信息技术综合实验-实验二-语音编码实验

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）。

PCM ADPCM编译码实验报告姓名：专业：学号：PCM/ADPCM编码实验一、实验目的1、了解语音编码的工作原理，验证pcm/adpcm编译码原理。

2、熟悉pcm/adpcm抽样时钟，编码数据和输入速出时钟之间的关系。

3、了解pcm/adpcm专用大规模集成电路的工作原理和应用4、熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。

二、实验仪器1、 JH5001通信原理综合实验系统。

2、 20M双踪示波器。

3、信号源。

4、音频信道传输损伤测试仪。

三、实验原理TP501 TP502 至用户接口 K501 N 测试信号 T 跳线器·· - + K502 · T · N··发PCM码字U502 PCM 编译码器 TP504 8KHz同步 256KHz时钟 K504 跳线器TP503 至用户接口 K503 T ···N·· - · + TP505 LOOP ADPCM2 MUX TP506 收PCM码字图3. 1 PCM模块电路组成框图 1、PCM/ADPCM编译码模块中，收、发两个支路组成，在发送支路上发送信号经U501A运放后放大后，送入U502的2脚进行PCM/ADPCM编码。

编码输出时钟为BCLK，编码数据从U502的20脚输出，FSX为编码抽样时钟。

编码之后的数据结果送入后续数据复接模块进行处理，或直接送到对方PCM/ADPCM译码单元。

在接收支路中，收数据是来自解数据复接模块的信号，或是直接来自对方PCM/ADPCM编码单元信号，在接收帧同步时钟FSX与接收输入时钟BCLK的共同作用下，将接收数据送入U502中进行PCM/ADPCM译码。

译码之后的模拟信号经运放U501B放大缓冲输出，送到用户接口模块中。

2、各跳线功能如下：1、跳线开关K501是用于选择输入信号，当K501置于N 位置时，选择来自用户接口单元的话音信号；当K501置于T 位置时选择测试信号。

实践语音期末总结一、引言实践语音是语音学的实践应用学科，主要涉及到音频处理和语音识别技术。

本学期在实践语音课程中，我根据课程教学内容和教师要求，完成了一系列的实验和项目，运用了所学的知识和技能，不断提高自己的实践能力和综合素质。

在实践过程中，我遇到了许多的困难和挑战，但经过自己的不懈努力，我成功地完成了实验和项目，并取得了一定的成果。

本篇总结报告将回顾我在本学期的实践过程和成果，同时也会对我在实践过程中存在的问题和不足进行分析和总结。

二、实验与项目内容及成果1. 实验一：音频文件的读取和显示这个实验的目的是学会使用编程语言处理音频文件，了解音频的图像表示和频谱图的绘制。

通过对输入的音频文件进行读取和显示，我成功地实现了音频文件的读取和显示功能，并掌握了音频的图像表示方法。

2. 实验二：语音信号的预处理这个实验的目的是学会对语音信号进行预处理，包括语音分帧、加窗、快速傅里叶变换（FFT）等操作。

通过对输入的语音信号进行预处理，我成功地实现了语音信号的分帧、加窗和快速傅里叶变换等操作，并掌握了语音信号预处理的基本方法。

3. 实验三：基于隐马尔可夫模型的语音识别这个实验的目的是学会使用隐马尔可夫模型（HMM）进行语音识别。

通过使用已经训练好的HMM模型和输入的语音信号，我成功地进行了语音识别实验，并实现了对输入语音的识别和输出结果。

通过这个实验，我对隐马尔可夫模型的原理和应用有了更深入的了解。

4. 项目一：音频缺陷检测与修复这个项目的目的是通过分析音频信号的特征，检测音频中的缺陷，并进行修复。

通过对输入的音频信号进行分析和处理，我成功地检测出音频中的缺陷，并运用音频修复算法进行修复。

通过这个项目，我进一步提高了自己的实践能力和创新思维能力。

5. 项目二：语音情感识别这个项目的目的是利用语音特征来进行情感识别。

通过对输入的语音信号进行分析，并提取出语音特征，我成功地实现了语音情感识别的功能，并能够将输入的语音信号归类为不同的情感类别。

实验 2 PCM 编译码实验一、实验目的1.理解 PCM 编译码原理及 PCM 编译码性能；2.熟习 PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各样时钟间的关系；3.熟习语音数字化技术的主要指标及丈量方法。

