《声音的时域频域分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《声音的时域频域分析（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、语音信号的分辨与处理语音信号的分辨与处理陈威陈威 29013090292901309029唐浩月唐浩月 2900310101329003101013 1. 人体发音与听觉3.不同频率采样的声音效果2. 不同声的区别与分析4.扩展清音与浊音的分辨 人体发声与听觉1. 人体的发声与听觉1.A 发音机理空气由肺进入喉部，经过声带进入声道，最后由嘴辐射出声波，就形成了语音。声门以左称为“称为声门子系统”，负产生激励振动；右边为“声道系统”和“辐射系统”。当发性质不同的语音时，激励 和声道的情况是不同 的，对应的模型也 是不同的。声带因流过的空气有紧绷变得张弛时，可模拟为声带因流过的空气有紧绷变得张弛时
2、，可模拟为周期性的开启与闭合，使得声门产生一个准周期周期性的开启与闭合，使得声门产生一个准周期脉冲状的空气流，再由嘴唇辐射出声波，即为浊脉冲状的空气流，再由嘴唇辐射出声波，即为浊音语音。声带越短，厚度越薄，浊音的基因频率音语音。声带越短，厚度越薄，浊音的基因频率也就越高，听觉上俗称音调越高。因此，基因频也就越高，听觉上俗称音调越高。因此，基因频率是由声带张开闭合的周期所决定的。在生命科率是由声带张开闭合的周期所决定的。在生命科学导论中曾经学过，男性基因频率一般为学导论中曾经学过，男性基因频率一般为5025050250HzHz，女性为，女性为100500Hz100500Hz。若空气流经声带时，声
3、带为完全舒展开的，声道将会形成一个狭隘的通道形成湍急的空气流，发出摩擦清音；或是完全闭合，在气流达到开启点后快速释放，经声道形成爆破清音。B 浊音与清音C 语音听觉机理人的听觉器官分为三个部分：外耳，中耳，内耳（如图）。外耳由耳廓，耳壳，外耳道组成，由于收集声音，辨别声源。中耳的主要功能是改变 增益，对外耳和内耳进行匹配阻抗。内耳是由前庭，耳蜗构成的复杂体系，将复杂的声音信号分解成各种频率的分量，由基底膜的振动由神经传给大脑。 响度响度 频率和强度及的函数，通常用响度（单位为频率和强度及的函数，通常用响度（单位为宋）和响度级（单位为方）来表示。人耳刚刚可以听宋）和响度级（单位为方）来表示。人耳
4、刚刚可以听到的声音强度称为到的声音强度称为“听阀听阀”，此时的响度级定义为零，此时的响度级定义为零方。测量表明听阀是随着频率而变化的，通常认为方。测量表明听阀是随着频率而变化的，通常认为1KHZ1KHZ纯音听阀值为零方，其声强为纯音听阀值为零方，其声强为 。同理，开始令人耳感到不适的阀值为同理，开始令人耳感到不适的阀值为“痛阀痛阀”，测试，测试表明，表明，1KHZ1KHZ的纯音声强级大于的纯音声强级大于120dB120dB时，达到痛阀，时，达到痛阀，即声强为即声强为 。可见人耳听觉范围相差。可见人耳听觉范围相差 。音高音高 音高也称基音，物理单位为赫兹，主观感觉音高也称基音，物理单位为赫兹，主
5、观感觉的音高单位为的音高单位为“美美”（MelMel）。当声强级为）。当声强级为40dB40dB，频率为频率为1kHZ1kHZ时，设定音高为时，设定音高为10001000美。美。 音高与响度之间具有互为补充的关系，例如音高与响度之间具有互为补充的关系，例如可用频率补充声强使得人们感觉像度相同，也可用可用频率补充声强使得人们感觉像度相同，也可用声强补充频率使得人们感觉音高相同。声强补充频率使得人们感觉音高相同。D 语音感知的几个重要概念 不同声音的区别与分析不同声音的区别与分析2. 语种languages 性别sex声音类型声音类型The kinds of voiceThe kinds of v
