《语音信号处理》实验报告
语音信号处理实验报告.docx
在实验中，当P值增加到一定程度，预测平方误差的改善就不很明显了，而且会增加计算量，一般取为8~14，这里P取为10。
5.基音周期估计
①自互相关函数法
②短时平均幅度差法
二．实验过程
1. 系统结构
2.仿真结果
（1）时域分析
男声及女声（蓝色为时域信号，红色为每一帧的能量，绿色为每一帧的过零率）
某一帧的自相关函数
3.频域分析
①一帧信号的倒谱分析和FFT及LPC分析
②男声和女声的倒谱分析
③浊音和清音的倒谱分析
④浊音和清音的FFT分析和LPC分析（红色为FFT图像，绿色为LPC图像）
从男声女声的时域信号对比图中可以看出，女音信号在高频率分布得更多，女声信号在高频段的能量分布更多，并且女声有较高的过零率，这是因为语音信号中的高频段有较高的过零率。
2.频域分析
这里对信号进行快速傅里叶变换（FFT），可以发现，当窗口函数不同，傅里叶变换的结果也不相同。根据信号的时宽带宽之积为一常数这一性质，可以知道窗口宽度与主瓣宽度成反比，N越大，主瓣越窄。汉明窗在频谱范围中的分辨率较高，而且旁瓣的衰减大，具有频谱泄露少的有点，所以在实验中采用的是具有较小上下冲的汉明窗。
三．实验结果分析
1.时域分析
实验中采用的是汉明窗，窗的长度对能否由短时能量反应语音信号的变化起着决定性影响。这里窗长合适，En能够反应语音信号幅度变化。同时，从图像可以看出，En可以作为区分浊音和清音的特征参数。
短时过零率表示一帧语音中语音信号波形穿过横轴（零电平）的次数。从图中可以看出，短时能量和过零率可以近似为互补的情况，短时能量大的地方过零率小，短时能量小的地方过零率较大。从浊音和清音的时域分析可以看出，清音过零率高，浊音过零率低。
语音信号处理实验报告实验二
语音信号处理实验报告实验二一、实验目的本次语音信号处理实验的目的是深入了解语音信号的特性，掌握语音信号处理的基本方法和技术，并通过实际操作和数据分析来验证和巩固所学的理论知识。
具体而言，本次实验旨在：1、熟悉语音信号的采集和预处理过程，包括录音设备的使用、音频格式的转换以及噪声去除等操作。
2、掌握语音信号的时域和频域分析方法，能够使用相关工具和算法计算语音信号的短时能量、短时过零率、频谱等特征参数。
3、研究语音信号的编码和解码技术，了解不同编码算法对语音质量和数据压缩率的影响。
4、通过实验，培养我们的动手能力、问题解决能力和团队协作精神，提高我们对语音信号处理领域的兴趣和探索欲望。
二、实验原理（一）语音信号的采集和预处理语音信号的采集通常使用麦克风等设备将声音转换为电信号，然后通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
在采集过程中，可能会引入噪声和干扰，因此需要进行预处理，如滤波、降噪等操作，以提高信号的质量。
（二）语音信号的时域分析时域分析是对语音信号在时间轴上的特征进行分析。
常用的时域参数包括短时能量、短时过零率等。
短时能量反映了语音信号在短时间内的能量分布情况，短时过零率则表示信号在单位时间内穿过零电平的次数，可用于区分清音和浊音。
（三）语音信号的频域分析频域分析是将语音信号从时域转换到频域进行分析。
通过快速傅里叶变换（FFT）可以得到语音信号的频谱，从而了解信号的频率成分和分布情况。
（四）语音信号的编码和解码语音编码的目的是在保证一定语音质量的前提下，尽可能降低编码比特率，以减少存储空间和传输带宽的需求。
常见的编码算法有脉冲编码调制（PCM）、自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）等。
三、实验设备和软件1、计算机一台2、音频采集设备（如麦克风）3、音频处理软件（如 Audacity、Matlab 等）四、实验步骤（一）语音信号的采集使用麦克风和音频采集软件录制一段语音，保存为常见的音频格式（如 WAV）。
语音信号处理 实验报告用修正的短时自相关检测语音的基音周期
语音信号处理课程实验报告专业班级通信学号姓名指导教师实验名称 用修正的短时自相关检测语音的基音周期 同组人 专业班级通信 学号 姓名 成绩 一、实验目的 1.熟悉前一个实验程序以及中心削波的意义 2.用Matlab 实现用修正的短时自相关检测语音的基音周期。
3.分析修正的短时自相关在基音周期检测中的应用。
4.能够对程序进行重新编制。
二、实验原理 如果x(n)是一个周期为P 的信号，则其自相关函数也是周期为P 的信号，且在信号周期的整数倍处，自相关函数取最大值。
语音的浊音信号具有准周期性，其自相关函数在基音周期的整数倍处取最大值。
计算两相邻最大峰值间的距离，就可以估计出基音周期。
观察浊音信号的自相关函数图，其中真正反映基音周期的只是其中少数几个峰，而其余大多数峰都是由于声道的共振特性引起的。
因此为了突出反映基音周期的信息，同时压缩其他无关信息，减小运算量，有必要对语音信号进行适当预处理后再进行自相关计算以获得基音周期。
第一种方法是先对语音信号进行低通滤波，再进行自相关计算。
因为语音信号包含十分丰富的谐波分量，基音频率的范围分布在50~500Hz 左右，即使女高音升c 调最高也不会超过1kHz ，所以采用1kHz 的低通滤波器先对语音信号进行滤波，保留基音频率；再用2kHz 采样频率进行采样；最后用2~20ms 的滞后时间计算短时自相关，帧长取10~20ms ，即可估计出基音周期。
第二种方法是先对语音信号进行中心削波处理，再进行自相关计算。
本实验采用第二种方法。
且中心削波函数如式（3-1）所示： ……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………()()0()()L L L L L L x x x x f x x x x x x x x ->⎧⎪=-≤≤⎨⎪+<⎩一般削波电平L x 取本帧语音最大幅度的60%~70%。
语音信号处理实验报告
实验一 显示语音信号的语谱图一、实验目的综合信号频谱分析和滤波器功能，对语音信号的频谱进行 分析，并对信号含进行高通、低通滤波，实现信号特定处理 功能。
加深信号处理理论在语音信号中的应用；理解语谱图 与时频分辨率的关系。
二、实验原理语谱图分析语音又称语谱分析，语谱图中显示了大量的与语音的语句特性有关的信息，它总额了频谱图和时域波形的优点，明显地显示出语音频谱随时间的变化情况。
语谱图实际上是一种三维频谱，即同时在时间和频率上显示出语音的特性，或者说是一种动态的频谱。
窄带语谱图可以得到较好的频域分辨率，窗长通常为至少两个基音周期的“长窗”；而宽带语谱图可以给出较好的时域分辨率，窗长为小于一个基音周期的“短窗”。
三、实验内容实验数据为工作空间 ex3M2.mat 中数组 we_be10k 是单词“we ”和“be ”的语音波形（采样率为10000 点/秒） 。
1、 听一下 we_be10k （可用 sound ）2、使用函数 specgram_ex3p19.显示语谱图和语音波形，如图一。