二、实验原理1.抽样信号的量化原理模拟信号抽样后变为在时间隔散的信号后，一定经过度化才成为数字信号。

模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。

把输入模拟信号的取值域按等距离切割的量化就称为均匀量化，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，以下列图所示。

图 2-1均匀量化过程表示图信号均匀量化的主要弊端是不论抽样值大小怎样，量化噪声的均方根值都固定不变。

所以，m( t) 较小时，则信号量化噪声功率比也很小。

这样，关于弱信号时的量化信噪比就难以当达到给定的要求。

往常把知足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动向范围，那么，均匀量化时的信号动向范围将遇到较大的限制。

为了战胜这个弊端，实质中常常采纳非均匀量化的方法。

非均匀量化是依据信号的不一样区间来确立量化间隔的。

关于信号取值小的区间，其量化间隔D v也小；反之，量化间隔就大。

非均匀量化与均匀量化对比，有两个突出的长处：首先，当输入量化器的信号拥有非均匀散布的概率密度（实质中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端能够获取较高的均匀信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比率，所以量化噪声对大、小信号的影响大概同样，即改善了小信号时的信噪比。

非均匀量化的实质过程往常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。

此刻宽泛采纳两种对数压缩，美国采纳压缩律，我国和欧洲各国均采纳 A 压缩律。

本实验中 PCM 编码方式也是采纳 A 压缩律。

A 律压扩特征是连续曲线，实质中常常都采纳近似于 A 律函数规律的 13 折线（ A=）的压扩特征。

这样，它基本保持连续压扩特征曲线的长处，又便于用数字电路来实现，以下列图所示。

图2-2 13 折线特征表2-1 列出了 13 折线时的x值与计算得的x值的比较。

一、实验背景与目的随着信息技术的飞速发展，语音通信已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。

语音编码技术作为语音通信的核心技术，旨在高效地压缩语音信号，降低传输带宽，提高通信质量。

本实验旨在通过实际操作，深入理解语音编码的基本原理，掌握常用的语音编码方法，并评估其性能。

二、实验内容与步骤1. 实验内容本实验主要涉及以下内容：- 语音信号的采集与预处理；- 语音信号的时域和频域分析；- 常用语音编码方法的实现与性能评估；- 编码性能的对比分析。

2. 实验步骤（1）实验准备- 确定实验所需的软件和硬件环境，如音频采集设备、计算机等；- 下载并安装实验所需的语音信号处理软件，如MATLAB等；- 准备实验所需的语音样本，如ISDN话音、PCMU/PCMA编码的语音等。

（2）语音信号的采集与预处理- 使用音频采集设备采集一段语音信号，采样频率为16kHz；- 对采集到的语音信号进行预处理，包括去除静音、归一化、滤波等操作。

（3）语音信号的时域和频域分析- 对预处理后的语音信号进行时域分析，观察其波形、幅度谱等；- 对语音信号进行频域分析，观察其频谱图、功率谱等。

（4）语音编码方法实现与性能评估- 选择一种或多种语音编码方法，如线性预测编码（LPC）、矢量量化（VQ）等；- 根据所选编码方法，编写相应的编码程序，对预处理后的语音信号进行编码；- 对编码后的语音信号进行解码，恢复原始语音信号；- 评估编码性能，如信噪比（SNR）、均方误差（MSE）等。

（5）编码性能对比分析- 对比不同语音编码方法的性能，分析其优缺点；- 分析不同参数设置对编码性能的影响。

三、实验结果与分析1. 实验结果（1）语音信号预处理- 预处理后的语音信号波形图；- 预处理后的语音信号频谱图。

（2）语音编码方法实现- 编码后的语音信号波形图；- 编码后的语音信号频谱图。

（3）编码性能评估- 不同语音编码方法的信噪比和均方误差；- 不同参数设置对编码性能的影响。

实验二 语谱图实验目的1、掌握语音信号端点检测的短时傅里叶分析效果与窗长、窗形状的关系；2、掌握语音信号端点检测的语谱图效果与窗长、窗形状的关系。

实验原理1、短时傅里叶变换的定义：不同的窗口函数序列，将得到不同的傅里叶变换的结果。

当n 取不同值时窗w (n -m )沿着x (m )序列滑动，w (n -m )是一个“滑动的”窗口。

2、窗口序列的作用（1）波形乘窗函数，在窗口边缘两端不引起急剧变化，使波形缓慢降为零，短时谱是信号谱与窗函数的傅里叶变换进行卷积，所以窗函数的特性： ①频率分辨率高，即主瓣狭窄、尖锐；②通过卷积，在其他频率成分产生的频谱泄漏少，即旁瓣衰减大。

