語(yǔ)音信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)報(bào)告

語(yǔ)音信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：實(shí)驗(yàn)一基于MATLAB的語(yǔ)音信號(hào)時(shí)域特征分析（2學(xué)時(shí)）1)短時(shí)能量（1)加矩形窗a=wavread(’mike.wav');a=a(:,1);subplot（6，1，1),plot(a)；N=32;fori=2:6h=linspace(1，1,2.^（i-2）＊N)；％形成一個(gè)矩形窗，長(zhǎng)度為2.^(i—2)*NEn=conv(h,a。＊a）；%求短時(shí)能量函數(shù)Ensubplot（6，1,i)，plot（En）；if(i==2),legend（'N=32'）；elseif(i==3),legend(’N=64’）；elseif（i==4）,legend（'N=128');elseif(i==5),legend（’N=256’）;elseif（i==6)，legend('N=512’）；endend（2)加漢明窗a=wavread（'mike。wav'）；a=a（：，1);subplot(6,1,1),plot(a)；N=32;fori=2:6h=hanning（2。^（i-2)＊N)；％形成一個(gè)漢明窗，長(zhǎng)度為2.^（i-2)*NEn=conv(h,a.*a）;%求短時(shí)能量函數(shù)Ensubplot（6，1，i)，plot（En）；if（i==2）,legend（'N=32')；elseif(i==3），legend(’N=64’);elseif（i==4）,legend（'N=128’）;elseif(i==5)，legend('N=256’）;elseif（i==6），legend(’N=512'）；endend2）短時(shí)平均過(guò)零率a=wavread('mike.wav’);a=a（:，1)；n=length（a);N=320;subplot(3，1,1),plot(a）；h=linspace（1,1,N）;En=conv（h，a.＊a）；％求卷積得其短時(shí)能量函數(shù)Ensubplot(3，1,2),plot（En）；fori=1：n—1ifa（i）>=0b（i）=1;elseb（i）=-1；endifa(i+1)〉=0b(i+1）=1;elseb（i+1）=-1；endw(i）=abs（b(i+1）-b(i)）；%求出每相鄰兩點(diǎn)符號(hào)的差值的絕對(duì)值endk=1；j=0；while(k+N-1）〈nZm（k)=0；fori=0：N—1;Zm(k）=Zm（k)+w(k+i）;endj=j+1;k=k+N/2；％每次移動(dòng)半個(gè)窗endforw=1:jQ（w)=Zm(160*（w—1）+1)/（2＊N）;%短時(shí)平均過(guò)零率endsubplot（3，1，3),plot(Q)，grid;3）自相關(guān)函數(shù)N=240y=wavread(’mike.wav’）；y=y(:,1);x=y（13271:13510）;x=x。＊rectwin（240);R=zeros(1,240）;fork=1：240forn=1:240-kR(k)=R(k）+x(n）＊x(n+k);endendj=1：240；plot(j，R）;grid;實(shí)驗(yàn)二基于MATLAB分析語(yǔ)音信號(hào)頻域特征1)短時(shí)譜cleara=wavread('mike.wav')；a=a(：,1）;subplot（2，1，1）,plot（a);title（'originalsignal’)；gridN=256；h=hamming(N);form=1:Nb（m）=a(m)＊h（m)endy=20*log(abs(fft(b)）)subplot（2，1，2)plot(y）；title('短時(shí)譜’)；grid2)語(yǔ)譜圖［x，fs,nbits］=wavread（’mike。wav')x=x（:，1)；specgram(x,512,fs,100);xlabel(’時(shí)間(s）'）;ylabel（’頻率（Hz）’）；title('語(yǔ)譜圖’);3)倒譜和復(fù)倒譜（1）加矩形窗時(shí)的倒譜和復(fù)倒譜cleara=wavread（’mike。