图一、参数窗长 20ms （200 点） 、帧间隔 1ms （10 点）0.511.5-2-1012Time (s)SPEECHTime (ms)F r e q u e n c y (H z )SPECTROGRAM00.51 1.5200040002、 对比调用参数窗长 20ms （200 点） 、帧间隔 1ms （10 点），(如图一）和参数窗长5ms （50点） 、帧间隔 1ms （10点）(如图二) ；图二、参数窗长5ms （50点） 、帧间隔 1ms （10点）图三、参数窗长30ms （300点） 、帧间隔 1ms （10点）0.511.5-2-1012Time (s)SPEECHTime (ms)F r e q u e n c y (H z )SPECTROGRAM00.51 1.5200040000.511.5-2-1012Time (s)SPEECHTime (ms)F r e q u e n c y (H z )SPECTROGRAM00.51 1.520004000图四、参数窗长20ms （200点） 、帧间隔 5ms （50点）3、 再对比窗长>20ms 或小于5ms ，以及帧间隔>1ms 时的语谱图说明宽带语谱图、窄带语谱图与时频分辨率的关系及如何得到时频折中。
语音信号处理实验报告
实验一基于 MATLAB 的语音信号时域特征分析操作：报告：一. 实验目的语音信号是一种非平稳的时变信号，它携带着各种信息。
在语音编码、语音合成、语音识别和语音增强等语音处理中无一例外需要提取语音中包含的各种信息。
语音信号分析的目的就在与方便有效的提取并表示语音信号所携带的信息。
语音信号分析可以分为时域和变换域等处理方法，其中时域分析是最简单的方法，直接对语音信号的时域波形进行分析，提取的特征参数主要有语音的短时能量，短时平均过零率，短时自相关函数等。
本实验要求掌握时域特征分析原理，并利用已学知识，编写程序求解语音信号的短时过零率、短时能量、短时自相关特征，分析实验结果，并能掌握借助时域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音周期及共振峰。
二. 实验内容1.窗口的选择通过对发声机理的认识，语音信号可以认为是短时平稳的。
在 5~50ms 的范围内，语音频谱特性和一些物理特性参数基本保持不变。
我们将每个短时的语音称为一个分析帧。
一般帧长取 10~30ms。
我们采用一个长度有限的窗函数来截取语音信号形成分析帧。
通常会采用矩形窗和汉明窗。
1.1 给出了这两种窗函数在帧长 N=50图时的时域波形。
这两种窗函数都有低通特性，通过分析这两种窗的频率响应幅度特性可以发现（如图1.2）：矩形窗的主瓣宽度小（4*pi/N ），具有较高的频率分辨率，旁瓣峰值大（-13.3dB），会导致泄漏现象；汉明窗的主瓣宽 8*pi/N ，旁瓣峰值低（-42.7dB），可以有效的克服泄漏现象，具有更平滑的低通特性。
因此在语音频谱分析时常使用汉明窗，在计算短时能量和平均幅度时通常用矩形窗。
2. 短时能量由于语音信号的能量随时间变化，清音和浊音之间的能量差别相当显著。
因此对语音的短时能量进行分析，可以描述语音的这种特征变化情况。
定义短时能量为：在用短时能量反映语音信号的幅度变化时，不同的窗函数以及相应窗的长短均有影响。
hamming 窗的效果比矩形窗略好。
语音信号处理试验报告
---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------语音信号处理实验班级：学号：姓名：实验一基于MATLAB的语音信号时域特征分析（2学时）短时能量）1．（1）加矩形窗a=wavread('mike.wav');a=a(:,1);subplot(6,1,1),plot(a);N=32;for i=2:6h=linspace(1,1,2.^(i-2)*N);%形成一个矩形窗，长度为2.^(i-2)*NEn=conv(h,a.*a);% 求短时能量函数Ensubplot(6,1,i),plot(En);if(i==2) ,legend('N=32');elseif(i==3), legend('N=64');elseif(i==4) ,legend('N=128');elseif(i==5) ,legend('N=256');elseif(i==6) ,legend('N=512');endend10-100.511.522.534x 104 20 N=3232.51.5200.514x 10 50 N=6431.50.51022.54x 10 1050 N=12831.5202.50.514x 10 20100 N=256322.50.511.504x 10 40200 N=5123100.51.522.54x 10（2）加汉明窗a=wavread('mike.wav');a=a(:,1);subplot(6,1,1),plot(a);N=32;for i=2:6h=hanning(2.^(i-2)*N);%形成一个汉明窗，长度为2.^(i-2)*NEn求短时能量函数En=conv(h,a.*a);%subplot(6,1,i),plot(En);if(i==2), legend('N=32');elseif(i==3), legend('N=64');elseif(i==4) ,legend('N=128');elseif(i==5) ,legend('N=256');elseif(i==6) ,legend('N=512');endend10-100.511.522.534x 102 10 N=3232.51.5020.514x 10 420 N=64311.522.50.504x 10 420 N=12831.5202.50.514x 10 1050 N=25631.522.500.514x 10 20100 N=512322.50.5011.54x 102）短时平均过零率a=wavread('mike.wav');a=a(:,1);n=length(a);N=320;subplot(3,1,1),plot(a);h=linspace(1,1,N);En=conv(h,a.*a); %求卷积得其短时能量函数Ensubplot(3,1,2),plot(En);for i=1:n-1if a(i)>=0b(i)= 1;elseb(i) = -1;endif a(i+1)>=0b(i+1)=1;elseb(i+1)= -1;endw(i)=abs(b(i+1)-b(i)); %求出每相邻两点符号的差值的绝对值endk=1;j=0;while (k+N-1)<nZm(k)=0;for i=0:N-1;Zm(k)=Zm(k)+w(k+i);endj=j+1;k=k+N/2; %每次移动半个窗endfor w=1:jQ(w)=Zm(160*(w-1)+1)/(2*N); %短时平均过零率endsubplot(3,1,3),plot(Q),grid;10-100.511.522.534x 102010000.511.522.534x 100.500204060801001201401601803）自相关函数N=240y=wavread('mike.wav');y=y(:,1);x=y(13271:13510);x=x.