6、oice笛子笛子fluteflute钢琴钢琴pianpiano o中文中文Chinese Chinese violinviolin小提琴小提琴英文英文English English 德文德文DeutschDeutsch男声男声malemale女声女声femalefemale 乐器instrument不同种类的声音分析不同种类的声音分析 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅度幅度幅度频率频率 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析频率频率频率频率时间时间 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅
7、度幅度幅度频率频率 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅度幅度幅度时间时间 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅度幅度幅度频率频率类型类型时域图时域图时域图时域图语谱图语谱图图1-1图图2-12-1图图3-13-1波形主要由占空比波形主要由占空比和响度决定，不同和响度决定，不同类型的声音时域图类型的声音时域图差别较大。乐器的差别较大。乐器的响度普遍高于人声，响度普遍高于人声，男生的响度略高于男生的响度略高于女生。女生。性别差异乐器差异语种差异频域图频域图频域图频域图不同类型的频域图差别不同类型的频域图差别较为明显。相对于人声，较为明显。相对于人声，乐器的频谱分布明显更乐器的
8、频谱分布明显更加广泛。男生的基音频加广泛。男生的基音频谱略低于女声，男声女谱略低于女声，男声女声的频谱均集中在声的频谱均集中在300300到到3400HZ3400HZ。 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析图1-3图1-2图图2-32-3图图2-22-2图图3-33-3语谱图可以在一张图语谱图可以在一张图上将时间和频率相关上将时间和频率相关联起来，对于单音研联起来，对于单音研究的研究有着重要的究的研究有着重要的意义，同时也可将语意义，同时也可将语音信号分为清音和浊音信号分为清音和浊音两类，分开进行单音两类，分开进行单独研究。独研究。图图3-23-2不同的采样频率不同的采样频率3. 不同的采
9、样频率不同的采样频率3.22050HZ22050HZ11025HZ11025HZ5000HZ5000HZ明显感觉音质变差，音量也感觉变小采样频率递增采样频率递增声音近乎无法分辨，音质音量均大幅降低随着采样频率的降低，我们发现无论是音质随着采样频率的降低，我们发现无论是音质还是音量都在逐渐降低，当把采样频率降至还是音量都在逐渐降低，当把采样频率降至5000HZ5000HZ时，声音已经近乎无法分辨。所以，时，声音已经近乎无法分辨。所以，合理的采样频率是音质的保证，又是对能量合理的采样频率是音质的保证，又是对能量的合理利用。在声音传输中，通过合理的采的合理利用。在声音传输中，通过合理的采样频率，即使
10、传输变得的容易而快捷，同时样频率，即使传输变得的容易而快捷，同时又保证音质不会失真，能量最大程度利用，又保证音质不会失真，能量最大程度利用，无疑是非常关键的。无疑是非常关键的。声音变嘈杂，可以感觉出音质变差 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅度幅度幅度频率频率 扩展扩展4.4. 扩展扩展清音与浊音的分辨清音与浊音的分辨4.4.采样采样分辨分辨传输传输乐器声音信号人体语音信号动物语音信号乐器声音信号人体语音信号动物语音信号 声控系统声控系统 由于发声时，清音与浊音的形成原理不同，它们每一帧所包含的能量与平均过零频率均不相同。我们通过对其短时平均能量的计算与短时过零频率的计算，可以大体上区分出浊音，清音与清音转浊音（或浊音转清音）。人体发声的浊清音分辨可以用于语音识别系统的精确化，乐器浊清音的分辨有利于再说电子音乐的制造中更加精确的调整发音。而对动物叫声中的清音浊音的研究则有利于把握动物的交流。 不同类型声音对比分析不同类型声音对比分析幅度幅度幅度幅度频率频率 发展前景语音信号自语音信号自动文摘技术动文摘技术语音训练与语音训练与校正技术校正技术V Volpolp技术技术基于语音信号的基于语音信号的感情处理研究感情处理研究基于语音的基于语音的信息检索信息检索语音信号语音信号处理技术处理技术完完THX
