实验指导书
实验指导书

实验指导书一、引言在科学研究和实验中,实验指导书是非常重要的文档。
它提供了执行实验所需的详细步骤和相关信息,可以帮助研究者更好地规划和实施实验。
实验指导书不仅包括实验的目的、原理和方法,还包括必要的安全注意事项和实验结果的分析。
本文将详细探讨实验指导书的结构和编写要点。
二、实验指导书的结构一份好的实验指导书应具有清晰的结构,便于读者理解和操作。
以下是一份典型的实验指导书的结构:2.1 实验目的实验目的是实验的出发点和目标,它描述了研究者希望通过实验达到的具体目的。
实验目的应该明确、具体,并与研究领域的重要问题紧密相关。
2.2 实验原理实验原理介绍了实验所基于的理论基础和科学原理。
通过清晰地解释理论基础,读者可以更好地理解实验的背景和意义。
2.3 实验材料和设备实验材料和设备一览表列出了进行实验所需的各种材料和设备。
这些材料和设备应在实验开始之前准备好,并符合相关的安全要求。
2.4 实验步骤实验步骤提供了执行实验所需的详细步骤和操作。
每个步骤都应具体明确,包括所需材料、操作流程和注意事项。
2.5 安全注意事项安全是实验中必须关注的重要方面。
在实验指导书中,应详细列出实验中可能存在的安全风险,并提供相应的防护措施和应急处理方法。
2.6 数据处理和结果分析数据处理和结果分析是实验的核心内容,需要详细说明数据的采集、处理和分析方法。
此部分还应讨论实验结果的可靠性和合理性,并与实验目的进行比较。
三、实验指导书的编写要点3.1 清晰明了实验指导书应使用简洁明了的语言,尽量避免使用复杂或难以理解的术语。
每个步骤应简洁明了,尽量用简短的语句描述操作方法。
3.2 精确细致实验指导书应包含详细的实验步骤和操作要点,以确保实验能够被准确地重复。
不要忽略任何关键步骤和操作细节。
3.3 安全第一安全是实验的首要考虑因素,实验指导书应明确列出实验中可能存在的安全风险,并提供相应的安全措施和应急处理方法。
3.4 理论与实践结合实验指导书应将理论知识与实际操作结合起来,通过实验验证理论,加深读者对理论知识的理解和掌握。
灼热丝实验作业指导书

灼热丝实验作业指导书一、实验目的通过进行灼热丝实验,探究灼热丝的耐热性能,理解灼热丝在实际应用中的重要性。
二、实验原理灼热丝是一种常见的实验材料,其主要成分为耐热金属材料,具有耐高温、导电良好的特性。
实验中,我们将灼热丝放置在不同温度的环境中,观察其表现出的各种现象,通过实验结果分析和总结,可以评估灼热丝的耐热性。
三、实验器材1. 灼热丝:使用标准的耐热金属灼热丝,长度约为20厘米。
2. 烧杯:用于装载灼热丝和加热水等。
3. 温度计:用于测量实验环境的温度。
4. 加热器:用于提供实验环境的热源。
5. 实验记录表:记录实验过程中的详细数据和观察结果。
四、实验步骤1. 准备工作:a. 将实验器材准备齐全,并检查其完好性。
b. 清洗烧杯并确保其干燥。
c. 标定温度计,确保其准确度。
2. 实验设置:a. 将烧杯放置在加热器中,并加入一定量的水。
b. 将温度计插入烧杯中,确保其与水接触。
c. 将灼热丝固定在实验环境中,确保其处于稳定状态。
3. 实验操作:a. 打开加热器,使水温逐渐升高。
b. 每隔10℃,记录一次灼热丝的变化。
c. 观察灼热丝的颜色、形状以及可能出现的其他变化。
d. 根据实验观察结果,判断灼热丝的耐热性。
4. 实验数据记录:a. 记录每次温度变化时的灼热丝观察结果。
b. 记录实验过程中的其他重要数据和观察结果。
5. 实验结果分析:a. 分析灼热丝在不同温度下的表现和可能的原因。
b. 利用实验数据和观察结果,评估灼热丝的耐热性能。
6. 结论和讨论:a. 根据实验结果,总结灼热丝在实际应用中的重要性。
b. 讨论实验中可能存在的误差和改进方法。
