实验一显示语音信号的语谱图

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。