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语⾳信号作业⼀

语⾳信号处理作业⼀

⼀、简答题

1、语⾳信号的基本特性有哪些？

答：（1）⾳质。它是⼀种声⾳区别于其他声⾳的基本特征。

（2）⾳调。就是声⾳的⾼低。⾳调取决于声波的频率：频率快则⾳调⾼，频率慢则⾳调地低。

（3）声⾳的强弱。⾳强即⾳量，⼜称响度。它是由声波振动幅度决定的。

（4）声⾳的长短。也称为⾳长，它取决于发⾳持续时间的长短。

2、试说明描述声⾳的三个物理量以及声⾳的三要素？

答：（1）物理量：幅度、频率、相位。

（2）三要素：响度、⾳调、⾳⾊。

3、关于声道部分的数字模型，⽬前有哪两种观点？

答：关于声道的数学建模有两种观点：

1）将其视为多个不同的管⼦串联，由此导出声管模型；

2）视为谐振腔，由此导出共振蜂模型。

4、贯穿于语⾳分析全过程的是什么技术？简述它的概念。

答：贯穿于语⾳分析全过程的是短时分析“技术”

语⾳信号从整体来看其特征及表征其本质特征的参数均是随时间⽽变化的，所以它是⼀个⾮平衡态过程，不能⽤处理平衡信号

的数字信号处理技术对其进⾏分析处理。但是在⼀个短时间范围内（⼀般认为在10-30ms的短时间内），其特性基本保持不变

即相对稳定，因⽽可以将其看作是⼀个准稳态过程，即语⾳信号具有短时平稳性。

5、画出语⾳信号处理的系统框图。

答：

6、列举出⼏种常⽤的语⾳信号时域分析⽅法。

答：短时能量分析

短时过零分析

短时相关分析

7、写出短时平均能量的定义式，并画出其实现框图。

答：

8、试说明短时傅⾥叶分析的两种解释。

答：这两个公式都有两种解释：

①当n固定不变时，它们是序列w(n-m)x(m)

(-∞＜m＜∞)的标准傅⾥叶变换或标准的离散傅⾥叶变换。此时与标准傅⾥叶变换具有相同的性质，⽽Xn(k)与标准的离散傅⾥

叶变换具有相同的特性。

②当ω或k固定时，和Xn(k)看做是时间n的函数。它们是信号序列和窗⼝函

数序列的卷积，此时窗⼝的作⽤相当于⼀个滤波器。

9、短时傅⾥叶分析的取样率有哪⼏种？它们之间的关系如何？

答：时间取样率、频域取样率、总取样率。

10、试说明语谱图的概念、画法及其应⽤。

答：（1）概念：语谱图就是语⾳频谱图，⼀般是通过处理接收的时域信号得到频谱图，因此只要有⾜够时间长度的时域信号

就可。（时间长度为保证频率分辨率）（2）画法：语谱图的纵轴为频率，横轴为时间。任⼀给定频率成分在给定时刻的强弱

⽤点的⿊⽩度来表⽰，频谱值⼤则记录得浓⿊⼀些，反之则浅淡⼀些。

（3）应⽤：记录语谱图的仪器就是语谱仪。语谱仪实际上是使⼀个带通滤波器的中⼼频率发⽣连续变化，来进⾏语⾳的频率

分析。（带通滤波器有两种带宽：窄带为45Hz，宽带为300Hz。窄带语谱图有良好的频率分辨率及较差的时间分辨率；⽽宽

带语谱图具有良好的时间分辨率及较差的频率分辨率。窄带语谱图中的时间坐标⽅向表⽰的是基⾳及其各次谐波；⽽宽带语谱

图给出语⾳的共振峰频谱及清辅⾳的能量汇集区；）

⼆、论述⼀个完整的语⾳信号数字模型应由⼏个⼦模型构成。指出各⼦模型的联接⽅式，并画出语⾳信号产⽣的数字模型。

答：1、⼦模型：激励模型、声道模型和辐射模型

2、联接⽅式：级联

三、论述同态信号处理的概念，并说明其基本原理。

答：⽤同态系统进⾏信号处理。同态系统是服从⼴义叠加原理、在代数运算上可⽤输⼊和输出的⽮量空间之间的线性变换来表

征的⾮线性系统。

在信号处理中，常需从带有噪声的信号中提取原始信号。⼀般⽤滤波处理⽅法滤除或削弱噪声⼲扰以及其他不需要的信号。对

于叠加性组合信号，可⽤线性滤波器将它们分离开。对于实⽤中常见的⾮叠加性组合信号（如乘积性信号和褶积性信号），靠

线性滤波器分离或处理这些信号分量往往是⽆效的，这时应采⽤⾮线性滤波，即要⽤同态滤波处理系统进⾏信号处理。在输⼊

输出运算相同的情况下，同态系统可分为相乘信号的同态滤波处理和褶积信号的同态滤波处理两种。在许多实际问题中，信号

为两个或多个分量的乘积（如在有衰落的传输信道中，衰落效应可看作⼀个缓变分量和传输信号相乘）。对这类相乘信号，如

⽤线性系统来分离信号各成分或单独地改善某⼀信号成分往往是⽆效的。但利⽤相乘信号的同态滤波处理，就可以取得较好的

滤波效果。在多径或混响环境中进⾏通信、定位或记录，产⽣失真的效果可以看成是⼲扰与所需信号的褶积，对这类信号可⽤

褶积信号的同态滤波处理。在语⾳、图像、雷达、声呐、地震勘探以及⽣物医学⼯程等领域中，同态信号处理获得⼴泛的应

⽤。