聲音信號(hào)處理基本原理

聲音信號(hào)處理基本原理一、聲音信號(hào)之特性波的速度顯然比光波慢的多，聲音傳播的速度與介質(zhì)的性質(zhì)和溫度有關(guān)，例如在空氣溫度為0度時(shí)，聲波的速度為331.5ms1度時(shí)，則聲音傳播的速度約增加0.6m/。電磁波是利用電是周期性的，而且其頻率在聲波范圍內(nèi)，此時(shí)，空氣中就產(chǎn)生聲波。聲波通常是指振動(dòng)頻率在人能感應(yīng)范圍以?xún)?nèi)的波動(dòng)，稱(chēng)為可聞波(Audiblesoud當(dāng)頻率高于可聞聲時(shí)稱(chēng)超音波(Ultrasoud其能量較高，(Infrasou震所引起的地震波。縮回復(fù)成為原來(lái)的聲音，在現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)配備中，計(jì)算機(jī)音效早已從以往的PC喇叭變?yōu)锳dlib卡、聲﹐目前已有在網(wǎng)絡(luò)上面點(diǎn)播歌曲的應(yīng)用案﹐數(shù)字電子聲音技術(shù)中有一項(xiàng)很重要的工作就是編碼的方法，常見(jiàn)的編碼方法為脈波碼調(diào)制(pulsecodemodalation;PCM及高階脈波數(shù)字碼調(diào)制(advancedpulsecodemodulation;DC像雷射唱盤(pán)、數(shù)字PCMPCM的效果的一個(gè)因人耳及嘴唇方面的特性。二、人耳及嘴唇方面的特性的能量，這也意味著這個(gè)能量較高的頻帶就是人類(lèi)聲腔的共鳴區(qū)域，我們通常稱(chēng)這個(gè)頻帶為基本頻率(fundamentalfrequny個(gè)人的基本頻率因?yàn)樘焐目谇唤Y(jié)構(gòu)而有所不同，通常小孩子的基本頻率在左右，而成年女子約在左右，而成年男子則約在左右，因此男高音較為少見(jiàn)，也就是這個(gè)原因。當(dāng)人類(lèi)發(fā)出聲音時(shí)，如果有利用到聲帶振動(dòng)來(lái)發(fā)音，則稱(chēng)為有聲音(VoicedSoun)(unvoiecdsoud而語(yǔ)音中又可分為具有穩(wěn)定聲道激發(fā)共鳴振動(dòng)及音源振動(dòng)變化較多較雜亂的子音。對(duì)人類(lèi)耳朵而言，而夠接受的音頻范圍很窄，大約在10Hz20KHz1.2KHz到1.4左右是聽(tīng)覺(jué)最敏銳的頻帶，而在此頻帶之前，人耳對(duì)較低的頻率并不敏感，隨著頻率越高，人耳便越聽(tīng)得(AGC)11KHz因?yàn)檎Z(yǔ)音中高頻的部份很少，聲音的變化不快，但音樂(lè)就不同了，音樂(lè)數(shù)據(jù)變化性通常很大，一般取樣頻率是使用22KHz，如此重新放出來(lái)時(shí)人耳聽(tīng)來(lái)才不致有失真的感覺(jué)。三、聲音訊號(hào)數(shù)據(jù)之取樣量化當(dāng)聲音訊號(hào)數(shù)據(jù)之取樣量化的位數(shù)為8025616對(duì)語(yǔ)音而言，使用8KHz取樣頻率，4取樣位，記錄一分鐘語(yǔ)音再予壓縮后大約要花掉62KB的內(nèi)11KHz322KB的內(nèi)存，而記錄調(diào)幅合成日22KHz1291KBKHz165167KB的內(nèi)存，在沒(méi)有壓縮的情況下，一張光盤(pán)也只能儲(chǔ)存七十六分鐘的音樂(lè)而已。由于PC或更高的音階，它只有一個(gè)位，亦即只有兩種狀態(tài)：開(kāi)與關(guān)，大家可能會(huì)懷疑只是將喇叭做頻率與音量頻率這個(gè)要素?zé)o寧是重要了許多，因此我們將音樂(lè)波形轉(zhuǎn)換成各種不同頻率的方波后，推動(dòng)喇叭來(lái)發(fā)音，仍然可如果想要產(chǎn)生低音時(shí)則將喇叭開(kāi)與關(guān)的速度放慢，就可以產(chǎn)生較低頻的聲音，由于音量無(wú)法控制，因此在比較高頻的音效里，其所包含的能量較多，聽(tīng)起來(lái)一定比低頻的聲音大聲。四、一維信號(hào)辨識(shí)系統(tǒng)單純的將一維信號(hào)予于傳利葉轉(zhuǎn)換到頻譜上去分析，有時(shí)候就能夠把問(wèn)題的癥結(jié)找出來(lái)了。除了機(jī)械結(jié)構(gòu)物體的振動(dòng)分析之外，我們也可將類(lèi)似的技術(shù)用在生物體上，例如用在生鮮雞蛋的節(jié)選上，工程人員將一個(gè)脈沖振洫施加于蛋殼上，再利用一束雷射光照射于雞蛋上并偵測(cè)其反射回來(lái)的光信號(hào)變化，便可得到蛋殼表面的振動(dòng)位移信息，再這些振動(dòng)位移信息予以傅氏轉(zhuǎn)換，觀察其頻譜上之峰值出現(xiàn)于何處，就可知道這個(gè)雞蛋是否是顆好蛋或昃已感染了病毒，因?yàn)楹玫昂蛪牡暗淖匀活l率是有很大的差異量的。偵測(cè)其信號(hào)及傅氏轉(zhuǎn)換頻譜反應(yīng)，頻譜上出現(xiàn)的人體不同的自然頻率都意味著不同的病變。話說(shuō)回來(lái)，一維信號(hào)辨識(shí)技術(shù)仍然以語(yǔ)音辨識(shí)的應(yīng)用量為最大，一個(gè)聲音訊號(hào)數(shù)據(jù)通常是很大且連續(xù)的，如果直接從這筆聲音數(shù)據(jù)去分析、辨識(shí)，不但數(shù)據(jù)處理速度太慢，且還要處理一些不必要的噪聲干擾，所以要設(shè)法從輸入的聲音信息中擷取特征值參數(shù)，以方便辨認(rèn)聲音所對(duì)應(yīng)的參考樣板而輸出其結(jié)果。一般在建立語(yǔ)音辨識(shí)系統(tǒng)時(shí)，通常都類(lèi)似圖1-1之基本模式，而聲音辨識(shí)的技巧也是如此。在語(yǔ)音辨識(shí)模式中應(yīng)用相對(duì)的觀念，將一未知聲音和預(yù)存的聲音作型樣識(shí)別(patternrecognto如下：利用信號(hào)處理技巧，擷取輸入聲音的特征值