語音信號采樣和頻譜分析

1、語音信號采樣和頻譜分析 一實驗?zāi)康?1）掌握傅里葉變換的物理意義，深刻理解傅里葉變換的內(nèi)涵； （2）了解MATLAB對聲音信號的處理指令； （3）了解計算機(jī)存儲信號的方式及語音信號的特點； （4）加深對采樣定理的理解； （5）加深學(xué)生對信號分析工程應(yīng)用的理解，拓展學(xué)生在信號分析領(lǐng)域的綜合應(yīng)用能力。 二實驗內(nèi)容 本實驗利用MATLAB指令錄制一段語音信號，觀察其時域波形并進(jìn)行傅里葉變換，觀察其頻域的頻譜。根據(jù)該信號的頻譜構(gòu)成，選擇三種不同的采樣頻率重新錄制該語音信號，并試聽回放效果，進(jìn)行比較，以驗證采樣定理，并了解MATLAB對聲音信號的處理指令，加深對采樣定理的理解。 關(guān)鍵詞：傅里葉變換 信號

2、采樣 實驗原理 三、語音信號是一種連續(xù)變化的模擬信號，而計算機(jī)只能處理和記錄二進(jìn)制的數(shù)字信號，因此，由自然音而得的音頻信號必須用計算機(jī)的聲音編輯工具，先進(jìn)行語音采樣，然后利用了計算機(jī)上的A/D轉(zhuǎn)換器，將模擬的聲音信號變成離散的量化了的數(shù)字信號量化和編碼，變成二進(jìn)制數(shù)據(jù)后才能送到計算機(jī)進(jìn)行再編輯和轉(zhuǎn)換器，把保存起來的數(shù)D/A存儲。語音信號輸出時，量化了的數(shù)字信號又通過字?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)成原來的模擬的語音信號。 （1）應(yīng)用MATLAB進(jìn)行聲音的錄制 （2）應(yīng)用MATLAB進(jìn)行聲音的播放 （3）語音信號的頻譜分析 。傅里葉變換建立了信號頻譜的概念。所謂傅里葉分析即分析信號的頻譜（頻率構(gòu)成）、頻帶寬度等。對語

3、音信號的分析也不例外，也必須采用傅里葉變換這一工具。 對于連續(xù)時間信號，其傅里葉變換為：?)t)(Ff(?t?j? dt)ef?(tF()?四、實驗任務(wù) （1）應(yīng)用MATLAB進(jìn)行聲音的錄制 在MATLAB命令窗口中鍵入“y=wavrecord(8000,8000,1)”，并按回車鍵，此時刻以后的1（8000/8000）秒時段內(nèi)的聲音信號將以y為文件名，以數(shù)字聲音信號.wav格式存儲在MATLAB的工作空間里。紀(jì)錄長度為80000，采樣頻率為8000Hz，聲道數(shù)為1。圖為錄制的語音：“信號與系統(tǒng)”。 （2）應(yīng)用MATLAB進(jìn)行聲音的播放 在MATLAB命令窗口中鍵入“sound(y,Fs)”,

4、按下回車鍵就能聽到回放的聲音。當(dāng)Fs=8000時，聽到的是原來未失真的聲音；當(dāng)Fs=6000時，聽到的聲音比較低沉；當(dāng)Fs=10000時，聽到的聲音很尖銳。 （3）語音信號的頻譜分析 在MATLAB命令窗口中鍵入“p=fft(y);plot(abs(p)”按下回車鍵后出現(xiàn)如圖所示圖形： 從圖中可以看出該音頻的上限頻率為4000Hz。 （4）采樣定理 一個頻譜受限的信號f(t),如果頻譜只占據(jù)的范圍，則信號可?)t(fmm1（其中），以用等間隔的抽樣值唯一地表示。而抽樣間隔必須不大于?f2? mm2fm或者說，最低抽樣頻率為。低抽樣頻率為。該實驗中，音頻的上限頻率ff22mm為4000Hz，所以采用的抽樣信號的頻率為該頻率的兩倍8000Hz。當(dāng)采用小于8000Hz的頻率抽樣時，回放聲音低沉；當(dāng)采用大于8000Hz的頻率采樣時，回放聲音尖銳。 結(jié)論： 本次試驗是進(jìn)行語音信號的采集和頻譜分析，實驗紀(jì)錄了長度為80000，采樣頻率為8000Hz采樣一段音頻，并進(jìn)行頻譜分析，最終經(jīng)過分析得只有以兩倍上限頻率