wav’,[4000,4350］)；a=a(:，1)；N=300；h=linspace（1,1,N)；form=1:Nb(m）=a(m)＊h（m);endc=cceps(b)；c=fftshift（c);d=rceps(b);d=fftshift(d);subplot(2，1，1）plot(d）;title（’加矩形窗時(shí)的倒譜'）subplot（2,1，2)plot（c）;title(’加矩形窗時(shí)的復(fù)倒譜’）(2）加漢明窗時(shí)的倒譜和復(fù)倒譜cleara=wavread（'mike.wav’,[4000,4350]);a=a(；，1)；N=300;h=hamming（N);form=1:Nb(m)=a（m)*h（m);endc=cceps(b)；c=fftshift（c)；d=rceps（b）;d=fftshift(d）；subplot(2，1,1)plot(d）；title（'加漢明窗時(shí)的倒譜’)subplot(2，1,2）plot(c);title(’加漢明窗時(shí)的復(fù)倒譜’）實(shí)驗(yàn)三基于MATLAB的LPC分析MusicSource=wavread(’mike.wav’）;MusicSource=MusicSource(:,1);Music_source=MusicSource';N=256;％windowlength,N=100——1000;Hamm=hamming(N）；％createHammingwindowframe=input（’請(qǐng)鍵入想要處理的幀位置=’)；%originiscurrentframeorigin=Music_source（(（frame-1）*(N/2）+1)：（（frame-1)＊(N/2)+N)）;Frame=origin。*Hamm’;%％ShortTimeFourierTransform%［s1,f1,t1]=specgram（MusicSource,N，N/2,N)；［Xs1,Ys1]=size(s1);fori=1：Xs1FTframe1(i)=s1（i，frame）;endN1=input（’請(qǐng)鍵入預(yù)測(cè)器階數(shù)='）；％N1ispredictor’sorder[coef，gain]=lpc（Frame,N1）；％LPCanalysisusingLevinson-Durbinrecursionest_Frame=filter（［0-coef（2：end）]，1，F(xiàn)rame）；%estimateframe(LP)FFT_est=fft（est_Frame)；err=Frame—est_Frame；％error％FFT_err=fft(err);subplot（2,1，1）,plot(1：N,Frame,1：N，est_Frame,’-r');grid；title('原始語(yǔ)音幀vs.預(yù)測(cè)后語(yǔ)音幀'）subplot（2，1，2），plot（err)；grid；title('誤差’)；pause%subplot(2,1，2),plot（f',20＊log（abs（FTframe2）)）；grid；title（'短時(shí)譜’）％%GainsolutionusingG^2=Rn(0)—sum(ai*Rn（i)）,i=1,2，。.。,P%fLength(1：2*N)=［origin,zeros（1，N)]；Xm=fft（fLength，2*N)；X=Xm。＊conj(Xm)；Y=fft(X，2＊N);Rk=Y（1:N）；PART=sum(coef（2:N1+1）.*Rk(1：N1));G=sqrt（sum（Frame。^2)—PART);A=(FTframe1-FFT_est（1:length(f1')））./FTframe1；%inversefilterA(Z)subplot(2，1,1）,plot（f1'，20*log（abs（FTframe1)）,f1’，(20＊log(abs(1。/A))），'-r'）;grid；title('短時(shí)譜');subplot(2,1，2)，plot（f1’,(20＊log(abs（G./A）)））；grid；title('LPC譜')；pause%plot（abs（ifft（FTframe1./（G。/A)）));grid；title（’excited’）%plot(f1'，20＊log（abs(FFT_est（1：length(f1'）).*A/G)）)；grid；%pause%%find_pitch%temp=FTframe1—FFT_est(1:length(f1'))；％notmovehigherfrequncepitch1=log(abs（temp））；pLength=length(pitch1）；result1=ifft(pitch1,N)；％movehigherfrequncepitch1((pLength—32）:pLength)=0;result2=ifft(pitch1,N）;%directdorealcepstrumwitherrpitch=fftshift(rceps(err));origin_pitch=fftshift(rceps（Frame))；subplot(211），plot(origin_pitch);grid；title（’原始語(yǔ)音幀倒譜（直接調(diào)用函數(shù)）'）；subplot（212），plot(pitch）;grid；title(’預(yù)測(cè)誤差倒譜(直接調(diào)用函數(shù))’);pausesubplot（211），plot（1:length(result1）,fftshift(real(result1））)；grid;title（’預(yù)測(cè)誤差倒譜（根據(jù)定義編寫，沒有去除高頻分量)’）;subplot(212），plot（1：length（result2),fftshift(real(result2))）；grid;title（’預(yù)測(cè)誤差倒譜（根據(jù)定義編寫，去除高頻分量)');實(shí)驗(yàn)四基于VQ的特定人孤立詞語(yǔ)音識(shí)別研究1、mfcc.mfunctionccc=mfcc(x）bank=melbankm（24,256，8000，0,0。