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《数字语音处理》

实验指导书

学校：中国地质大学

院系：机械与电子工程学院

专业：电子信息工程

编制：电信教研室

版本：2005

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目录

前言

单元1MATLAB练习

单元2综合分析实验

附录1MATLAB软件简介

附录2MATLAB基本使用方法

附录3wavread函数

附录4specgram函数

参考文献

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单元1MATLAB练习

实验目的

了解信号谱分析特点，掌握各种窗函数功率谱的异同及其对短时信号谱分析的作用。

明确短时傅立叶变换与声谱图的关系，理解其对语音信号的时频分析作用。

学习音频文件的基本操作方法。

学习用MATLAB实现基本的语音信号处理，提高自学和动手能力，培养学习兴趣。

实验原理

1、离散频谱、幅度谱和功率谱

离散频谱是信号序列的离散傅立叶变换，常用快速傅立叶变换（FFT）计算。离散

频谱描述的是信号在频率采样点上的幅度和相位值，包括幅度-频率关系和相位—频率关

系，幅度谱就是前者。功率谱是幅度平方—频率关系。

由于语音的对数听觉效应，幅度谱和功率谱常用对数形式表达，单位为分贝。对数

2

幅度谱=10lg幅度谱，对数功率谱=10lg幅度谱=20lg幅度谱。由此可见，对数幅度谱与

对数功率谱在谱形上是相似的，只不过谱的幅度方向相差一倍。

对于窗序列的离散频谱、幅度谱和功率谱，结论也是类似的。

2、短时傅立叶变换和声谱图

短时傅立叶变换的实质，是在时间和频率上同时对信号序列进行分解，使得信号被分解

成若干个时段和频段上的分量（即分信号）。根据微分原理，若每个时段和频段都很小，对

具体某个时段和频段上的分信号进行抽样，无论具体的抽样时点和频点如何选取，抽样值都

不会有大的差异，因而一个分信号可以仅用一个该分信号的抽样值来表示。

短时傅立叶变换的值X(n,k)实际上就是n时段和k频段上信号分量的幅度和相位抽样，

这个抽样值大体代表了n时段和k频段上信号分量的幅度范围和相位范围。n和k的含义见

下表。

表1数字参数与模拟参数的对应关系

数字时间模拟时间（s）数字频率模拟频率（HZ）

nt=n/fsKf=k·fs/L

注：L—窗序列长度fs—信号采样频率

应用在语音处理方面，声谱图就是语音信号的短时傅立叶变换，其图形化显示往往只

表示各个时段和频段上的分信号幅度抽样值。

3、WAVE文件的基本操作

WAVE是Windows操作系统支持的一种标准的数字波形音频文件格式。通常我们用麦

克风和Windows录音机采集到计算中的声音就是WAVE格式的，WAVE文件后缀为.wav，

多采用PCM格式或ADPCM格式，支持单声道或多声道数字音频数据采集和回放。

与MP3等其它格式相比，WAVE格式尽管压缩比不好，却非常直观（除文件头外，实

际上就是所有通道的采样数据按时间顺序交错排列），适合于数据量不大的音频录放（例如

Windows提示音）。因此，对WAVE文件进行读取、保存、剪辑、播放等基本操作相对容易

些。软件基础较好，有志于开发自己的音频应用的读者可到网上下载WAVE等文件的存储

格式。

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实验器材

多媒体计算机

预装Windows98/2000/XP操作系统

预装MATLAB6.5软件

预装