实验一显示语音信号的语谱图 .pdfVIP

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，它综合了频谱图和时域波形的优点，明显的显

示出语音频谱随时间的变化情况。语谱图实际上是一种动态的频谱。

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。

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。对比调

用参数窗长20ms（200点）、帧间隔1ms（10点）和参数窗长5ms（50

点）、帧间隔1ms（10点）；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。

3、生成高通和低通滤波器，观察其频谱；对语音信号we_be进

行滤波，听一下对比其效果。

四、实验结果

实验程序

语谱图和语音波形

低通滤波器频谱

高通滤波器频谱

结论：1、因频率分辨率随窗口宽度的增加而提高，但同时时间分辨

率降低；如果窗口取短，频率分辨率下降，但时间分辨率提高。由以

上图可知：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基因及其各次谐波；而宽带语谱图给出语音

的共振峰平率及清辅音的能量汇集区。

2、因加窗的目的是要限制分析的时间以使其中的波形特性没有显著

变化，因此想要得到时频折中，选用的窗函数应尽量满足a、频率分

辨率高b、卷积后其他的频率成分产生的频谱泄露少。海明窗在频率

范围中的分辨率高，具有频谱泄露少的优点，频谱中高频分量弱、波

动小，因而得到较平滑的谱。

3、通过低通滤波后，因虑掉了声音的高音调部分，因此声音音调较

低，而通过高通滤波器后，虑掉了低音调部分声音，声音音调较高。