数字语音处理B第二次实验教学内容.docx
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数字语音处理B第二次实验教学内容
数字语音处理B
2016–2017学年第2学期电信1405龙为花
第二次实验
一、实验目的
1.掌握短时傅里叶变换的定义，并理解其两种解释
2.理解窗函数对短时傅里叶谱的影响，并能根据需要选择适当的窗函数
3.理解同态信号处理的原理
4.掌握倒谱的定义及计算方法
5.对以上各项能用Matlab代码实现,并能画出相应谱图
二、实验内容
1．画出ah第20帧单帧语音时域图，窗长20ms,帧移10ms,同时加矩形窗和hamming窗
分帧函数：
function[frameSet,timeAxis,frameCount]=enframe（data,fs,timeperFrame,overlapRate,winF）
winfunc=str2func（winF）;
ndata=length（data（:
））;
frameLength=fs*timeperFrame*0.001;
nframeLength=length（winfunc（frameLength））;%取窗长
overlap=frameLength*overlapRate;
inc=frameLength-overlap;
if（nframeLength==1）
len=frameLength;
else
len=nframeLength;
end
frameCount=fix（（ndata-overlap）/inc）;%计算帧数
frameSet=zeros（len,frameCount）;
startIndexf=（0:
（frameCount-1））*inc;%每帧在数据data中开始的位置
startIndexs=（1:
len）;
startIndexsT=startIndexs（:
）;
frameSet（:
）=data（startIndexsT（:
ones（frameCount,1））+startIndexf（ones（1,len）,:
））;
w=winfunc（frameLength）;
if（nframeLength>1）
frameSet=frameSet.*w（:
ones（frameCount,1））;
end
timeAxis=（（（1:
frameCount）-1）*inc+frameLength/2）/fs;%求出每帧对应的时间
主函数：
clc
clearall
closeall
%----------------------------------------
loadah;
x1=enframe（data,fs,20,0.5,'boxcar'）;
x2=enframe（data,fs,20,0.5,'hamming'）;
plot（x1（:
20）,'g','LineWidth',2）;
holdon;
plot（x2（:
20）,'b','LineWidth',2）;
legend（'矩形窗信号','汉明窗信号'）;
xlabel（'时间（采样点数）'）;ylabel（'幅度'）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
图1：
语音ah第20帧时域波形图与加hammming窗10k采样
2．语音单帧频谱图
clc
clearall
closeall
%----------------------------------------
loadah;
fs=10000;
x2=enframe（data,fs,20,0.5,'boxcar'）;
x1=enframe（data,fs,20,0.5,'hamming'）;
u1=x1（:
20）;%取得一帧数据
u2=x2（:
20）;
N=1024;
t=（0:
N-1）/fs;
y1=20*log10（fft（u1,N））;
y2=20*log10（fft（u2,N））;
f=（0:
511）*fs/1024;
figure
（1）;
xlabel（'Hz'）;
ylabel（'db'）;
plot（f,y1（1:
512）,'r','LineWidth',1）;%做原始语音信号的FFT频谱
legend（'汉明窗的频谱'）;
figure
（2）;
plot（f,y2（1:
512）,'b','LineWidth',1）;
xlabel（'Hz'）;
ylabel（'db'）;
legend（'矩形窗的频谱'）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
图2：
ah第20帧单帧语音频谱图，窗长20ms,帧移10ms，矩形窗和hamming窗，10k采样
3．语音频域功率谱图
clc
clearall
closeall
%----------------------------------------
loadah;
fs=10000;
x2=enframe（data,fs,20,0.5,'boxcar'）;
x1=enframe（data,fs,20,0.5,'hamming'）;
u1=x1（:
20）;%取得一帧数据
u2=x2（:
20）;
N=1024;
t=（0:
N-1）/fs;
y1=20*log10（fft（u1,N））;
y2=20*log10（fft（u1,N）.^2）;
f=（0:
511）*fs/1024;
figure
（1）;
plot（f,y1（1:
512）,'b','LineWidth',1.5）;%做原始语音信号的频谱