这两个要求相互矛盾，不能同时满足。

（2）主瓣宽度与窗口宽度成反比：①直角窗：第一个零点位置为N /2π，显然它与窗口宽度成反比。

第一旁瓣的衰减只有13.2dB ，不适合用于频谱成分动态范围很宽的语音分析中。

②海明窗：第一个零点位置为N /4π，显然它与窗口宽度成反比。

旁瓣的衰减大于42dB ，具有频谱泄漏少的优点，频谱中高频分量弱、波动小，因而得到较平滑的谱。

对语音波形乘以海明窗，压缩了接近窗两端的部分波形，等效于用作分析的区间缩短40％左右，频率分辨率下降40％左右。

乘以合适的窗函数，能抑制基音周期与分析区间的相对相位关系的变动影响，∑∞-∞=--=m mj j n e m n w m x e X ωω)()()(得到稳定的频谱。

乘以窗函数将导致分帧区间缩短，所以为跟踪随时间变化的频谱，要求一部分区间重复移动。

3、窗口宽度的影响N值太大时，信号的分帧已失去了意义，应折衷选择窗定N。

频率分辨率随窗口宽度的增加而提高，同时时间分辨率降低；窗口取短，频率分辨率下降，时间分辨率提高，因而二者是矛盾的。

（1）N＝500时（取样率10kHz，窗持续时间50ms）时直角窗及海明窗下浊音语音的频谱。

①基频及其谐波在频谱中表现为等频率间隔的窄峰；②共振峰③由于声门脉冲频谱的高频衰减特性，频谱在高频部分表现出下降的趋势。

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、仪器设备实验仪器设备及软件HP 计算机，MATLAB三、实验原理端点检测是语音信号处理过程中非常重要的一步，它的准确性直接影响到语音信号处理的速度和结果。

本次实验利用短时过零率和短时能量相结合的语音端点检测算法利用短时过零率来检测清音，用短时能量来检测浊音，两者相配合便实现了信号信噪比较大情况下的端点检测。

算法对于输入信号的检测过程可分为短时能量检测和短时过零率检测两个部分。

算法以短时能量检测为主，短时过零率检测为辅。

根据语音的统计特性，可以把语音段分为清音、浊音以及静音（包括背景噪声）三种。

在本算法中，短时能量检测可以较好地区分出浊音和静音。

对于清音，由于其能量较小，在短时能量检测中会因为低于能量门限而被误判为静音；短时过零率则可以从语音中区分出静音和清音。

将两种检测结合起来，就可以检测出语音段（清音和浊音）及静音段1、短时能量计算定义n 时刻某语言信号的短时平均能量En 为：∑∑--=+∞∞--=-=nN n m m n w m x m n w m x En )1(22)]()([)]()([式中N 为窗长，可见短时平均能量为一帧样点值的平方和。

特殊地，当窗函数为矩形窗时，有∑--==nN n m m x En )1(2)( 2、短时过零率过零就是指信号通过零值。

过零率就是每秒内信号值通过零值的次数。

对于离散时间序列，过零则是指序列取样值改变符号，过零率则是每个样本的改变符号的次数。

对于语音信号，则是指在一帧语音中语音信号波形穿过横轴（零电平）的次数。

可以用相邻两个取样改变符号的次数来计算。

如果窗的起点是n=0，短时过零率Z 为波形穿过横轴（零电平）的次数|))1(())((|2110∑-=--=N n w w n S Sgn n S Sgn Z {00,1,1)sgn(≥<-=x x x短时过零可以看作信号频率的简单度量浊音的短时平均幅度最大，无声的短时平均幅度最小，清音的短时过零率最大，无声居中，浊音的短时过零率最小。