*rectwin(240);R=zeros(1,240);for k=1:240for n=1:240-kR(k)=R(k)+x(n)*x(n+k);endendj=1:240;plot(j,R);grid;2.521.510.50-0.5-1-1.5050100150200250分析语音信号频域特征MATLAB基于实验二1）短时谱cleara=wavread('mike.wav');a=a(:,1);subplot(2,1,1),plot(a);title('original signal');gridN=256;h=hamming(N);for m=1:Nb(m)=a(m)*h(m)endy=20*log(abs(fft(b)))subplot(2,1,2)plot(y);title('短时谱');gridoriginal signal10.50-0.5-100.511.522.534x 10谱时短10.5000.20.40.60.811.21.41.61.822）语谱图[x,fs,nbits]=wavread('mike.wav')x=x(:,1);specgram(x,512,fs,100);xlabel('时间(s)');ylabel('频率(Hz)'););'语谱图'title(语谱图50004000)3000zH(率频2000100000.511.52(s)时间3）倒谱和复倒谱（1）加矩形窗时的倒谱和复倒谱cleara=wavread('mike.wav',[4000,4350]);a=a(:,1);N=300;h=linspace(1,1,N);for m=1:Nb(m)=a(m)*h(m);endc=cceps(b);c=fftshift(c);d=rceps(b);d=fftshift(d);subplot(2,1,1)plot(d);title('加矩形窗时的倒谱')subplot(2,1,2)) '加矩形窗时的复倒谱'plot(c);title(加矩形窗时的倒谱10-1-2050100150200250300加矩形窗时的复倒谱1050-5-10050100150200250300（2）加汉明窗时的倒谱和复倒谱cleara=wavread('mike.wav',[4000,4350]);a=a(;,1);N=300;h=hamming(N);for m=1:Nb(m)=a(m)*h(m);endc=cceps(b);c=fftshift(c);d=rceps(b);d=fftshift(d);subplot(2,1,1)plot(d);title('加汉明窗时的倒谱')subplot(2,1,2)) '加汉明窗时的复倒谱'plot(c);title(加汉明窗时的倒谱10-1-2-3050100150200250300加汉明窗时的复倒谱1050-5-10050100150200250300实验三基于MATLAB的LPC分析MusicSource = wavread('mike.wav');MusicSource=MusicSource(:,1);Music_source = MusicSource';N = 256; % window length，N = 100 -- 1000;Hamm = hamming(N); % create Hamming windowframe = input('请键入想要处理的帧位置= ');% origin is current frameorigin = Music_source(((frame - 1) * (N / 2) + 1):((frame - 1) * (N / 2) + N));Frame = origin .* Hamm';%%Short Time Fourier Transform%[s1,f1,t1] = specgram(MusicSource,N,N/2,N);[Xs1,Ys1] = size(s1);for i = 1:Xs1FTframe1(i) = s1(i,frame);endN1 = input('请键入预测器阶数= '); % N1 is predictor's order[coef,gain] = lpc(Frame,N1); % LPC analysis using Levinson-Durbin recursionest_Frame = filter([0 -coef(2:end)],1,Frame); % estimate frame(LP)FFT_est = fft(est_Frame);err = Frame - est_Frame; % error% FFT_err = fft(err);subplot(2,1,1),plot(1:N,Frame,1:N,est_Frame,'-r');grid;title('原始语音帧vs.预测后语音帧') subplot(2,1,2),plot(err);grid;title('误差');pause%subplot(2,1,2),plot(f',20*log(abs(FTframe2)));grid;title('短时谱')%% Gain solution using G^2 = Rn(0) - sum(ai*Rn(i)),i = 1,2,...,P%fLength(1 : 2 * N) = [origin,zeros(1,N)];Xm = fft(fLength,2 * N);X = Xm .* conj(Xm);Y = fft(X , 2 * N);Rk = Y(1 : N);PART = sum(coef(2 : N1 + 1) .* Rk(1 : N1));G = sqrt(sum(Frame.^2) - PART);A = (FTframe1 - FFT_est(1 : length(f1'))) ./ FTframe1 ; % inverse filter A(Z)subplot(2,1,1),plot(f1',20*log(abs(FTframe1)),f1',(20*log(abs(1 ./ A))),'-r');grid;title('短时谱'); subplot(2,1,2),plot(f1',(20*log(abs(G ./ A))));grid;title('LPC谱');pause%plot(abs(ifft(FTframe1 ./ (G ./ A))));grid;title('excited')%plot(f1',20*log(abs(FFT_est(1 : length(f1')) .* A / G )));grid;%pause%% find_pitch%temp = FTframe1 - FFT_est(1 : length(f1'));% not move higher frequncepitch1 = log(abs(temp));pLength = length(pitch1);result1 = ifft(pitch1,N);% move higher frequncepitch1((pLength - 32) : pLength) = 0;result2 = ifft(pitch1,N);% direct do real cepstrum with errpitch = fftshift(rceps(err));origin_pitch = fftshift(rceps(Frame));subplot(211),plot(origin_pitch);grid;title('原始语音帧倒谱(直接调用函数)');subplot(212),plot(pitch);grid;title('预测误差倒谱(直接调用函数)');pausesubplot(211),plot(1:length(result1),fftshift(real(result1)));grid;title('预测误差倒谱(根据定义编写，没有去除高频分量)');subplot(212),plot(1:length(result2),fftshift(real(result2)));grid;title('预测误差倒谱(根据定义编);)'写，去除高频分量原始语音帧vs.