c. 提出进一步研究该实验的建议。
五、注意事项1. 实验过程中,要注意操作的安全性,避免烫伤或烧伤。
2. 当加热水温度超过50℃时,注意防止水溅出。
3. 在实验中,要仔细观察灼热丝的变化,并记录详细的数据和观察结果。
4. 实验结束后,清洗和归还实验器材,并妥善保管实验记录表。
实验指导书

实验要求一、实验预习预习是实验前的重要准备工作,是保证实验顺利进行的必要步骤,也是培养学生独立工作能力、提高实验质量与效果的重要环节。
要求做到:1、实验前应复习有关课程的章节,熟悉有关理论知识。
2、认真阅读实验指导及有关实验装置的介绍,了解实验目的、内容、要求、方法和系统的工作原理,明确实验过程中应注意的问题,有些内容可到实验室对照实物预习。
3、画出实验线路,明确接线方式,拟出实验步骤,并预测实验结果及大致趋势,做到心中有数。
二、实验操作与记录整个实验过程中必须严肃认真,集中精力,及时做好实验。
1、分工配合、协调工作每次实验3---4人为一组,分工进行记录、接线、起动操作调节负载、测量转速及其他物理量等工作,要求在实验过程中人人动手、协调操作,做到实验内容完整、数据正确。
2、按图接线、力求简明接线原则是先串联后并联,即由电源开始先连接主要的串联电路,串联电路接好后再把并联支路逐段并上。
主回路与控制回路应分清,根据电流大小,主回路用粗导线连接,控制回路用细导线连接,每个接线柱上的接线尽量不超过二根。
3、按照计划、操作测试按实验步骤、由简到繁逐步进行操作,实验中要严格遵守操作规程和注意事项,仔细观察实验中的现象,认真做好数据测试工作,并结合理论分析与预测趋势相比较,判断数据的合理性。
4、认真负责、完成实验实验完毕,应将记录数据交教师审阅,经教师认可后才允许拆线、整理现场,并做到导线分类整理,仪表、工具物归原处。
三、安全操作注意事项1、人体不可接触带电线路,接线或拆线都必须在切断电源情况下进行。
学生完成接线允许合闸时,须招呼全组同学引起注意后方可合上电源,实验中如发生事故,应立即切断电源开关,并保持线路原状和故障现场,报告和协同教师查清问题、妥善处理故障后才能继续进行实验。
2、操作开关时应迅速果断、快合、快断,以免产生电弧烧坏触刀,合闸时应使触刀投入静插座,保持接触良好。
3、除作阶跃起动试验外,系统起动前负载电阻必须放在最大值,给定电位器必须退回到零位后,才允许合闸起动,并慢慢增加给定,以免元件和设备过载损坏。
实验指导书

实验指导书一、实验目的本实验旨在帮助学生掌握实验操作技能,了解实验原理,并通过实践加深对相关知识的理解。
二、实验器材•实验仪器:XXXX仪器•实验材料:XXXX材料•其他:XXXX设备、器皿等三、实验步骤1. 实验准备•将仪器、材料摆放整齐,确保周围环境整洁,无杂物影响实验操作。
•检查仪器是否正常工作,确保所有连接线插好且牢固。
•准备好所需试剂和药品,按照实验要求进行配制。
2. 实验操作步骤1.步骤一:XXXX–具体操作细节1–具体操作细节2–具体操作细节32.步骤二:XXXX–具体操作细节1–具体操作细节2–具体操作细节33.步骤三:XXXX–具体操作细节1–具体操作细节2–具体操作细节3…3. 实验注意事项•在实验过程中要注意个人安全,遵守安全操作规程。
•操作时要认真仔细,确保操作步骤正确,避免误操作导致实验失败或事故发生。
•注意保持实验器材的清洁和完整,实验后应及时清洗器材并归还到指定位置。
4. 实验结果记录与分析•实验过程中,记录实验操作细节、观察结果和数据。
•对实验结果进行分析,总结实验现象或结论。
•可将实验结果用图表展示,以增加可视化效果。
四、实验拓展•针对本实验,可以进行进一步拓展,例如探究不同因素对实验结果的影响,扩展实验的应用范围等。
五、实验总结通过本次实验的操作,学生对实验过程、实验原理有了更深刻的了解,对实验技能也得到了提升。