实验 2 PCM 编译码实验一、实验目的1.理解 PCM 编译码原理及 PCM 编译码性能；2.熟悉 PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各种时钟间的关系；3.熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。

二、实验原理1.抽样信号的量化原理模拟信号抽样后变成在时间离散的信号后，必须经过量化才成为数字信号。

模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化两种。

把输入模拟信号的取值域按等距离分割的量化就称为均匀量化，每个量化区间的量化电平均取在各区间的中点，如下图所示。

图 2-1 均匀量化过程示意图均匀量化的主要缺点是无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。

因此，当信号m(t ) 较小时，则信号量化噪声功率比也很小。

这样，对于弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。

通常把满足信噪比要求的输入信号取值范围定义为动态范围，那么，均匀量化时的信号动态范围将受到较大的限制。

为了克服这个缺点，实际中往往采用非均匀量化的方法。

非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。

对于信号取值小的区间，其量化间隔D v 也小；反之，量化间隔就大。

非均匀量化与均匀量化相比，有两个突出的优点：首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布的概率密度（实际中往往是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率的均方根值基本上与信号抽样值成比例，因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改善了小信号时的信噪比。

非均匀量化的实际过程通常是将抽样值压缩后再进行均匀量化。

现在广泛采用两种对数压缩，美国采用μ压缩律，我国和欧洲各国均采用 A 压缩律。

本实验中 PCM 编码方式也是采用 A 压缩律。

A 律压扩特性是连续曲线，实际中往往都采用近似于 A 律函数规律的 13 折线（A=87.6）的压扩特性。

这样，它基本保持连续压扩特性曲线的优点，又便于用数字电路来实现，如下图所示。

图2-2 13 折线特性表 2-1 列出了 13 折线时的x 值与计算得的x 值的比较。

《信息处理综合实验》实验报告（二）班级：姓名：学号：日期：2020-11-16实验二 PCM 编译码实验一、实验目的1. 理解PCM 编译码原理及PCM 编译码性能；2. 熟悉PCM 编译码专用集成芯片的功能和使用方法及各种时钟间的关系；3. 熟悉语音数字化技术的主要指标及测量方法。

二、实验内容及步骤PCM 编码原理验证(1). 设置工作参数设置原始信号为：“正弦”，1000hz，幅度为15（约2Vp-p）；(2). PCM 串行接口时序观察输出时钟和帧同步时隙信号观测：用示波器同时观测抽样脉冲信号（3TP7）和输出时钟信号（3TP8），观测时以3TP7 做同步。

分析和掌握PCM 编码抽样脉冲信号与输出时钟的对应关系（同步沿、脉冲宽度等）。

(3). PCM 串行接口时序观察抽样时钟信号与PCM 编码数据测量：用示波器同时观测抽样脉冲信号（3TP7）和编码输出信号（3TP4），观测时以3TP7 做同步。