预测后语音帧0.40.20-0.2-0.4050100150200250300差误0.20.10-0.1-0.2300250100050150200短时谱500-50-100010203040506070谱LPC100806040010203040506070原始语音帧倒谱(直接调用函数)0.50-0.5-1050100150200250300预测误差倒谱(直接调用函数)0.50-0.5-1050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，没有去除高频分量)0.20-0.2-0.4-0.6050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，去除高频分量)0.10-0.1-0.2-0.3050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，没有去除高频分量)0.20-0.2-0.4-0.6050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，去除高频分量)0.10-0.1-0.2-0.3050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，没有去除高频分量)0.20-0.2-0.4-0.6050100150200250300预测误差倒谱(根据定义编写，去除高频分量)0.10-0.1-0.2-0.3050100150200250300实验四基于VQ的特定人孤立词语音识别研究1、mfcc.mccc = mfcc(x)function);'m'bank=melbankm(24,256,8000,0,0.5,bank=full(bank); bank=bank/max(bank(:));k=1:12for n=0:23; dctcoef(k,:)=cos((2*n+1)*k*pi/(2*24));endw = 1 + 6 * sin(pi * [1:12] ./ 12);w = w/max(w);xx=double(x);xx=filter([1 -0.9375],1,xx);xx=enframe(xx,256,80); i=1:size(xx,1)for y = xx(i,:); s = y' .*hamming(256); t = abs(fft(s)); t = t.^2; c1=dctcoef * log(bank * t(1:129));c2 = c1.*w'; m(i,:)=c2';enddtm = zeros(size(m)); i=3:size(m,1)-2for dtm(i,:) = -2*m(i-2,:) - m(i-1,:) + m(i+1,:) + 2*m(i+2,:);end dtm = dtm / 3;ccc = [m dtm];ccc = ccc(3:size(m,1)-2,:);2、vad.m[x1,x2] = vad(x)function x = double(x);x = x / max(abs(x));FrameLen = 240;FrameInc = 80;amp1 = 10;amp2 = 2;zcr1 = 10;zcr2 = 5;% 6*10ms = 30ms maxsilence = 8;% 15*10ms = 150ms minlen = 15;status = 0;count = 0;silence = 0;tmp1 = enframe(x(1:end-1), FrameLen, FrameInc);tmp2 = enframe(x(2:end) , FrameLen, FrameInc);signs = (tmp1.*tmp2)<0;diffs = (tmp1 -tmp2)>0.02;zcr = sum(signs.*diffs, 2);amp = sum(abs(enframe(filter([1 -0.9375], 1, x), FrameLen, FrameInc)),2);amp1 = min(amp1, max(amp)/4);amp2 = min(amp2, max(amp)/8);x1 = 0;x2 = 0; n=1:length(zcr)for goto = 0; status switch{0,1} caseif amp(n) > amp1x1 = max(n-count-1,1); status = 2; silence = 0; count = count + 1;... amp(n) > amp2 | elseif zcr(n) > zcr2status = 1; count = count + 1;else status = 0; count = 0;end2, caseamp(n) > amp2 | ...if zcr(n) > zcr2 count = count + 1; elsesilence = silence+1; if silence < maxsilencecount = count + 1; count < minlen elseifstatus = 0; silence = 0; count = 0;elsestatus = 3;endend3, case; break endcount = count-silence/2;x2 = x1 + count -1;3、codebook.m%clear; xchushi= codebook(m)function[a,b]=size(m);[m1,m2]=szhixin(m); [m3,m4]=szhixin(m2);[m1,m2]=szhixin(m1);[m7,m8]=szhixin(m4);[m5,m6]=szhixin(m3);[m3,m4]=szhixin(m2);[m1,m2]=szhixin(m1);[m15,m16]=szhixin(m8);[m13,m14]=szhixin(m7);[m11,m12]=szhixin(m6);[m9,m10]=szhixin(m5);[m7,m8]=szhixin(m4);[m5,m6]=szhixin(m3);[m3,m4]=szhixin(m2);[m1,m2]=szhixin(m1);chushi(1,:)=zhixinf(m1);chushi(2,:)=zhixinf(m2);chushi(3,:)=zhixinf(m3);chushi(4,:)=zhixinf(m4); chushi(5,:)=zhixinf(m5);chushi(6,:)=zhixinf(m6);chushi(7,:)=zhixinf(m7); chushi(8,:)=zhixinf(m8);chushi(9,:)=zhixinf(m9);chushi(10,:)=zhixinf(m10); chushi(11,:)=zhixinf(m11);chushi(12,:)=zhixinf(m12);chushi(13,:)=zhixinf(m13);chushi(14,:)=zhixinf(m14);chushi(15,:)=zhixinf(m15);chushi(16,:)=zhixinf(m16);sumd=zeros(1,1000);k=1;dela=1;xchushi=chushi;(k<=1000)while sum=ones(1,16); p=1:a fori=1:16 for d(i)=odistan(m(p,:),chushi(i,:));enddmin=min(d); sumd(k)=sumd(k)+dmin;i=1:16ford(i)==dmin if xchushi(i,:)=xchushi(i,:)+m(p,:); sum(i)=sum(i)+1;end endendi=1:16forxchushi(i,:)=xchushi(i,:)/sum(i);endk>1if dela=abs(sumd(k)-sumd(k-1))/sumd(k);end k=k+1; chushi=xchushi; end return4、testvq.mclear;)这是一个简易语音识别系统，请保证已经将您的语音保存在相应文件夹中'disp(')正在训练您的语音模版指令，请稍后...'disp(' i=1:10for,i-1);\\ú.wav'海儿的声音 fname =sprintf('D:\\matlab\\work\\dtw1\\ x = wavread(fname); [x1 x2] = vad(x); m = mfcc(x); m = m(x1:x2-5,:);ref(i).code=codebook(m);end)?''