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1、-范文最新推荐-1 / 11VC+语音信号语谱图软件的设计与实现本文在研究数字信号处理和深入研究快速傅里叶变换的基础上，设计并实现了以计算机为操作平台，以 VC+为设计平台编写的语音信号语谱图软件。该软件能够对电脑内已录音的语音 wav 文件进行短时傅立叶变换，同时显示出语音信号的时域波形和语谱图。课题主要完成了以下工作：首先对软件的各个组成部分进行设计与实现，包括软件的主要框架部分，常用工具栏及状态栏部分，语音文件的时域波形显示部分，语音文件的分窗及快速傅里叶变换部分，语谱图显示部分等。其次，对该软件所生成的语谱图进行了实验验证，结果表明该软件所显示语谱图基本能达到日常教学的要求。关键词语谱
2、图 FFTW 快速傅里叶变换数字信号处理窗函数 8323TitleThe Design and Implementation of Speech Signal Spectrogram SoftwareAbstractIn this paper, digital signal processing and FFT transform are in-depthstudied. In addition, the voice signal spectrogram software, based on PCand programmed by VC+, is designed and implemente
3、d. It processes the voicesignal in frequency fields by short time Fourier transform, and showsspectrogram and the voice signal waveform in time field. The main task ofthis design are follows: First，the software components are designed and-范文最新推荐-3 / 11implemented, such as the main frame of software,
4、 toolbar and the statusbar, time field waveform display module, FFT module, spectrogram displaymodule. Second, the paper brings up the experimental verification which 分昂贵，而且这部分移植的功能其更新速度远不如微型计算机本身的发展速度。故以飞速发展的 PC 系列微机为基础，配置相应的新型先进的分析软件及其数据采集系统而构成的 PC 信号仪就显示出其特有的优点，成为与传统的信号分析仪并驾齐驱，互补长短的一种信号分析工具。而应用于计
5、算机的分析软件肯定离不开 C+的编程，因为采用 VisuaI C + 多线程程序设计方法能够较好地协调用户的输入速度与 CPU 的处理速度。声音信号有多种形式，其中语音是与人类最息息相关的，而语音信号只从听觉入手无法很好分析不同人发出的语音或者说不同生源发出的语音。随着语音信号分析的发展，人们有能力通过相应载体从视觉上和量化的波形上更好地分析语音信号。在高度信息化的今天，对语音信号进行分析与处理的一系列技术及其应用已经成为信息社会不可或缺的重要组成部分。在对语音进行处理之前，通常会对信号进行时域与-范文最新推荐-5 / 11频域的分析，以直观的表现语音信号的时域与频域特性。而往往时域分析无法满
6、足人们对声音信号分析的需求，更多的是需要频域分析来揭示语音信号的本性。所以，频域分析是必不可少的。然而，语音信号一般是一种非周期时变信号。所以单纯的用静态频谱对其进行分析是不全面且不合理的。因此，人们致力于研究语音信号的时频分析特性，从而提出了语谱图的概念。语谱图是一种三维的频谱。 它是表示语音频谱随时间变化的图形， 其纵轴为频率，横轴为时间，任意给定频率成分在给定时刻的强弱用相应点的灰度或色调的浓淡来表示。语谱图中显示了大量的与语句特性有关的信息，明显地显示出语音频谱随时间变 利用语谱图可以确定说话人的本性。语谱图中不同频率上的黑白程度形成了因人而异的“声纹” ，其就
7、好比是每个人的指纹，即我们可以通过语谱图分辨说话人。此外，语谱图还可以用于聋人语训，使聋人学生能够直观的了解到自己发音与标准音的差别及改进方向。随着语谱图的用途增多，重要性加强。在已普及的个人计算机上增加语谱图功能也开始变得更为重要。-范文最新推荐-7 / 111.3 语音信号分析的发展概述语音信号处理的研究，起源于对发声器官的模拟。1939 年，美国人 H.Dudley 展出了一个简单的发声过程模拟系统。利用该模型可以对语音信号进行各种频谱及参数的分析，同时也可根据分析获得的频谱特征或参数变化规律，合成语音信号，实现机器的语音合成。当今对语音信号进行研究一般都基于语音信号的数字表示，因此，语
8、音信号的数字表示是进行语音信号数字处理的基础。其理论依据是著名的采样定理，即只要采样频率足够高，就可以用时域上周期抽取的样点来表示一个带限信号。语音信号的离散表示基本上可以分为两大类：波形表示和参数表示。波形表示仅仅是通过采样和量化的过程保存模拟话音信号的“波形” ，而参数表示则是表示波形的特性。而对语音信号处理的研究可以从一下两个方面出发：一是从语音产生和语音感知来研究。语音产生的研究涉及大脑中枢的言语活动如何转换成人发声器官的运动，从而形成声波的传播。语音感知的研究涉及人耳对声波的收集并经过初步处理后转换成神经元活动，然后逐级传递到大脑皮层的语言中枢。语音产生和语音
9、感知方面的研究与语音学、语言学、心理学和神经生理学等学科紧密 -范文最新推荐-9 / 11态语音的产生模型由线性系统组成，此系统被一随时间作周期变化或随机变化的源所激励，因而系统输出的频谱反映了激励与声道频率响应特性。另一方面，语音信号的频谱具有非常明显的语音声学意义，可以获得某些重要的语音特性（如共振峰频率和带宽等） 。同时，语音的感知过程与人类听觉系统具有频谱分析功能是密切相关的。因此，对语音信号进行频谱分析，是认识语音信号和处理语音信号的重要方法。然而，语音波是一个非平稳过程，因此适用于周期、瞬变或平稳随机信号的标准傅里叶变换不能用来直接表示语音信号。对语音处理来说，短时分析的方法是有效
10、的解决途径。由于语音信号的特性是随时间缓慢变化的，因而可以假设它在一短段时间内保持不变。短时分析方法应用于傅里叶分析就是短时傅里叶变换（STFT） ，即有限长度的傅里叶变换；相应的频谱称为“短时谱” 。语音信号的短时谱分析是以傅里叶变换为核心的，其特征是频谱包络与频谱微细结构以乘积的方式混合在一起；另一方面是可以 FFT 进行高速处理。短时傅里叶分析是分析缓慢时变频谱的一种简便方法，是用稳态分析方法处理非平稳信号的一种方法，在语音处理中是一个非常重要的工具。短时傅里叶变换最重要-范文最新推荐-11 / 11的应用是语音分析——合成系统，因为由短时傅里叶变换可以精确地恢复语音波形。2.2 有限离散傅里叶变换离散傅里叶变换（Discrete Fourier Transform，缩写为 DFT） ，是对信号进行数字频谱分析及实现滤波的基本方法。其过程主要是将信号的时域采样变换为其 DTFT的频域采样。离散傅里叶变换在频谱分析、数字通信、语音信号分析、图像处理、声