holdon;
plot（f,y2（1:
512）,'r','LineWidth',1.5）;%做原始语音信号的功率谱
xlabel（'Hz'）;
ylabel（'db'）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
legend（'汉明窗的频谱','汉明窗功率谱'）;
z1=20*log10（fft（u2,N））;
z2=20*log10（fft（u2,N）.^2）;
figure
（2）;
plot（f,z1（1:
512）,'b','LineWidth',1）;%做原始语音信号的频谱
holdon;
plot（f,z2（1:
512）,'r','LineWidth',1）;%做原始语音信号的功率谱
xlabel（'Hz'）;
ylabel（'db'）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
legend（'矩形窗的频谱','矩形窗功率谱'）;
图3：
Ah第20帧时域波形图，10k采样,帧长20ms,hamming窗
图4：
Ah第20帧时域波形图，10k采样,帧长20ms,矩形窗
4．语谱图
（1）
clc
clear
closeall
[x,fs]=audioread（'E:
\1.wav'）;
m1=42230;
m2=138000;
x=x（m1:
m2）;
win=0.01;inc=win/2;
winlen=win.*fs;
inclen=inc.*fs;
amp1=enframe（filter（[1-0.9375],1,x）,hamming（winlen）,inclen）';
n=fix（（length（x）-winlen+inclen）/inclen）;
w=winlen/2+1;
n2=1:
w;
freq=（n2-1）*fs/winlen;
Y=fft（amp1）;
Yn=Y（n2,:
）;clf;
frameTime=（1:
n）*inclen;
imagesc（frameTime,freq,20*log10（abs（Yn）+eps））;
axisxy;
xlabel（'时间/s）'）;ylabel（'频率/Hz'）;
colormap（jet）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
图5：
语音WHUT语谱图，10k采样
（2）
clc
clear
closeall
[x,fs]=audioread（'E:
\1.wav'）;
m1=42230;
m2=138000;
x=x（m1:
m2）;
win=0.04;inc=win/2;
winlen=win.*fs;
inclen=inc.*fs;
amp1=enframe（filter（[1-0.9375],1,x）,hamming（winlen）,inclen）';
n=fix（（length（x）-winlen+inclen）/inclen）;
w=winlen/2+1;
n2=1:
w;
freq=（n2-1）*fs/winlen;
Y=fft（amp1）;
Yn=Y（n2,:
）;clf;
frameTime=（1:
n）*inclen;
imagesc（frameTime,freq,20*log10（abs（Yn）+eps））;
axisxy;
xlabel（'时间/s'）;ylabel（'频率/Hz'）;
colormap（jet）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
图6
4.2
（1）
clc
clear
closeall
load（'should.mat'）;
fs=10000;
win=0.01;inc=win/2;
winlen=win.*fs;
inclen=inc.*fs;
amp1=enframe（filter（[1-0.9375],1,data）,hamming（winlen）,inclen）';
n=fix（（length（data）-winlen+inclen）/inclen）;
w=winlen/2+1;
n2=1:
w;
freq=（n2-1）*fs/winlen;
Y=fft（amp1）;
Yn=Y（n2,:
）;clf;
frameTime=（1:
n）*inclen;
imagesc（frameTime,freq,20*log10（abs（Yn）+eps））;
axisxy;
xlabel（'时间/s'）;ylabel（'频率/Hz'）;
colormap（jet）;
suptitle（'电信1405龙为花0121409341029'）
图7
（2）
clc
clear
closeall
load（'should.mat'）;
fs=10000;
win=0.04;inc=win/2;
winlen=win.*fs;
inclen=inc.*fs;
amp1=enframe（filter（[1-0.9375],1,data）,hamming（winlen）,inclen）';
n=fix（（length（data）-winlen+inclen）/inclen）;
w=winlen/2+1;
n2=1:
w;
freq=（n2-1）*fs/winlen;
Y=fft（amp1）;
Yn=Y（n2,:
）;clf;
frameTime=（1:
n）*inclen;
imagesc（frameTime,freq,20*log10（abs（
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