同时,通过实验结果的分析和总结,学生进一步加深了对相关知识的理解和掌握。
六、参考文献•[参考文献1]•[参考文献2]。
实验项目指导书

实验项目指导书一、实验项目简介实验项目指导书是用来引导学生进行科学实验的一份重要文件。
它主要包括实验目的、实验原理、实验步骤、实验要求等内容。
本指导书旨在帮助学生正确地进行实验,达到预期的实验目标。
二、实验目的本实验旨在帮助学生掌握实验设计与实验操作技巧,培养学生的实验观察能力和科学思维,同时加深对课堂知识的理解与应用。
三、实验原理在这一部分,我们将详细介绍实验所涉及的原理和基本概念。
学生需要通过学习和理解实验原理,为实验的操作和结果分析提供基础。
四、实验材料与设备接下来,我们将列出实验所需的材料和设备清单。
请学生在进行实验前确认所有物品齐全,并保证实验的顺利进行。
五、实验步骤本节将提供实验的详细步骤说明,包括涉及到的操作方法、操作顺序以及注意事项等。
学生需要按照指导书的步骤进行操作,确保实验的准确性和有效性。
六、实验要求与注意事项在这一部分,我们将列出实验所需遵守的要求和需要注意的事项。
学生需要仔细阅读并理解这些要求和注意事项,确保实验过程中的安全和准确性。
七、实验结果与分析在完成实验后,学生需要对实验结果进行记录和分析。
他们应该能够根据实验的数据和观察结果得出结论,并能够解释实验结果的科学原理。
八、实验总结最后,学生需要对整个实验过程进行总结。
他们应该能够回顾实验的目的、原理和操作步骤,并对实验结果进行评估和思考,提出改进实验的意见和建议。
九、参考文献在这一部分,我们将列出所参考的文献和资料。
学生可以根据自己的需要,进一步阅读这些文献,扩展知识和深入理解实验原理。
希望以上指导书能够帮助学生正确进行实验,获得预期的实验结果,并通过实验的过程培养实验设计和科学思维能力。
通过这个实验项目,学生将能够更深入地理解课堂知识,并培养他们对科学实验的兴趣和探索精神。
化学合成实验作业指导书

化学合成实验作业指导书实验室名称:化学合成实验室实验项目:化学合成实验作业指导书一、实验目的本实验旨在通过化学合成方法,合成目标物质并验证其结构及性质。
二、实验原理化学合成是一种通过不同的化学反应途径,将原料经过一系列的步骤转化为目标物质的方法。
其中,化学反应的选择、反应条件的控制以及产物的纯化过程都是实验成功的关键。
三、实验步骤及操作指导1. 实验前准备:a) 检查实验材料及设备是否齐全,并按照实验要求准备好所需试剂。
b) 查阅文献,了解所需目标物质的化学反应路线、反应条件及操作注意事项。
c) 穿戴实验室必要的安全设备,如实验服、手套、护目镜等。
2. 实验操作:a) 按照所选合成路线,将原料按照一定比例称取准备好,并放置在干净的容器中。
b) 根据反应条件,选择合适的反应容器,将原料逐步加入,并控制反应温度、反应时间等因素。
c) 反应结束后,根据反应产物的特性选择合适的纯化方法,如结晶、蒸馏、萃取等,将产物纯化。
d) 对产物进行结构鉴定,如红外光谱分析、核磁共振分析等,并与理论值进行对比。
e) 记录实验过程中的各个关键步骤,如原料加入量、反应条件、实验结果等。
四、安全注意事项1. 实验操作需在实验室内进行,严禁饮食、吸烟等。
2. 操作过程中要佩戴护目镜、实验服和手套等防护装备。
3. 使用化学试剂时,要注意避免与皮肤直接接触,如有接触应立即用大量水冲洗并及时就医。
4. 严禁将有机溶剂直接倒入下水道或排水口,要根据实验室规定进行处理。
五、实验结果及讨论根据实验步骤所述操作,完成化学合成实验后,对产物进行结构鉴定,并与理论值进行对比。
若产物的结构和理论值相符,说明实验成功并找到了适用的合成路线。
若有偏差,则需要对反应条件进行调整或尝试其他合成方法。
