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。