分析和掌握PCM 编码输出数据与抽样脉冲信号（数据输出与抽样脉冲沿）及输出时钟的对应关系。

PCM 译码观测用导线连接3P4 和3P5，此时将PCM 输出编码数据直接送入本地译码器，构成自环。

用示波器同时观测输入模拟信号3TP1 和译码器输出信号3TP6，观测信号时以3TP1 做同步。

定性的观测解码信号与输入信号（1000HZ、2Vpp）的关系：质量、电平、延时。

PCM 频率响应测量将测试信号电平固定在2Vp-p，调整测试信号频率，定性的观测译码恢复出的模拟信号电平。

观测输出信号信电平相对变化随输入信号频率变化的相对关系。

用点频法测量。

测量频率范围：200Hz～4000Hz。

PCM 译码失真测量将测试信号频率固定在1000Hz，改变测试信号电平（输入信号的最大幅度为5Vp-p。

），用示波器定性的观测译码恢复出的模拟信号质量（通过示波器对比编码前和译码后信号波形平滑度）。

PCM 编译码系统增益测量DDS1 产生一个频率为1000Hz、电平为2Vp-p 的正弦波测试信号送入信号测试端口3P1。

编码器实验报告编码器实验报告引言在现代信息技术的发展中，编码器扮演着至关重要的角色。

编码器是一种将输入信息转换为特定格式的设备或程序，它可以将信息从一种形式转换为另一种形式，以便于存储、传输或处理。

本实验旨在探索不同类型的编码器以及它们在实际应用中的作用和效果。

一、数字编码器数字编码器是将模拟信号转换为数字信号的设备。

在本次实验中，我们使用了一种常见的数字编码器——脉冲编码器。

脉冲编码器通过将连续的模拟信号转换为离散的数字脉冲信号来实现。

在实验中，我们使用了编码器将音频信号转换为数字信号，并通过计算机进行处理和分析。

实验结果表明，数字编码器能够准确地捕捉到原始音频信号的细微变化，并将其转换为数字形式，方便后续的存储和处理。

二、图像编码器图像编码器是将图像信号转换为特定格式的设备或程序。

在本次实验中，我们使用了一种常见的图像编码器——JPEG编码器。

JPEG编码器通过对图像进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现图像的高效传输和存储。

实验结果表明，JPEG编码器能够在保持图像质量的同时，大幅度减少图像文件的大小，提高图像传输和存储的效率。

三、视频编码器视频编码器是将视频信号转换为特定格式的设备或程序。

在本次实验中，我们使用了一种常见的视频编码器——H.264编码器。

H.264编码器是一种高效的视频压缩技术，通过对视频信号进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现高质量视频的传输和存储。

实验结果表明，H.264编码器能够在保持视频质量的同时，大幅度减少视频文件的大小，提高视频传输和存储的效率。

四、语音编码器语音编码器是将语音信号转换为特定格式的设备或程序。

在本次实验中，我们使用了一种常见的语音编码器——MP3编码器。

MP3编码器通过对语音信号进行压缩，减少冗余信息的存储空间，从而实现高质量语音的传输和存储。

实验结果表明，MP3编码器能够在保持语音质量的同时，大幅度减少语音文件的大小，提高语音传输和存储的效率。

实验八 语音编码基础实验【实验名称】语音编码基础实验【实验目的】通过本实验，学习语音编码的封装、了解不同语音编码带来的话音质量的变化，学习MOS语音质量主观评估方法。

【实验原理】1、语音编解码话音压缩编码技术是IP电话技术的一个重要组成部分。

目前，主要的编码技术有G.729、G.723（G.723.1）、G.711等。

G.729可将经过采样的64Kbit/s话音以几乎不失真的质量压缩至8Kbit/s。

由于在分组交换网络中，语音业务质量不能得到很好保证，因而需要话音的编码具有一定的灵活性，即编码速率、编码尺度的可变可适应性。

G.729原来是8Kbit/s的话音编码标准，现在的工作范围扩展至6.4～11.8Kbit/s，话音质量也在此范围内有一定的变化，但即使是6.4Kbit/s，话音质量也还不错，因而很适合在VoIP系统中使用。

Ｇ.723.1采用5.3／6.3Kbit/s双速率话音编码，其话音质量好，但是处理时延较大，它是目前已标准化的最低速率的话音编码算法。

此外，静音检测技术和回声消除技术也是VoIP中十分关键的技术。

静音检测技术可有效剔除静默信号，从而使话音信号的占用带宽进一步降低3.5Kbit/s左右；回声消除技术主要利用数字滤波器技术来消除对通话质量影响很大的回声干扰，保证通话质量。

这在时延相对较大的IP网络中尤为重要。

IP电话与传统电话最大的不同在于语音模拟信息以分组数据的形式在数据网中传输，因此，在语音终端和数据传输网络之间需要一个信源编码器（通常叫网关），将连续的语音模拟信号分割成一定长度的多个语音数据分组，并对其进行压缩处理，减小信源语音消息的多余度，降低传输码率，提高传输消息的有效性。

又因为采用基于TCP/IP协议的包交换技术，所以在通过传输信道传送前，将压缩后得到的数据封装到IP数据包中实现在IP交换网的传输，由于网络上实际传送的码流并不是编码后输出净菏码流（语音包）如5.3kbit/s（G.723.1）或8kbit/s（G.729），而是经过封装后的码流。

《信息编码技术》实验指导书杨冬编长春工业大学计算机科学与工程学院2012年2月实验一语音信源编码实验目的:1.了解PCM编码的基本原理及实现过程。

2.了解语音信号数字化技术的主要指标。

实验条件:仪器设备：PC机，应用软件：Matlab。

实验原理：PCM (Pulse Code Modulation)脉码调制，是一种对模拟信号数字化的取样技术，将模拟语音信号变换为数字信号的编码方式，特别是对于音频信号。