六、实验总结通过本次化学合成实验,我们掌握了化学合成的基本原理和操作技巧。
实验过程中我们注意了安全事项,并成功合成了目标物质。
通过实验,我们对合成路线的选择、反应条件的控制以及产物纯化过程有了更深入的了解,并对实验结果进行了结构鉴定。
医学实验操作作业指导书

医学实验操作作业指导书一、实验目的本实验旨在指导学生完成医学实验操作,使其掌握相关实验技巧和操作流程。
二、实验材料1. 医学实验仪器:根据实验要求准备相应的医学仪器。
2. 医学实验药品:根据实验要求准备相应的医学药品。
3. 个人防护用品:戴口罩、手套、实验服等,保证个人安全。
三、实验步骤步骤一:准备工作1. 检查实验仪器是否完好,如有损坏,请及时更换或修理。
2. 检查实验药品的标签和有效期,如有问题,请及时更换或补充。
步骤二:个人防护1. 穿戴实验服,确保衣物干净整洁。
2. 戴口罩,避免实验药品引起的气溶胶对人体的影响。
3. 戴手套,避免药品直接接触皮肤。
4. 戴护目镜,防止实验药品飞溅入眼。
步骤三:操作流程1. 根据实验要求,准确称取实验药品并放入容器中。
2. 根据实验要求调配实验液体,并进行均匀搅拌。
3. 在实验过程中,严格控制时间和温度,以确保实验结果的准确性。
4. 如实验中需要进行观察和记录,请及时记录实验数据,并保证记录的准确性。
步骤四:实验结束1. 关闭实验仪器,清理实验台面,保证实验环境的整洁。
2. 将使用过的实验仪器和容器进行清洗,确保下次使用时干净。
3. 适当处理废弃物和实验残留物,遵循环保原则。
四、注意事项1. 在操作过程中要注意实验室安全,严禁一人独立操作。
2. 操作前请仔细阅读实验操作指导书,确保操作步骤清晰明了。
3. 如有实验中出现突发情况,请立即向实验室管理员或教师求助。
4. 在实验过程中,严禁食品和饮料进入实验室。
5. 完成实验后,请注意清理实验工作区域,保持实验环境整洁。
以上为医学实验操作作业指导书,希望能够对学生顺利完成医学实验提供指导和帮助。
在实验过程中,请严格按照实验操作指导书中的步骤进行,确保个人安全和实验结果的准确性。
祝实验成功!。
研发实验作业指导书

研发实验作业指导书一、实验目的本实验旨在通过研发实验的方式,培养学生的创新思维、实践动手能力和团队合作精神,使学生能够在实践中掌握研发项目的策划、实施和评估等关键环节。
二、实验准备1. 实验器材和材料准备:根据实验要求准备相关实验器材和材料,并确保其正常可用。
2. 实验环境搭建:为学生提供一个适宜的实验环境,包括实验场地和相关设施设备。
三、实验步骤本实验分为以下几个步骤进行,学生可根据实验要求和指导,合理安排实验时间和任务分配。
1. 项目策划a)明确项目目标和要解决的问题。
b)制定项目计划和时间表。
c)分析项目需求和资源情况。
2. 技术调研a)对相关技术领域进行调研和学习,了解当前技术发展状况。
b)掌握所需技术和工具,为项目的实施做好准备。
3. 原型设计a)根据项目要求,设计整体架构和功能模块。
b)制定详细的设计方案,并进行评审和修改。
c)完成原型的绘制或搭建,确保符合设计要求。
4. 系统开发a)根据设计方案,进行系统编码和开发工作。
b)合理分配任务,组织团队成员进行开发。
c)定期进行代码评审和集成测试,及时修复bug。
5. 功能测试a)制定功能测试计划和用例。
b)进行系统功能测试,确保各项功能正常运行。
c)记录测试过程和测试结果,并对测试数据进行统计分析。
6. 系统验收a)组织相关人员对系统进行全面评估和验收。
b)总结评估结果,并根据反馈意见进行改进。
c)确认系统达到验收标准,准备部署和实施。
7. 项目总结a)对整个研发项目进行总结和归档。
b)分析项目开发过程中遇到的问题和挑战。
c)总结并分享项目中的成功经验和教训。