语音指令训练成功，恭喜！disp()...''正在测试您的测试语音指令，请稍后disp( i=1:10for,i-1);海儿的声音\\?.wav'fname = sprintf('D:\\matlab\\work\\dtw1\\ x = wavread(fname);[x1 x2] = vad(x); mn = mfcc(x); mn = mn(x1:x2-5,:);%mn = mn(x1:x2,:) test(i).mfcc = mn;end sumsumdmax=0;sumsumdmin=0;)''对训练过的语音进行测试disp( w=1:10for sumd=zeros(1,10); [a,b]=size(test(w).mfcc);i=1:10forp=1:a for j=1:16 ford(j)=odistan(test(w).mfcc(p,:),ref(i).code(j,:));dmin=min(d);%×üê§?? sumd(i)=sumd(i)+dmin;end end sumdmin=min(sumd)/a;sumdmin1=min(sumd);sumdmax(w)=max(sumd)/a; sumsumdmin=sumdmin+sumsumdmax;sumsumdmax=sumdmax(w)+sumsumdmax;)正在匹配您的语音指令，请稍后...'disp(' i=1:10for (sumd(i)==sumdmin1) if (i) switch 1 case);前'', '您输入的语音指令为:%s; 识别结果为%s\n','前fprintf(' 2 case);', ''后:%s; 识别结果为%s\n','后 fprintf('您输入的语音指令为 3case);', '左识别结果为%s\n','左' fprintf('您输入的语音指令为:%s;4case);''右,'右', 您输入的语音指令为 fprintf('a:%s; 识别结果为%s\n' 5case);''东'东', fprintf('您输入的语音指令为:%s; 识别结果为%s\n', 6case);南'南', ' fprintf('您输入的语音指令为:%s; 识别结果为%s\n',' 7 case);', '西,:%s; 识别结果为%s\n''西' fprintf('您输入的语音指令为 8case);''北,'北', 您输入的语音指令为 fprintf(':%s; 识别结果为%s\n' 9case);上'', ', fprintf('您输入的语音指令为a:%s; 识别结果为%s\n''上 10case);下', '下'',您输入的语音指令为 fprintf('a:%s; 识别结果为%s\n'otherwise); 'error' fprintf(endendend end delamin=sumsumdmin/10;delamax=sumsumdmax/10;)''对没有训练过的语音进行测试disp()正在测试你的语音，请稍后...'disp(' i=1:10for,i-1);fname =sprintf('D:\\matlab\\work\\dtw1\\o￡?ùμ?éùò?\\?.wav' x = wavread(fname);[x1 x2] = vad(x); mn = mfcc(x); mn = mn(x1:x2-5,:);%mn = mn(x1:x2,:)test(i).mfcc = mn;endw=1:10for sumd=zeros(1,10); [a,b]=size(test(w).mfcc); i=1:10forp=1:a for j=1:16ford(j)=odistan(test(w).mfcc(p,:),ref(i).code(j,:));enddmin=min(d);%×üê§?? sumd(i)=sumd(i)+dmin;end end sumdmin=min(sumd);z=0; i=1:10for (((sumd(i))/a)>delamax)|| if z=z+1;endend)...'disp('正在匹配您的语音指令，请稍后z<=3if i=1:10for (sumd(i)==sumdmin) if (i)switch1case);'前', '前',%s\n'识别结果为:%s; 您输入的语音指令为' fprintf(2 case);'后', ':%s; 识别结果为%s\n','后 fprintf('您输入的语音指令为3case);', '左识别结果为%s\n','左' fprintf('您输入的语音指令为:%s;4case);''右,'右', 识别结果为 fprintf('您输入的语音指令为a:%s; %s\n' 5case);''东'东', fprintf('您输入的语音指令为:%s; 识别结果为%s\n', 6 case);南'南', ' fprintf('您输入的语音指令为:%s; 识别结果为%s\n',' 7 case);', '西西:%s; 识别结果为%s\n','' fprintf('您输入的语音指令为 8case );''北,'北', 识别结果为 fprintf('您输入的语音指令为:%s; %s\n' 9case);上'', '上 fprintf('您输入的语音指令为a:%s; 识别结果为%s\n',' 10case);下'','下', 识别结果为 fprintf('您输入的语音指令为a:%s; %s\n'otherwise ); fprintf('error'endendend else)您输入的语音无效?￡?\n'' fprintf(end end。
语音信号处理实验一报告
语⾳信号处理实验⼀报告实验⼀语⾳信号的采集及预处理⼀、实验⽬的在理论学习的基础上，进⼀步地理解和掌握语⾳信号预处理及短时加窗的意义及基于matlab的实现⽅法。
⼆、实验原理及内容1、语⾳信号的录⾳、读⼊、放⾳等：练习matlab中⼏个⾳频处理函数，利⽤函数wavread对语⾳信号进⾏采样,记住采样频率和采样点数，给出以下语⾳的波形图（2.wav），wavread的⽤法参见mablab帮助⽂件。
利⽤wavplay或soundview 放⾳。
也可以利⽤wavrecord⾃⼰录制⼀段语⾳，并进⾏以上操作(需要话筒)。
I=wavread('2.wav');Fs=115200;soundview(I,Fs) %波形图如图1所⽰图1 2.wav的波形图利⽤wavplay函数，在佩戴⽿机的情况下可以清晰的听到所要播放于⼼的消息。
2、语⾳信号的分帧：对语⾳信号进⾏分帧，可以利⽤voicebox⼯具箱中的函数enframe。
voicebox⼯具箱是基于GNU协议的⾃由软件，其中包含了很多语⾳信号相关的函数。