5,’m’）;bank=full（bank)；bank=bank/max（bank(：）)；fork=1:12n=0：23;dctcoef（k,:）=cos（（2*n+1)＊k＊pi/(2＊24)）;endw=1+6*sin(pi*［1:12]./12);w=w/max（w）;xx=double（x）;xx=filter（［1—0.9375］，1，xx);xx=enframe（xx,256,80)；fori=1:size（xx,1)y=xx(i,:)；s=y'。＊hamming(256)；t=abs（fft(s));t=t.^2；c1=dctcoef＊log(bank*t(1:129））;c2=c1.*w’;m(i,：）=c2'；enddtm=zeros（size(m)）；fori=3：size(m,1）—2dtm(i，:）=—2＊m（i-2,:）—m(i—1,:）+m（i+1，:）+2＊m(i+2,：);enddtm=dtm/3;ccc=[mdtm］；ccc=ccc（3:size（m,1)—2,：);2、vad。mfunction［x1,x2]=vad（x）x=double(x）;x=x/max（abs（x))；FrameLen=240;FrameInc=80；amp1=10；amp2=2;zcr1=10；zcr2=5；maxsilence=8；％6＊10ms=30msminlen=15;％15＊10ms=150msstatus=0;count=0；silence=0;tmp1=enframe（x(1:end—1),FrameLen,FrameInc)；tmp2=enframe(x(2:end),FrameLen，F(xiàn)rameInc）;signs=（tmp1。*tmp2)<0;diffs=(tmp1-tmp2）>0。02；zcr=sum（signs。＊diffs，2）;amp=sum（abs(enframe（filter（［1-0.9375］,1,x),FrameLen,FrameInc)），2）；amp1=min(amp1,max(amp）/4）；amp2=min（amp2,max（amp)/8）;x1=0；x2=0;forn=1:length(zcr)goto=0；switchstatuscase{0,1}ifamp（n）>amp1x1=max(n-count—1,1）；status=2；silence=0;count=count+1;elseifamp(n）〉amp2|。。。zcr(n)〉z(mì)cr2status=1;count=count+1;elsestatus=0;count=0；endcase2,ifamp(n)〉amp2｜。。.zcr（n)>zcr2count=count+1;elsesilence=silence+1;ifsilence<maxsilencecount=count+1；elseifcount〈minlenstatus=0;silence=0；count=0；elsestatus=3;endendcase3,break;endendcount=count—silence/2;x2=x1+count—1；3、codebook。m％clear;functionxchushi=codebook(m)[a，b］=size(m)；［m1，m2]=szhixin（m）；[m3，m4］=szhixin（m2)；［m1,m2］=szhixin（m1）；[m7,m8］=szhixin(m4）;［m5，m6]=szhixin(m3)；［m3，m4］=szhixin（m2)；［m1，m2]=szhixin(m1)；[m15,m16]=szhixin(m8);[m13，m14］=szhixin(m7)；[m11，m12]=szhixin(m6)；[m9，m10]=szhixin（m5）;［m7，m8]=szhixin（m4）;［m5，m6]=szhixin(m3);［m3,m4]=szhixin（m2);[m1,m2］=szhixin（m1)；chushi（1,:）=zhixinf(m1）；chushi（2，：)=zhixinf（m2)；chushi(3,:)=zhixinf(m3）;chushi(4，:)=zhixinf(m4);chushi（5，:）=zhixinf（m5)；chushi（6,：）=zhixinf（m6);chushi（7,：)=zhixinf(m7）;chushi（8，：)=zhixinf（m8)；chushi（9,:)=zhixinf（m9);chushi（10,:)=zhixinf(m10）；chushi(11，:)=zhixinf（m11);chushi（12,:)=zhixinf（m12)；chushi（13,:)=zhixinf(m13）；chushi(14，：）=zhixinf(m14);chushi（15，:）=zhixinf（m15）；chushi(16，：)=zhixinf（m16）；sumd=zeros（1，1000)；k=1；dela=1；xchushi=chushi;while(k〈=1000）sum=ones（1，16）；forp=1:afori=1：16d(i)=odistan（m(p,：),chushi（i，:)）；enddmin=min（d)；sumd（k）=sumd（k）+dmin；fori=1:16ifd（i)==dminxchushi(i，：)=xchushi(i,:）+m（p，：)；sum(i)=sum（i)+1;endendendfori=1：16xchushi（i,：）=xchushi(i，:)/sum（i)；endifk>1dela=abs(sumd(k)—sumd（k-1）)/sumd(k)；endk=k+1;chushi=xchushi;endreturn4、testvq。