实验题目 1.基于MATLAB的语音信号时域特征分析
2.基于MATLAB分析语音信号频域特征 小组合作 否
姓名 班级 信息安全 学 号
一、 实验目的
1. 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。
2.本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，画出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音周期或共振峰。
二．实验环境
一台装cool edit pro2.1和MATLAB的计算机。
三、实验内容与步骤
实验原理： 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。图1.1给出了这两种窗函数在帧长N=50时的时域波形。
020406000.20.40.60.811.21.41.61.82矩形窗samplew（n）020406000.10.20.30.40.50.60.70.80.91hanming窗samplew（n） 图1.1 矩形窗和Hamming窗的时域波形
矩形窗的定义：一个N点的矩形窗函数定义为如下
1,00,()nNwn其他
hamming窗的定义：一个N点的hamming窗函数定义为如下
0.540.46cos(2),010,()nnNNwn其他=
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。表1.1对比了这两种窗函数的主瓣宽度和旁瓣峰值。
２０１１年８月 第２８卷第８期 湖北第二师范学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｕｂｅｉ Ｕｍｖｅｍｉ￣ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ Ａｌ唱．２０１１
Ｖ０１．２８ Ｎ ｏ．８
基于ＭＡＴＬＡＢ分析语音信号频域特征
肖正安
（湖北第二师范学院物理与电子信息学院，武汉４３０２０５）
摘要：语音信号的频域分析包括语音信号的频谱、功率谱、倒频谱、频谱包络分析等，而常用的频域分析方法有带通滤 波器组法、傅里叶变换法、线性参见测法等几种。本文采用傅里叶变换法结合ｍａｔ．１ａｂ讨论了一段语音信号的短时谱、语 谱图、倒谱和复制谱等特征，给出了基音周期及共振峰等仿真结果。 关键词：ＭＡＴＬＡＢ；频谱分析；短时傅里叶变换；复倒谱 中图分类号：ＴＮ９１２．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－３４４Ｘ（２０１１）０８－０（２３５－０３ 作者简介：肖正安（１９７６一），男，湖北钟祥人，讲师，硕士，研究方向为数字信号处理及通信电子线路。
１ 引言
信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重
要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确
定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法
能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立
叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深
入地说明信号的各项物理现象。
由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音
是一个受准周期脉冲或随机躁声源激励的线性系统的
输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的
乘积。声道系统的频率响应及激励源都是随时间变化
的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平
稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于
语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而可以采
用短时分析法。
本文从傅里叶分析原理出发，编写程序估计短时
谱、倒谱，画出语谱图，并分析仿真结果，在此基础上，
借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音
周期或共振峰。
２语音分析基本方法
语音信号处理
实验报告
实验三 基于 MATLAB 分析语音信号频域特征
所在院系： 工学院
专 业: 电子信息工程
班 级： 电信112
姓 名：
学 号：
指导教师： ***
2014年05月06日
实验三 基于 MATLAB 分析语音信号频域特征
一、 实验目的
信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分 析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明 信号的各项红物理现象。
由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激 励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。声道系统的频率 响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随机信 号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变，因而 可以采用短时分析法。
本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，画 出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的 基音周期或共振峰。
二、实验原理
1、 短时傅立叶变换
由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为：
其中 w(n-m)是实窗口函数序列，n 表示某一语音信号帧。令 n-m=k'，则得到
同样，不同的窗口函数，将得到不同的傅立叶变换式的结果。由上式可见，短时傅立叶变换有两个变量：n 和 ω，所以它既是时序 n 的离散函数，又是角频率 ω 的连续函数。与离 散傅立叶变换逼近傅立叶变换一样，如令 ω=2πk/N，则得离散的短时傅立叶吧如下：
.\
实验题目 1.基于MATLAB的语音信号时域特征分析
2.基于MATLAB分析语音信号频域特征 小组合作 否
姓名 班级 信息安全 学 号
一、 实验目的
1. 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。
2.本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，画出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音周期或共振峰。
二．实验环境
一台装cool edit pro2.1和MATLAB的计算机。
三、实验内容与步骤
实验原理： .\
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。图1.1给出了这两种窗函数在帧长N=50时的时域波形。
020406000.20.40.60.811.21.41.61.82矩形窗samplew（n）020406000.10.20.30.40.50.60.70.80.91hanming窗samplew（n） 图1.1 矩形窗和Hamming窗的时域波形
矩形窗的定义：一个N点的矩形窗函数定义为如下
1,00,()nNwn其他
hamming窗的定义：一个N点的hamming窗函数定义为如下
0.540.46cos(2),010,()nnNNwn其他=
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。表1.1对比了这两种窗函数的主瓣宽度和旁瓣峰值。