PCM 对信号每秒钟取样8000 次；每次取样为8 个位，总共64 kbps。

取样等级的编码有二种标准。

北美洲及日本使用Mu-Law 标准，而其它大多数国家使用A-Law 标准。

PCM编码过程：模拟信号数字化必须经过三个过程，即抽样、量化和编码，以实现语音数字化的脉冲编码调制技术。

1.抽样（Samping）抽样是把模拟信号以其信号带宽2倍以上的频率提取样值，变为在时间轴上离散的抽样信号的过程。

例如，话音信号带宽被限制在0.3～3.4kHz内，用8kHz的抽样频率（fs），就可获得能取代原来连续话音信号的抽样信号。

对一个正弦信号进行抽样获得的抽样信号是一个脉冲幅度调制（PAM）信号。

对抽样信号进行检波和平滑滤波，即可还原出原来的模拟信号。

2.量化（quantizing）抽样信号虽然是时间轴上离散的信号，但仍然是模拟信号，其样值在一定的取值范围内，可有无限多个值。

显然，对无限个样值一一给出数字码组来对应是不可能的。

为了实现以数字码表示样值，必须采用“四舍五入”的方法把样值分级“取整”，使一定取值范围内的样值由无限多个值变为有限个值。

这一过程称为量化。

量化后的抽样信号与量化前的抽样信号相比较，当然有所失真，且不再是模拟信号。

这种量化失真在接收端还原模拟信号时表现为噪声，并称为量化噪声。

量化噪声的大小取决于把样值分级“取整”的方式，分的级数越多，即量化级差或间隔越小，量化噪声也越小。

3.编码（Coding）量化后的抽样信号在一定的取值范围内仅有有限个可取的样值，且信号正、负幅度分布的对称性使正、负样值的个数相等，正、负向的量化级对称分布。

最新语音信号处理实验报告实验二实验目的：本实验旨在通过实际操作加深对语音信号处理理论的理解，并掌握语音信号的基本处理技术。

通过实验，学习语音信号的采集、分析、滤波、特征提取等关键技术，并探索语音信号处理在实际应用中的潜力。

实验内容：1. 语音信号采集：使用语音采集设备录制一段时长约为10秒的语音样本，确保录音环境安静，语音清晰。

2. 语音信号预处理：对采集到的语音信号进行预处理，包括去噪、归一化等操作，以提高后续处理的准确性。

3. 语音信号分析：利用傅里叶变换等方法分析语音信号的频谱特性，观察并记录基频、谐波等特征。

4. 语音信号滤波：设计并实现一个带通滤波器，用于提取语音信号中的特定频率成分，去除噪声和非目标频率成分。

5. 特征提取：从处理后的语音信号中提取关键特征，如梅尔频率倒谱系数（MFCC）等，为后续的语音识别或分类任务做准备。

6. 实验总结：根据实验结果，撰写实验报告，总结语音信号处理的关键技术和实验中遇到的问题及其解决方案。

实验设备与工具：- 计算机一台，安装有语音信号处理相关软件（如Audacity、MATLAB 等）。

- 麦克风：用于采集语音信号。

- 耳机：用于监听和校正采集到的语音信号。

实验步骤：1. 打开语音采集软件，调整麦克风输入设置，确保录音质量。

2. 录制语音样本，注意控制语速和音量，避免过大或过小。

3. 使用语音分析软件打开录制的语音文件，进行频谱分析，记录观察结果。

4. 设计带通滤波器，设置合适的截止频率，对语音信号进行滤波处理。

5. 应用特征提取算法，获取语音信号的特征向量。

6. 分析滤波和特征提取后的结果，评估处理效果。

实验结果与讨论：- 描述语音信号在预处理、滤波和特征提取后的变化情况。

- 分析实验中遇到的问题，如噪声去除不彻底、频率成分丢失等，并提出可能的改进措施。

- 探讨实验结果对语音识别、语音合成等领域的潜在应用价值。

结论：通过本次实验，我们成功实现了语音信号的基本处理流程，包括采集、预处理、分析、滤波和特征提取。

实验二音频信息处理声音媒体是较早引入计算机系统的多媒体信息之一，从早期的利用PC机内置喇叭发声，发展到利用声卡在网上实现可视电话，声音一直是多媒体计算机中重要的媒体信息。