四、实验注意事项1. 安全第一:在实验过程中,注意保障学生的人身和财产安全。
2. 团队合作:鼓励学生在实验中加强团队协作和沟通合作能力。
3. 项目管理:督促学生按照计划执行,并进行进度和质量的监控。
4. 创新精神:鼓励学生在实验中勇于尝试和创新,培养创新思维。
5. 结果评估:学生完成实验后,进行实验结果评估和自我总结。
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语音信号处理实验指导书哈尔滨工程大学信息与通信工程学院前言本实验指导书是参考由韩纪庆等编写的《语音信号处理》和易克初等《语音信号处理》,按照04版教学大纲要求编写。
语音信号处理以语音为研究对象,涉及模式识别、心理学、生理学、语言学、人工智能、模式识别等多项研究领域,甚至还涉及到说话时表情、手势等人的体态语言信息。
由于语音是人们在日常生活中的主要交流手段,语音信号处理在现代信息社会中占有重要地位。
因此本课程是信号处理方向的一门重要的专业课程。
当前,科学技术的发展趋势既高度综合又高度分化,这要求高等院校培养的大学生,既要有坚实的理论基础,又要有严格的工程技术训练,不断提高实验研究能力、分析计算能力、总结归纳能力和解决各种实际问题的能力。
21世纪要求培养“创造型、开发型、应用型”人才,即要求培养智力高、能力强、素质好的人才。
由于该课程核心的基本概念、基本理论和分析方法都非常重要,而且系统性、理论性很强,为此在学习本课程时,开设必要的实验,对学生加深理解深入掌握基本理论和分析方法,培养学生分析问题和解决问题的能力,以及使抽象的概念和理论形象化、具体化,对增强学习的兴趣有极大的好处,做好本课程的实验,是学好本课程的重要教学辅助环节。
在做完每个实验后,请务必按照要求写出详细的实验报告实验学生守则实验时应保证人身安全,设备安全,爱护国家财产,培养科学作风。
为此,应遵守下列守则:1、严守纪律,按时开始实验。
做完实验得到教师许可后再离开实验室。
2、非本次实验用的设备器材,未经教师许可不得动用。
3、若自己增加实验内容,须事先征得教师同意。
4、保持实验室整洁、安静,实验室内不得吸烟、喧哗,乱扔杂物,实验台上严禁放书包,衣物。
5、实验如未通过,必须补做。
实验报告要求实验前应预习实验指导书中有关内容,了解实验原理,明确实验步骤及注意事项,具体实验报告的要求如下:一、实验目的二、仪器设备三、实验原理:根据自己的理解将相关的理论部分进行总结、概括。
四、实验步骤及程序:包括实验程序、流程图等。
五、实验结果与分析以上说明一份较完整实验报告的大致范围,同学们不一定拘泥于一定的格式,但必须包括以下三个方面:一、为什么做此实验二、怎样进行实验,要指明关键问题所在。
三、实验得到怎样的结果。
实验报告必须装订好以免散失、脱落。
实验报告应按要求时间交给教师实验一 语音信号的端点检测一、实验目的1、掌握短时能量的求解方法2、掌握短时平均过零率的求解方法3、掌握利用短时平均过零率和短时能量等特征,对输入的语音信号进行端点检测。
二、仪器设备HP 计算机、Matlab 软件三、实验原理1、短时能量语音信号的能量随着时间变化比较明显,一般清音部分的能量比浊音的能量小得多。
语音信号的短时能量分析给出了反应这些幅度变化的一个合适的描述方法。
对于信号)}({n x ,短时能量的定义如下:∑∑∞-∞=∞-∞=*=-=-=m m n n h n x m n h m x m n w m x E )()()()()]()([2222、短时平均过零率短时平均过零率是语音信号时域分析中最简单的一种特征。
顾名思义,它是指每帧内信号通过零值的次数。
对于连续语音信号,可以考察其时域波形通过时间轴的情况。
对于离散信号,实质上就是信号采样点符号变化的次数。
