语音信号处理实验报告2

实验二语音信号的频域特性
一、实验目的
（1）结合汉语语音信号的各类音素和复元音的特点分析其频域性质；
（2）熟悉语音信号的各类音素和复元音的频域参数；
（3）熟悉声音编辑软件PRAAT的简单使用和操作。

二、实验记录与思考题
1. 观察语音信号的频域特点，总结其规律。

浊音段：
其谱线结构是与浊音信号中的周期信号密切相关。

具有与基音及其谐波对应的谱线。

频谱包络中有几个凸起点，与声道的谐振频率相对应。

这些凸起点为共振峰。

清音段：
清音的频谱无明显的规律，比较平坦。

2.总结清音/b/p/m/f/d/t/n/l/g/k/h/j/q/x/z/c/s/zh/ch/sh/r/共21个的语谱图的
规律，给出辅音的能量集中区；
语谱图中的花纹有横杠、乱纹和竖直条。

横杠是与时间轴平行的几条深黑色带纹，它们是共振峰。

从横杠对应的频率和宽度可以确定相应的共振峰频率和带宽。

在一个语音段的语谱图中，有没有横杠出现是判断它是否是浊音的重要标志。

竖直条是语谱图中出现于时间轴垂直的一条窄黑条。

每个竖直条相当于一个基音，条纹的起点相当于声门脉冲的起点，条纹之间的距离表示基音周期，条纹越密表示基音频率越高。

b，p……清音的语谱图为乱纹。

辅音的能量集中区为：高频区
3. 总结浊音/a/o/e/i/u/ü/ao/ai/ei/ou/ie /an/en/in/ang/eng/ong/ing/共18个的
语谱图的规律，提取这18个浊音的基频、前三个共振峰频率
4./r/、/m/、/n/、/l/ 从这几个音素的的基频、共振峰频率
5.分析宽带语谱图和窄带语谱图的不同之处，请解释原因；
语谱图中的花纹有横杠、乱纹和竖直条等。

横杠是与时间轴平行的几条深黑色带纹，它们是共振峰。

从横杠对应的频率和宽度可以确定相应的共振峰频率和带宽。

在一个语音段的语谱图中，有没有横杠出现是判断它是否是浊音的重要标志。

竖直条（又叫冲直条）是语谱图中出现与时间轴垂直的一条窄黑条。

每个竖直条相当于一个基音，条纹的起点相当于声门脉冲的起点，条纹之间的距离表示基音周期。

条纹越密表示基音频率越高。

宽带语谱图的时域分辨率高、可以看见语谱图上的纵的线条；窄带语谱图的频域分辨率高、语谱图上横的线条明显。

窄带语谱图可以清晰的显示谐波的结构，反映基频的时变过程；宽带语谱图能清晰的显示共振峰结构，和语谱包络，能反映频谱的快速时变过程。

在宽带语谱图上可以获得较高的时间分辨率。

功率谱的谐波结构在频率轴方向被平滑掉了，谐波间隙被填平了，因此在频域看不出基音频率和频谱的谐波形式结构，但可以明显地看出共振峰结构和语谱包络，特别是时间分辨率高，可以清楚地看到浊音共振峰时变过程。

在窄带语谱图上可以获得较高的频率分辨率。

滤波器的带宽能在浊音区分辨出每个谐波。

语谱的谐波形式的结构在频率方向清晰可见，并能看到基音频率的时变过程。

6.对语音加的是不同的窗函数：例如方窗、Hamming窗等，试分析Hamming窗与方窗
对频谱的影响。

Hamming窗：海明窗是余弦窗的一种，又称改进的升余弦窗，其时间函数表达式为：其窗谱为：
海明窗是余弦窗，海明窗加权的系数能使旁瓣达到更小。

海明窗的第一旁瓣衰减为一42dB．海明窗的频谱也是由3个矩形时窗的频谱合成，但其旁瓣衰减速度为20dB／（10oct）。

方窗：方窗属于时间变量的零次幂窗，函数形式为:
相应的窗谱为：
方窗的优点是主瓣比较集中，缺点是旁瓣较高，并有负旁瓣，导致变换中带进了高频干扰和泄漏，甚至出现负谱现象。