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1、第二章 系统方案论证21 实验目的信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入地说明信号的各项红物理现象。 由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。声道系统的频率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似

2、不变，因而可以采用短时分析法。本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，画出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信号的基音周期或共振峰。22实验原理1、短时傅立叶变换由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为： （2.1）其中w（n-m）是实窗口函数序列，n表示某一语音信号帧。令n-m=k，则得到 （2.2）于是可以得到 （2.3）假定 （4）则可以得到 （5）同样，不同的窗口函数，将得到不同的傅立叶变换式的结果。由上式可见，短时傅立叶变换有两个变量：n和，所以它既是时序n的离散函数，又是角频率的

3、连续函数。与离散傅立叶变换逼近傅立叶变换一样，如令=2k/N，则得离散的短时傅立叶吧如下： （6）2、语谱图水平方向是时间轴，垂直方向是频率轴，图上的灰度条纹代表各个时刻的语音短时谱。语谱图反映了语音信号的动态频率特性，在语音分析中具有重要的实用价值。被成为可视语言。语谱图的时间分辨率和频率分辨率是由窗函数的特性决定的。时间分辨率高，可以看出时间波形的每个周期及共振峰随时间的变化，但频率分辨率低，不足以分辨由于激励所形成的细微结构，称为宽带语谱图；而窄带语谱图正好与之相反。宽带语谱图可以获得较高的时间分辨率，反映频谱的快速时变过程；窄带语谱图可以获得较高的频率分辨率，反映频谱的精细结构。两者相

4、结合，可以提供带两与语音特性相关的信息。语谱图上因其不同的灰度，形成不同的纹路，称之为“声纹”。声纹因人而异，因此可以在司法、安全等场合得到应用。3、复倒谱和倒谱复倒谱是x（n）的Z变换取对数后的逆Z变换，其表达式如下: （7）倒谱c（n）定义为x（n）取Z变换后的幅度对数的逆Z变换，即 （8）在时域上，语音产生模型实际上是一个激励信号与声道冲激响应的卷积。对于浊音，激励信号可以由周期脉冲序列表示；对于清音，激励信号可以由随机噪声序列表示。声道系统相当于参数缓慢变化的零极点线性滤波器。这样经过同态处理后，语音信号的复倒谱，激励信号的复倒谱，声道系统的复倒谱之间满足下面的关系： （9）由于倒谱对

5、应于复倒谱的偶部，因此倒谱与复倒谱具有同样的特点，很容易知道语音信号的倒谱，激励信号的倒谱以及声道系统的倒谱之间满足下面关系： （10）浊音信号的倒谱中存在着峰值，它的出现位置等于该语音段的基音周期，而清音的倒谱中则不存在峰值。利用这个特点我们可以进行清浊音的判断，并且可以估计浊音的基音周期。第三章 实验原理3.1原理图及程序clc;clear;tic,y,fs=wavread（ah02.wav）;L=length（y）;fw=y.*hamming（L）;r=real（log（fft（fw,L）pfw=cceps（fw）;rpfw=rceps（fw）;z=rpfw（1:30）;p=pfw（31

6、:L）logz=real（exp（fft（z,L）;logp=real（fft（p）;plot（y）;title（原始波形）图3-1原始图形x,fs,bits=wavread（ah01.wav,1024 5120）; plot（x）;originaltiy wave图3-2orignaltiy waveplot（logz）;倒谱域滤波都的对数幅度谱图3-3倒谱域滤波后的对数幅度谱plot（rpfw）;实倒谱图3-4倒谱域滤波后的对数幅度谱plot（r）;对数幅度谱图3-5对数幅度谱plot（fw）;加海明窗后的波形图3-6加海明窗后的波形x=wavread（ N=5;wc=0.3;b,a=bu

7、tter（N,wc）;X=fft（x）;y=filter（b,a,x）;Y=fft（y）;IIR低频滤波图3-7IIR低频滤波 sound（x,fs,bits）; X=fft（x,4096）; magX=abs（X）; angX=angle（X）;plot（angX）;声音和波形图3-8声音和波形参考文献 1 尹勇,欧光军.DSP 集成开发环境CCS开发指南M.北京:北京航空航天大学出版社,2003. 2 戴明桢,周建江.TMS320C54X DSP结构、原理及应用M.北京:北京航空航天大学出版社,2001. 3 徐盛,胡剑凌.数字信号处理器开发与实践M.上海:上海交通大学出版社,2003.

8、4 清源科技.TMS320C54x DSP应用程序设计教程M.北京:机械工业出版社,2003.数字信号处理（Digital Signal Processing）技术，从20世纪60年代以来，随着计算机科学和信息科学、集成芯片制造工艺的飞速发展，数字处理技术应运而生并得以快速发展。 语言是人们进行信息沟通的主要方式之一，它具有直接、自然、方便等优点。语音则是语言的物理层表达方式。语音处理主要是对语音进行机器处理，以达到传输、自动识别、机器理解等目的。论文中首先对语音信号的基本处理问题进行了分析和对比，然后在自己设计的基于TMS320VC5402的DSP实际系统上，进行了语音处理过程的滤波、采样、

9、傅立叶变换和谱包络提取的算法实现研究，讨论了在算法的DSP实现方法，分析了运行实验结果。在此基础上，对GSM系统中的编码、回声抵消、说话人识别和交通车辆内部的噪声抵消应用进行了研究。最后对DSP实现语音信号处理的存在的问题和发展前景进行了展望。摘要介绍一种基于DSP的语音信号处理系统,该系统采用TMS320VC5402作为主处理器,TLV320AIC23B作为音频芯片,在此基础上完成系统硬件平台的搭建和软件设计,从而实现对语音信号高精度的采集、滤波和回放功能.不同阶数的IIR数字滤波器的DSP实现高带宽I/O总线的解决，支持新一代嵌入式系统。基于处理器的去方块滤波器的实现及优化算法标准实现高效 DSP 系统开发，IMS A121型图像信息压缩专用IC基带信号处理芯片组件AD20msp425DSP在变电站综合自动化系统中的应用，利用USBUART桥接器实现单片机在线编程，数字语音混沌保密通信系统及硬件实现，等等都能在该系统实现。它有语音信号处理的通用性和较高的运行效率。