在软件或多媒体作品中使用数字化声音是多媒体应用最基本、最常用的手段。

通常所讲的数字化声音是数字化语音、声响和音乐的总称。

在多媒体作品中可以通过声音直接表达信息、制造某种效果和气氛、演奏音乐等。

逼真的数字声音和悦耳的音乐，拉近了计算机与人的距离，使计算机不仅能播放声音，而且能“听懂”人的声音是实现人机自然交流的重要方面之一。

采集(录音)、编辑、播放声音文件是声卡的基本功能,利用声卡及控制软件可实现对多种音源的采集工作。

在本实验中，我们将利用声卡及几种声音处理软件，实现对声音信号的采集、编辑和处理。

实验所需软件：Windows 录音机Cool edit pro 实验所需硬件件：耳机或音箱麦克风声卡实验目的通过本实验使学生熟悉多媒体计算机处理音频信息的基本技术，掌握音频处理软件cool edit pro，并能利用该软件正确的进行语言采集，音频波形编辑和多轨合成。

本次实验必须完成给定的1个实验作业。

（必须当堂完成）方法和步骤1、预备知识数字音频和模拟音频模拟音频和数字音频在声音的录制和播放方面有很大不同。

模拟声音的录制是将代表声音波形的电信号转换到适当的媒体上，如磁带或唱片。

播放时将纪录在媒体上的信号还原为波形。

模拟音频技术应用广泛，使用方便。

但模拟的声音信号在多次重复转录后，会使模拟信号衰弱，造成失真。

数字音频就是将模拟的(连续的)声音波形数字化(离散化)，以便利用数字计算机进行处理，主要包括采样和量化两个方面。

数字音频的质量数字音频的质量取决于采样频率和量化位数这两个重要参数。

采样频率是对声音波形每秒钟进行采样的次数。

人耳听觉的频率上限在2OkHz左右，根据采样理论，为了保证声音不失真，采样频率应在4OkHz左右。

经常使用的采样频率有、和等。

语音编码及测试一、摘要利用手机录制18份小语音样本共3分钟，利用Matlab读取语音音频，并使用其统计函数对音频进行数据种类，个数及概率统计，利用统计得到的数据种类和概率进行概率密度函数拟合，拟合得到两段概率密度函数。

同时使用Lloyds分类算法对统计好的数据进行分类，共分为nR2个类别，即512类，得到其相应区间及质心。

对概率密度函数进行对应区间的积分得到区间对应的概率，然后使用Huffman编码进行二元编码，得到512个码字与质心对应。

测试阶段利用码字库，对随机录制的一段小语音进行编码得到音频对应的码字。

关键字：概率密度函数、Lloyds分类算法、Huffman编码、码字二、问题重述2.1语音编码录制一份语音，使用相应的工具对其音频进行提取，对提取到的音频进行概2个类率统计拟合出概率密度函数。

选取适当的方法将统计好的音频数字分为nR2个区间及区间对应的质心，既码字，概率密度函数进行别，分类后相应得到nRnR2个区间积分，由此得到nR2个码字及其概率对应，最后选取适当的编码方法得到质心对应的码字，都成编码库2.2编码测试录制一段小语音利用上诉的码字及其编码库，最终得到每个音频数对应的码字。

三、问题分析3.1语音编码由于录制的语音是作为实验得到码书的样本，因此语音的录制面要广且量应尽可能的多才能保证实验的合理性。

使用Matlab对语音进行音频读取及相应的概率统计，对统计后的结果利用Matlab中cftool工具箱对数据及其概率进行拟合，得到概率密度函数。

考虑到数据量及其较大的重复性，对于分类阶段采用统计好的音频数据，利用Matlab 中Lloyds 算法函数按nR 2分类，其结果会得到nR 2个区间及区间对应的质心，既码字。