voicebox⼯具箱安装⽅法：(1)把⼯具箱拷贝⼊C:\Program Files\MATLAB\R2006b\toolbox⽬录下；(2)菜单file-set path-"Add folder" 导⼊voicebox；图2 Set Path(3)菜单file-Preference-General-"Updata Toolbox Path Cache图3 Preferencesy=enframe(I,256,128);whos y I实验结果为：Name Size Bytes Class AttributesI 9000x1 72000 doubley 69x256 141312 doubleI=wavread('2.wav');t=enframe(I,256,128);plot(t)图4 分帧后的波形图3、语⾳信号的加窗：本步要求利⽤window函数设计窗⼝长度为256(N=256)的矩形窗(rectwin)、汉明窗(hamming)及汉宁窗(hann))，利⽤wvtool函数观察其时域波形图及频谱特性，⽐较得出结论。
语音信号处理实验报告
语⾳信号处理实验报告语⾳信号处理实验报告【实验⼀】⼀、实验题⽬Short time analysis⼆、实验要求Write a MA TLAB program to analyze a speech and simultaneously, on a single page, plot the following measurements:1. the entire speech waveform2. the short-time energy, En3. the short-time magnitude, Mn4. the short-time zero-crossing, Zn5. the narrowband spectrogram6. the wideband spectrogramUse both the speech waveforms in the wznjdx_normal.wav. Choose appropriate window sizes, window shifts, and window for the analysis. Explain your choice of these parameters.三、实验程序clear[x,fs]=wavread('wznjdx_normal.wav');n=length(x);N=320;subplot(4,1,1);plot(x);h=linspace(1,1,N);En=conv(h,x.*x);subplot(4,1,2);plot(En);Mn=conv(h,abs(x));subplot(4,1,3);plot(Mn);for i=1:n-1if x(i)>=0 y(i)=1;else y(i)=-1;endif x(i+1)>=0 y(i+1)=1;else y(i+1)=-1;endw(i)=abs(y(i+1)-y(i));endk=1;j=0;while (k+N-1)Zm(k)=0;for i=0:N-1Zm(k)=Zm(k)+w(k+i);endj=j+1;k=k+N/2;endfor w=1:jQ(w)=Zm(160*(w-1)+1)/(2*N);endsubplot(4,1,4);plot(Q);grid;figure(2);subplot(2,1,1);spectrogram(x,h,256,200,0.0424*fs); subplot(2,1,2);spectrogram(x,h,256,200,0.0064*fs);四、实验结果语谱图：（Matlab 7.0 ⽤不了spectrogram）【实验⼆】⼀、实验题⽬Homomorphic analysis⼆、实验要求Write a MATLAB program to compute the real cepstrums of a section of voiced speech and unvoiced speech. Plot the signal, the log magnitude spectrum, the real cepstrum, and the lowpass liftered log magnitude spectrum.三、实验程序nfft=256;[x,fs] = wavread('wznjdx_normal.wav');fx=x;Xvm=log(abs(fft(fx,nfft)));xhv=real(ifft(Xvm,nfft));lifter=zeros(1,nfft);lifter(1:30)=1;lifter(nfft-28:nfft)=1;fnlen=0.02*fs; % 20mswin=hamming(fnlen);%加窗n=fnlen;%窗宽度赋给循环⾃变量nnoverlap=0.5*fnlen;while(n<=length(x)-1)fx=x(n-fnlen+1:n).*win;n=n+noverlap;endxhvp=xhv.*lifter';figure;subplot(4,1,1)plot(lifter);title('倒谱滤波器');subplot(4,1,2)plot(x);title('语⾳信号波形');subplot(4,1,3)plot(Xvm);title('Xvm');subplot(4,1,4)plot(xhv);title('xhv');四、实验结果【实验三】⼀、实验题⽬LP analysis⼆、实验要求Write a MATLAB program to convert from a frame of speech to a set of linear prediction coefficients. Plot the LPC spectrum superimposed on the corresponding STFT.三、实验程序clear;[x,fs]=wavread('wznjdx_normal.wav');fx=x(4000:4160-1);p=10;[a,e,k]=aryule(fx,p);G=sqrt(e*length(fx));f=log(abs(fft(fx)));h0=zeros(1,160);h=log(G)-log(abs(fft(a,160)));figure(1);subplot(211);plot(fx);subplot(212);plot(f);hold on;plot((0:160-1),h,'r');四、实验结果【实验四】⼀、实验题⽬Pitch estimation⼆、实验内容Write a program to implement the pitch estimation and the voiced/unvoiced decision using the LPC-based method.三、实验程序clear[x,fs]=wavread('wznjdx_normal.wav');n=length(x);Q = x';NFFT=512;N = 256;Hamm = hamming(N);frame = 30;M = Q(((frame -1) * (N / 2) + 1):((frame - 1) * (N / 2) + N)); Frame = M .