如果是正弦信号,它的平均过零率就是信号的频率除以两倍的采样频率,而采样频率是固定的,因此过零率在一定程度上可以反映出频率的信息。
语音信号不是简单的正弦序列,所以平均过零率的表示方法就不那么确切。
然而短时平均过零率仍然可以在一定程度上反映其频谱性质,可以通过短时平均过零率获得谱特性的一种粗略估计。
短时平均过零率的公式为:∑∑-+=∞-∞=--=---=1)]1(sgn[)](sgn[21)()]1(sgn[)](sgn[21N n n m w w m n m x m x m n w m x m x Z 其中,sgn[.]是符号函数,即⎩⎨⎧<-≥=0)(10)(1)](sgn[n x n x n x 3、端点检测原理在许多语音信号处理任务中需要判断一段输入信号中哪些是语音段,哪些是无声段。
例如在语音识别中,正确地判定输入语音的起点、终点对于提高识别率往往是非常重要的。
在一些语音识别或低速语音编解码器应用中,对于已经判别为语音段的部分,还需要进一步判断清音和浊音。
这些问题可以称之为有声/无声判决,以及更细致的无声(S )/清音(U )/浊音(V )判决。
能够实现这些判决的依据在于,不同性质语音的各种短时参数具有不同的概率密度函数,以及相邻的若干帧语音应具有一致的语音特性,它们不会在S 、U 、V 之间随机地跳来跳去。
要正确判断每个输入语音的起点和终点,利用短时平均幅度参数E 和短时平均过零率Z 可以做到这一点。
首先,根据浊音情况下的短时能量参数的概率密度函数)|(V E P 确定一个阈值参数H E ,H E 值一般定的较高。
当一帧输入信号的短时平均幅度参数超过H E 时,就可以判定该帧语音信号不是无声,而有相当大的可能是浊音。
根据H E 可判定输入语音的前后两个点1A 和2A 。
在1A 和2A 之间的部分肯定是语音段,但语音的精确起点、终点还要在图1 端点检测原理示意图为此,再设定一个较低的阈值参数L E ,由1A 点向前找,当短时能量由大到小减至L E 可以确定点1B 。
类似地,可以由2A 点向后找,确定2B 点。
在1B 和2B 之间的仍能肯定是语音段。
然后由1B 向前和2B 向后,利用短时平均过零率进行搜索。
根据无声情况下的短时平均过零率,设置一个参数s Z ,如果由1B 向前搜索时,短时平均过零率大于s Z 的3倍,则认为这些信号仍属于语音段,直到短时平均过零率下降到低于3倍的s Z ,这时的点1C 就是语音的精确的起点。
对于终点也做类似的处理,可以确定终点2C 。
采用短时平均过零率的原因在于,1B 点以前可能是一段清辅音,它的能量相当弱,依靠能量不可能将它们与无声段分开。
而对于清辅音来说,它们的过零率明显高于无声段,因而能用这个参数将二者区分开来。
存在噪声的情况下,正常的过零率计算会存在一定的误差,解决这个问题的一种方法是对上述过零率定义做一个简单的修改,即设立一个门限T ,将过零率的含义修改为跨过正负门限的次数,如图2。
门限门限门限门限门限门限图2 门限短时平均过零率于是,有:)(}])1(sgn[])(sgn[ ])1(sgn[])(sgn[{21m n w T m x T m x T m x T m x Z m n -+--++----=∑∞-∞=这样计算的短时平均过零率就有一定的抗干扰能力。
即使存在小的随机噪声,只要它不超过正负门限所构成的带,就不会产生虚假过零率。
四、实验内容1、找到机器中声音文件,对其进行相应的文件操作。
2、对该声音文件提取短时能量和短时过零率。
3、根据上述特征进行端点检测。
4、按照实际的情况调整阈值五、实验步骤及程序以MATLAB 或C 语言编程实现端点检测算法,记录实验流程及程序。
六、实验报告按照实际的实验结果,对其进行分析,按照实验报告的撰写要求撰写实验报告。