利用密度函数对nR 2个区间进行积分得到nR 2个码字对应的概率，最后利用Matlab 中Huffman 编码程序对其概率进行0、1编码。

得到nR 2个码书构成本次实验的码字库。

实验二语音信号处理班级：08电子C班姓名：苏清法学号：0815241036（1）语音信号的采集：利用Windows下的录音机，录制一段话音。

然后在Matla软件平台下，利用函数wavread对语音信号进行采样，播放语音信号，并绘制原始语音信号；wavread函数调用格式：y=wavread(file)，读取file所规定的wav文件，返回采样值放在向量y中。

[y,fs,nbits]=wavread(file)，采样值放在向量y中，fs表示采样频率（Hz），nbits表示采样位数。

y=wavread(file,N)，读取前N点的采样值放在向量y中。

y=wavread(file,[N1,N2])，读取从N1点到N2点的采样值放在向量y中。

降采样：利用windows下的录音机录制的音频采样率是固定的fs（=22050），可以选择以下函数实现对语音信号的降采样。

y=x((1:N:length(x))); %对原始信号每隔N个点取一位，即采样率变为原来的1/Ny=resample(yn,L,M); %采样率变为原来的L/M倍y=downsample(yn,N); %%采样率变为原来的1/N倍改变采样率为原来的1/2倍，1/4倍，1/20倍，1/50倍，1/100倍等，分别画出降样前后的信号波形和频谱图，分析采样前后信号的变化Matlab程序如下：（2）重构原信号：降采样后，信号的采样率和采样点数同时变化。

如采样率变为原来的1/2，即对原始信号每隔一个点采样。

如果要恢复原始信号，即信号长度和采样率须变为原来同样大小。

所以，必须对降采样后信号进行插值重构。

对采样后的真实语音信号进行插值重构，滤波，恢复原始信号。

画出插值前后信号的波形以及频谱图，并将重构后信号与原始信号进行比较。

如，对采样率降为原来1/4的降采样后信号插值重构。

Matlab程序如下：（3）对原始信号加入噪声：对原始语音信号加入s=sin(2*pi*f*Ts*n)的噪声，采样后可知Fs = 16000，选择f = 2500，播放加入噪声信号的语音信号，并绘制噪声信号和含噪语音信号；设计频率已知的噪声信号或者用自然噪声信号加在原始语音信号上，构建带噪声信号。

话音信号多编码通信系统实验报告话音信号多编码通信原理V型实验指导书99话音信号多编码通信系统实验一、实验目的1、了解话音信号的传输过程2、了解话音信号不同方式的传输方法3、加深对话音信号的多种编码原理的理解4、了解对话音信号最优编码方式二、实验内容1、通过独自进行话音传输系统连接完成以下通信系统：AM调制/解调传输系统PAM调制/解调传输系统CVSD调制/解调传输系统PCM调制/解调传输系统ADPCM调制/解调传输系统2、用AM、PAM、CVSD完成双机全双工话音传输系统3、用示波器观察各种编码信号的波形图三、附加实验设备耳塞话筒组一套四、基本原理本实验为一综合性及灵活较强的系统，是对前面有关实验的加强，同时对于每一种传输原理也不作详细说明，只对每种传输方式进行框图描述，若有不明白的地方，请参阅前面有关实验章节或教材。

在本实验中所用到的实验模块主要有：? 话音输入/输出模块正弦信号源模块AM调制/解调模块PAM调制/解调模块CVSD调制/解调模块PCM &amp;ADPCM调制/解调模块对于上述模块的具体介绍在这里就不在详细说明了，请参阅前面有关实验章节或教材。

各种传输系统的连接框图如图14-1~图14-5所示。

图14-1 话音信号AM传输系统图14-2 话音信号PAM传输系统图14-3 话音信号CVSD传输系统图14-3 话音信号PCM&amp;ADPCM传输系统五、实验步骤本实验中的所有连线，请参阅前面有关实验的实验连线。

1、关闭系统电源，进行一种传输方式的实验连线。

2、将耳塞话筒组的耳塞接头插入耳塞输出座，将话筒接头插入话筒输入座中。

3、开启系统电源和相应模块的电源，进行实验，用示波器观察编码波形，并记录；感觉通话质量。

4、继续进行其他方式的传输实验。

5、比较几种传输方式的通话质量，选出最佳通话质量的传输方式。

6、对于PAM、CVSD两种方式，通过改变PULSE_OUT的输出频率，选出最佳通话质量的脉冲频率，并记录。