* Hamm';% lowpass filter[b2,a2]=butter(2,900/4000);speech2=filter(b2,a2,Frame); % filter% residual[a,e] = lpc(speech2,20);errorlp=filter(a,1,speech2); % residual% Short-term autocorrelation.re = xcorr(errorlp);% Find max autocorrelation for lags in the interval minlag to maxlag. minlag = 17; % F0: 450Hzmaxlag =160; % F0: 50Hz[remax,idx] = max(re(fnlen+minlag:fnlen+maxlag));figuresubplot(3,1,1);plot(Frame);subplot(3,1,2);plot(speech2);subplot(3,1,3);plot(re);text(500,0,'idx');idx=idx-1+minlagremax四、实验结果【实验五】⼀、实验题⽬Speech synthesis⼆、实验内容Write a program to analyze a speech and synthesize it using the LPC-based method.三、实验程序主程序clear;[x,sr] = wavread('wznjdx_normal.wav');p=[1 -0.9];x=filter(p,1,x);N=256;inc=128;y=lpcsyn(x,N,inc);wavplay(y,sr);⼦程序lpcsynfunction y=lpcsyn(x,N,inc)%[x,sr] = wavread('wznjdx_normal.wav');%pre = [1 -0.97];%x = filter(pre,1,x);%N=256;%inc=128;fn=floor(length(x)/inc);y=zeros(1,50000);for (i=1:fn)x(1:N,i)=x((i-1)*inc+1:(i+1)*inc);[A(i,:),G(i),P(i),fnlen,fnshift] = lpcana(x(1:N,i),order); if (P(i)) % V oiced frame.e = zeros(N,1);e(1:P(i):N) = 1; % Impulse-train excitation.else % Unvoiced frame.e = randn(N,1); % White noise excitation.endyt=filter(G(i),A(i,:),e);j=(i-1)*inc+[1:N];y(j) = y(j)+yt';end;end⼦程序lpcanafunction [A,G,P,fnlen,fnshift] = lpcana(x,order) fnlen=256;fnshift=fnlen/2;n=length(x);[b2,a2]=butter(2,900/4000);speech2=filter(b2,a2,x);[A,e]=lpc(speech2,order);errorlp=filter(A,1,speech2);re=xcorr(errorlp);G=sqrt(e*length(speech2));minlag=17;maxlag=160;[remax,idx]=max(re(n+minlag:n+maxlag));P=idx-1+minlag;end四、实验结果【实验六】⼀、实验题⽬Speech enhancement⼆、实验内容Write a program to implement the basic spectral magnitude subtraction.三、实验程序clear[speech,fs,nbits]=wavread('wznjdx_normal.wav');%读⼊数据alpha=0.04;%噪声⽔平winsize=256;%窗长size=length(speech);%语⾳长度numofwin=floor(size/winsize);%帧数hamwin=zeros(1,size);%定义汉明窗长度enhanced=zeros(1,size);%定义增强语⾳的长度ham=hamming(winsize)';%%产⽣汉明窗x=speech'+alpha*randn(1,size);%信号加噪声noisy=alpha*randn(1,winsize);%噪声估计N=fft(noisy);nmag=abs(N);%噪声功率谱%分帧for q=1:2*numofwin-1frame=x(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2);%对带噪语⾳帧间重叠⼀半取值hamwin(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)=...hamwin(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)+ham;%加窗y=fft(frame.*ham);mag=abs(y);%带噪语⾳功率谱phase=angle(y);%带噪语⾳相位%幅度谱减for i=1:winsizeif mag(i)-nmag(i)>0clean(i)=mag(i)-nmag(i);else clean(i)=0;endend%频域中重新合成语⾳spectral=clean.*exp(j*phase);%反傅⾥叶变换并重叠相加enhanced(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)=...enhanced(1+(q-1)*winsize/2:winsize+(q-1)*winsize/2)+real(ifft(spectral));endfigure(1);subplot(3,1,1);plot(speech);xlabel('样点数');ylabel('幅度');title('原始语⾳波形'); subplot(3,1,2);plot(x);xlabel('样点数');ylabel('幅度');title('语⾳加噪波形'); subplot(3,1,3);plot(enhanced);xlabel('样点数');ylabel('幅度');title('增强语⾳波形');四、实验结果。
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盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。
中南大学信息科学与工程学院语音信号处理实验报告指导老师：覃爱娜学生班级：信息0704学生名称：阮光武学生学好：0903070430提交日期：2010年6月18日实验一语音波形文件的分析和读取一、实验的任务、性质与目的本实验是选修《语音信号处理》课的电子信息类专业学生的基础实验。
通过实验：（1）掌握语音信号的基本特性理论：随机性，时变特性，短时平稳性，相关性等；（2）掌握语音信号的录入方式和*.WAV音波文件的存储结构；（3）使学生初步掌握语音信号处理的一般实验方法。
二、实验原理和步骤：WAV文件格式简介WAV文件是多媒体中使用了声波文件的格式之一，它是以RIFF格式为标准。
每个WAV文件的头四个字节就是“RIFF”。
WAV文件由文件头和数据体两大部分组成，其中文件头又分为RIFF/WAV文件标识段和声音数据格式说明段两部分。
常见的WAV声音文件有两种，分别对应于单声道（11.025KHz采样率、8Bit的采样值）和双声道（44.1KHz采样率、16Bit的采样值）。
