理 論廣 角 ● I 基于 MATLAB的語音信號錄制采集和分析的程序設計 劉 曉炯 (西北民族大學電氣工程學院 甘肅 蘭州I 730030) [摘 要]語音信號處理技術是語音處理領域中新近發展起來的一個學科分支，MATLAB是一個數據分析和處理功能十分強大的工程使用軟件，運用它來進行 語音信 號的采集和處理相當便捷 。文章介紹了在 MATLAB環境中如何采集語 音信 號和語音信號采集后的頻譜分析處理，并通過實例具體分析。 [關鍵詞]MATLAB 語音信號 傅立葉變換 短時分析 中圖分類號：0174．22 文獻標識碼 ：A 文章編號：1009 914X(2012)28—0257—02 1引言 通過語音傳遞倍息是人類最重要、最有效、最常用和最方便 的交換信 息的形式。語言是人類持有的功能．聲音是人類常用的工具，是相互傳遞信 息的最主要的手段。由于語言和語音與人的智力活動密切相關，與社會文化 和進步緊密相連，所 以它具有最大的信息容量和最高的智能水平。現在，人類 已開始進入了信息化時代，用現代手段研究語音信號，使人們能更加有效地產 生、傳輸、存儲、獲取和應用語音信息，這對于促進社會的發展具有十分 重要 的意 義。 近年來，語音識別已經成為一個非常活躍的研究領域。在不遠的將來，語 音識別技術有可能作為一種重要的人機交互手段，輔助甚至取代傳統的鍵盤、 鼠標等輸入設備，在個人計算機上進行文字錄入和操作控制。而在手持式 PDA、智能家電、工業現場控制等應用場合，語音識別技術則有更為廣闊的 發展前景． 2語音信號的采集 在實際：1：作中，我們可以利用 windows白帶的錄音機錄制語音文件，圖l 是基于Pc機的語音信號采集過程，聲卡可以完成語音波形的A／D轉換，獲得 wAVE文件，為后續的處理儲備原材料 。調節錄音機保存界面的 “更改 ”選 項，可以存儲各種格式的 WAVE文件 。 言 音 圖 1基于 PC機的語音信號采集過程 在MATLAB中，[Y，fs，bits]=wavread(’B1ip’，[N1 N2])：用于讀取語音， 采樣值放在向量y中，fs表示采樣頻率(Hz)，bits表示采樣位數。[Nl N2]表 示讀取從Nl點到N2點的值 (若只有一個 N的點則表示讀取前N點的采樣值)。 sound(y)：用于對聲音的回放，向量 y則就代表了一 個信號。 3語音信號分析及MATLAB實現 通過對發聲機理的認識，語音信號可以認為是短時平穩的。我們采用一 個長度有限的窗函數來截取語音信號形成分析幀。通常會采用矩形窗和漢明 窗。這兩種窗函數都有低通特性，通過分析這兩種窗的頻率響應幅度特性可 以發現：矩形窗的主瓣寬度小(4*pi／N)，具有較高的頻率分辨率，旁瓣峰值大(一 13．3dB)，會導致泄漏現象 漢明窗的主瓣寬8*pi／N，旁瓣峰值低 (一42．7dB)，可 以有效的克服泄漏現象，具有更平滑的低通特性。因此在語音頻譜分析時常 使用漢明窗，在計算短時能量和平均幅度 時通常用矩形窗。 3 1基于MATLAB的語音信號時域特征分析 語音信號是 種非平穩的時變信號，它攜帶著各種信息。語音信號分析 的I1的就在與方便有效的提取并表示語音信號所攜帶的信息。語音信號分析 可以分為時域和變換域等處理方法，其中時域分析是最簡單的方法，直接對語 音信號的時域波形進行分析，提取的特征參數主要有語音的短時能量，短時平 均過零率，短時自相關函數等 。 (1)短時平均過零率 過零率可以反映信號的頻譜特性。當離散時間信號相鄰兩個樣點的正負 號相異時，我們稱之為 “過零”，即此 時信號的

總結

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