实验二语音信号的特征提取一、实验目的1、掌握语音信号的Mel倒谱特征(MFCC)的求解方法2、掌握语音信号的线性预测原理以及LPC特征的求解方法二、仪器设备HP计算机、Matlab软件三、实验原理1、MFCC特征原理及求解方法在语音识别和说话人识别中,常用的语音特征是基于Mel频率的、倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,简称MFCC)。
由于MFCC参数是将人耳的听觉感知特性和语音的产生机制相结合,因此目前大多数语音识别系统中广泛使用这种特征。
人耳具有一些特殊的功能,这些功能使得人耳在嘈杂的环境中,以及各种变异情况下仍能正常地分辨出各种语音,其中耳蜗起了很关键的作用。
耳蜗实质上的作用相当于一个滤波器组,耳蜗的滤波作用是在对数频率尺度上进行的,在1000Hz以下为线性尺度,而1000Hz以上为对数尺度,这就使得人耳对低频信号比对高频信号更敏感。
根据这一原则,研究者根据心理学实验得到了类似于耳蜗作用的一组滤波器组,这就是Mel频率滤波器组。
Mel频率可以用公式表达如下:Mel f+frequency⨯=/2595700)log(1对频率轴的不均匀划分是MFCC特征区别于前面所述的普通倒谱特征的最重要的特点。
将频率按照上式变换到Mel域后,Mel带通滤波器组的中心频率是按照Mel频率刻度均匀排列的。
在实际应用中,MFCC倒谱系数计算过程如下:(1)将信号进行分帧,预加重和加汉明窗处理,然后进行短时傅立叶变换得到其频谱;(2)求出频谱平方,即能量谱,并用M个Mel带通滤波器进行滤波,由于每一个频带中分量的作用在人耳中是叠加的,因此将每个滤波频带内的能量进行叠加,这时第k个滤波器输出功率谱)x';(k(3)将每个滤波器的输出取对数,得到相应频带的对数功率谱;并进行反离散余弦变换,得到L个MFCC系数,如下式所示。
一般L取12~16个左右;∑=-'=Mk n M n k k x C 1]/)5.0(cos[)(log π Ln ,....2,1= (4) 这种直接得到的MFCC 特征作为静态特征,将这种静态特征做一阶和二阶差分,得到相应的动态特征。
2、线性预测原理及LPC 特征求解方法根据参数模型功率谱估计的思想,可以将语音信号()x n 看作是由一个输入序列)(n u 激励一个全极点的系统(模型))(z H 而产生的输出,如图3所示。
)(n s 图3 语音信号的模型化系统的传递函数为:∑=--=p i ii z a Gz H 11)(其中G 为常数,i a 为实数,p 为模型的阶数。
显而易见,这种模型是以系数i a 和增益G 为模型参数的全极点模型,即AR 模型。
用系数{i a }可以定义一个p 阶线性预测器)(z F∑=-=pi i i z a z F 1)(这个p 阶预测器从时域角度可以理解为,用信号的前p 个样本来预测当前的样本得到预测值()x n ,1()()pi i x n a x n i ==-∑因为预测器)(z F 是用AR 模型的系数{i a }来构造的,而AR 模型是在最小均方意义上对数据的拟合,所以预测器)(z F 必然是一个最佳预测器,即此时预测器的预测误差短时总能量最小。
语音信号的线性预测分析就是根据这一性质,从语音信号()x n 出发,依据最小均方误差准则,估计出一组线性预测器的系数{i a },它就是我们所要求的信号AR 模型的系数。
{i a }被称为线性预测系数或LPC 系数。
预测器的预测误差)(n e 为:1()()()()()pi i e n x n x n x n a x n i ==-=--∑由上式可知,)(n e 是输入为()x n ,且具有如下形式传递函数的滤波器的输出i pi i z a z F z A -=∑-=-=11)(1)(因此称)(z A 为预测误差滤波器。