采样率是指声音信号在“模拟→数字”转换过程中，单位时间内采样的次数；采样值是指每一次采样周期内声音模拟信号的积分值。
对于单声道声音文件，采样数据为8位的短整数（short int 00H-FFH）；而对于双声道立体声声音文件，每次采样数据为一个16位的整数（int），高八位和低八位分别代表左右两个声道。
WAV文件数据块包含以脉冲编码调制（PCM）格式表示的样本。
在单声道WAV文件中，道0代表左声道，声道1代表右声道；在多声道WAV文件中，样本是交替出现的。
WAV文件的格式见表1。
表1 wav文件格式说明表（1）选取WINDOWS下MEDIA中的任一WAV文件，采用播放器进行播放，观察其播放波形，定性描述其特征；（2）根据WAV文件的存储格式，利用MATLAB或C语言，分析并读取文件头和数据信息；（3）将文件的通道数、采样频率、样本位数和第一个数据读取并显示出来。
三、实验设备PC机。
四，实验结果（1）实验对象：选择windows系统自带的ringout.wav为实验对象。
图1-1 整体波形图1-2 部分波形（2）文件信息：文件头为：RIFF通道数= 1 为双声道采样平率= 11025样本位数= 1第一个数据为：0五、实验代码[y,fs,n]=wavread('ringout.wav'); %观察波形figure(1)plot(y)[y,fs,n]=wavread('ringout.wav',[1 500]); %显示波形中的前面一段，便于观察figure(2)plot(y)f=fopen('ringout.wav','r');disp('文件头为：')a0=fscanf(f,'%4s',[1,1]); %显示RIFF标志disp(a0)f=fopen('ringout.wav','r');[a1,count1]=fread(f,[2,11]); %跳过读RIFF标志，文件长度，wave fmt标志，过渡字节及读格式类别共4*5+2=22个字节[a2,count2]=fread(f,[1,1]); %读取通道数的两个字节disp('通道数=')disp(a2)if a4==1disp('为单声道')elsedisp('为双声道')enda=fread(f,[1,1]);[a31,count31]=fread(f,[1,1]); %读取采样率[a32,count32]=fread(f,[1,1]);disp('采样平率=')disp(a32*2^8+a31)[a4,count4]=fread(f,[4,1]); %传输数据速率[a5,count5]=fread(f,[2,1]); %读取数据块的调整数[a61,count61]=fread(f,[1,1]); %读取每样本的数据位数[a62,count62]=fread(f,[1,1]);disp('样本位数=')disp(a62*2^8+a61)[a7,count7]=fread(f,[4,2]); %跳过读data及语音信号长度[a8,count8]=fread(f,[1,1]); %读取第一个数据disp('第一个数据为：') %显示第一个数据disp(a8)实验二语音信号的时域参量分析一、实验的任务、性质与目的：（1）增强学生对语音时域分析理论的理解，尤其是语音的短时能量、幅度和过零率的的分析和应用；（2）进一步提高学生分析问题和解决问题的能力从而培养学生初步掌握进行科学研究的方法和总结实验结果的能力。
二、实验原理和步骤：（1）利用MATLAB 或C 语言，针对ringout.wav 文件，求取语音信号的短时能量函数、短时平均幅度函数和短时平均过零率三大时域参量； 三大时域参量的定义式是： 短时能量函数和短时平均幅度函数∑∑-=-====⎩⎨⎧-≤≤=-≤≤+=1102)()(...,2,1,00101)(10)()()(N m n N m n n n n m x M m x E T T T n N m m w N N m m n x m w m x 为帧移长度其他为帧长短时平均过零率⎩⎨⎧<-=≥=--=∑-=0)(1))(sgn(0)(1))(sgn(sgn[.])]1(sgn[)(sgn[211n x n x n x n x m x m x Z N m n n n 为符号函数 （2）将三大时域参量的结果用波形图的方式显示出来； （3）分析并标识波形图上的清浊音信息。
三、实验设备PC 机。
四、实验结果（1）采用MATLAB语言对三大时域参量求取：短时能量函数a=wavread('C:\ringout.wav');subplot(6,1,1),plot(a);N=32;for i=2:6h=linspace(1,1, (i-1)*N); %形成一个矩形窗，长度为NEn=conv(h,a.*a); %求卷积得其短时能量函数Ensubplot(6,1,i),plot(En);if(i==2)legend('N=32');elseif(i==3)legend('N=64');elseif(i==4)legend('N=128');elseif(i==5legend('N=256');elseif(i==6)legend('N=512');endend短时平均幅度函数a=wavread('C:\ringout.wav');subplot(6,1,1),plot(a);N=32;for i=2:6h=linspace(1,1,(i-1)*N); %形成一个矩形窗，长度为NEn=conv(h,abs(a)); %求卷积得其短时平均幅度函数Ensubplot(6,1,i),plot(En);if(i==2)legend('N=32');elseif(i==3)legend('N=64');elseif(i==4)legend('N=128');elseif(i==5)legend('N=256');elseif(i==6)legend('N=512');endend短时平均过零率a=wavread('ringout.wav');n=length(a);N=320;subplot(3,1,1),plot(a);h=linspace(1,1,N); %形成一个矩形窗，长度为NEn=conv(h,a.*a); %求卷积得其短时能量函数En subplot(3,1,2),plot(En);for i=1:n-1if a(i)>=0b(i)= 1;elseb(i) = -1;endif a(i+1)>=0b(i+1)=1;elseb(i+1)=-1;endw(i)=abs(b(i+1)-b(i));end %求出每相邻两点符号的差值的绝对值k=1;j=0;while (k+N-1)<nZm(k)=0;for i=0:N-1;Zm(k)=Zm(k)+w(k+i);endj=j+1;k=k+160; %每次移动半个窗endfor w=1:jQ(w)=Zm(160*(w-1)+1)/640; %短时平均过零率endsubplot(3,1,3),plot(Q);（2）将三大时域参量的结果用波形图的方式显示出来图2-1短时能量函数的波形图2-2短时平均幅度函数图2-3短时平均过零率（3）分析并标识波形图上的清浊音信息很明显，在这个WAV文件中轻、浊音交替周期行出现，无论是短时能量函数，还是短时平均幅度函数，从函数的幅值便可看出，幅度大的是浊音，幅度小的是轻音。
很容易区分。
短时平均过零数，与信号的频率有关，两者正相关，也就是说声音信号的频率越高，短时平均过零数越大，因此可以用来区分清音和浊音，清音的平率高，过零数大，而浊音则相对较小。
盛年不重来，一日难再晨。
及时宜自勉，岁月不待人。