K

F1(k)=abs(x(M)-x(M+k)); end end

plot(F1);