mclear;disp（'這是一個(gè)簡(jiǎn)易語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，請(qǐng)保證已經(jīng)將您的語(yǔ)音保存在相應(yīng)文件夾中’）disp('正在訓(xùn)練您的語(yǔ)音模版指令,請(qǐng)稍后.。。'）fori=1:10fname=sprintf（’D：\\matlab\\work\\dtw1\\海兒的聲音\\％da。wav’，i-1);x=wavread（fname);[x1x2］=vad（x)；m=mfcc（x）;m=m(x1:x2—5，:);ref（i）。code=codebook(m）；enddisp('語(yǔ)音指令訓(xùn)練成功，恭喜！?’）disp（’正在測(cè)試您的測(cè)試語(yǔ)音指令,請(qǐng)稍后...’)fori=1:10fname=sprintf(’D：\\matlab\\work\\dtw1\\海兒的聲音\\％db。wav'，i—1）;x=wavread(fname)；[x1x2]=vad（x）；mn=mfcc（x）;mn=mn(x1:x2-5，：)；%mn=mn（x1：x2,:）test(i).mfcc=mn；endsumsumdmax=0；sumsumdmin=0；disp('對(duì)訓(xùn)練過(guò)的語(yǔ)音進(jìn)行測(cè)試’）forw=1:10sumd=zeros(1，10);［a，b]=size（test(w).mfcc）;fori=1：10forp=1：aforj=1：16d（j)=odistan(test（w)。mfcc（p,：），ref（i）。code（j,:)）;enddmin=min(d);sumd(i)=sumd（i）+dmin；%×üê§??endendsumdmin=min(sumd）/a;sumdmin1=min(sumd）；sumdmax(w)=max(sumd）/a；sumsumdmin=sumdmin+sumsumdmax；sumsumdmax=sumdmax(w)+sumsumdmax;disp(’正在匹配您的語(yǔ)音指令，請(qǐng)稍后。..'）fori=1:10if(sumd（i）==sumdmin1)switch（i)case1fprintf(’您輸入的語(yǔ)音指令為:％s；識(shí)別結(jié)果為%s\n’，’前’，'前'）；case2fprintf（'您輸入的語(yǔ)音指令為：%s；識(shí)別結(jié)果為％s\n',’后’，’后');case3fprintf('您輸入的語(yǔ)音指令為:％s；識(shí)別結(jié)果為％s\n’,’左’,’左')；case4fprintf(’您輸入的語(yǔ)音指令為a：％s；識(shí)別結(jié)果為％s\n','右',’右’);case5fprintf（’您輸入的語(yǔ)音指令為:％s；識(shí)別結(jié)果為％s\n'，’東’,’東’）;case6fprintf（'您輸入的語(yǔ)音指令為:％s；識(shí)別結(jié)果為％s\n’，’南'，'南’);case7fprintf（'您輸入的語(yǔ)音指令為：％s；識(shí)別結(jié)果為%s\n’,’西'，'西’）；case8fprintf('您輸入的語(yǔ)音指令為:%s;識(shí)別結(jié)果為％s\n’，’北’,'北’);case9fprintf(’您輸入的語(yǔ)音指令為a：％s;識(shí)別結(jié)果為％s\n',’上','上’)；case10fprintf(’您輸入的語(yǔ)音指令為a：％s；識(shí)別結(jié)果為％s\n',’下’，'下'）；otherwisefprintf(’error')；endendendenddelamin=sumsumdmin/10;delamax=sumsumdmax/10;disp(’對(duì)沒有訓(xùn)練過(guò)的語(yǔ)音進(jìn)行測(cè)試’）disp（'正在測(cè)試你的語(yǔ)音，請(qǐng)稍后..。')fori=1：10fname=sprintf(’D：\\matlab\\work\\dtw1\\o￡?ùμ?éùò?\\%db.wav’,i—1)；x=wavread(fname）；［x1x2]=vad(x）;mn=mfcc(x)；mn=mn（x1:x2—5,：）;%mn=mn（x1:x2，:)test（i)。mfcc=mn；endforw=1:10sumd=zeros(1，10）;[a，b]=size(test（w）。mf