语音信号处理实验2语音信号的频域特性.pdf

实验二语音信号的频域特性一、实验目的（1） 结合汉语语音信号的各类音素和复元音的特点分析其频域性质；（2） 熟悉语音信号的各类音素和复元音的频域参数；（3） 熟悉声音编辑软件PRAAT 的简单使用和操作二、实验任务（1） 在微机上运用 PRAAT 软件绘出语音信号的频域特性（2） 根据 PRAAT 软件给出的频域特性及参数，总结其规律三、实验设备实验所需器材见表1.1 表1.1 实验所需软件和硬件项目型号数量备注计算机C1， 3G CPU， 128MBRAM ， 40GB HD 1 实验室PRAAT软件PRAAT 1 网上语音信号库包含汉语语音音节和短语的语音库1 学生自备四、实验方法（1）实验原理教材上第四章中4.5 语谱图 p54—55的内容2）实验步骤步骤 1：打开 PRAAT 软件的窗口；步骤 2：在 Praat Objects窗口下，读取所要分析的语音信号；步骤 3：点击 edit 运行程序，分析频域特性和相应的参数：基频、共振峰等；步骤 4：分别得到宽带语谱图和窄带语谱图，分析其不同之处；步骤 5：更换不同的汉语音节和短语，继续执行步骤4，直到对所有音素完成时频分析五、实验预习要求（1） 了解 PRAAT 软件对语音信号处理的功能；（2） 预习本实验原理和内容。

六、思考题1. 观察语音信号的频域特点，总结其规律答：不同的浊音，其共振峰的数值都不一样清音的频谱比较平坦2. 总结清音 /b/p/m/f/d/t/n/l/g/k/h/j/q/x/z/c/s/zh/ch/sh/r/共 21 个的语谱图的规律，给出辅音的能量集中区；答：清音段幅度小， 其能量集中于高频段，语谱图没有明显的周期规律，波动变化较小浊音段幅度较大，其能量集中于低频段3. 总结浊音 /a/o/e/i/u/ü/ao/ai/ei/ou/ie /an/en/in/ang/eng/ong/ing/共 18 个的语谱图的规律，提取这 18 个浊音的基频、前三个共振峰频率和共振峰处的功率（dB） ；a 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 757.2 1388 3108 124.6 功率 (dB) 74.3 72.1 54.9 o 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 581.8 1038 3108 120.9 功率 (dB) 77.0 78.2 31.3 e 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 476.6 1248 3000 124 功率 (dB) 74.2 71.2 44.1 i 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 371.3 2625 3494 125.3 功率 (dB) 75.8 71.3 36.5 u 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 687 2722 3494 123.3 功率 (dB) 75.3 70.2 45.2 ü基频（ Hz）共振峰 (Hz) 231 2371 3283 124.1 功率 (dB) 76.8 66.7 54.1 ao 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 789 2637 3095 125.1 功率 (dB) 76.87 70.64 41.9 ai 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 810 2553 3464 127.2 功率 (dB) 75.7 70.9 36.0 ei 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 278.8 2487 3010 123.1 功率 (dB) 75.7 75.9 45.8 ou 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 336.0 1689 3093 122.1 功率 (dB) 75.7 66.8 46.9 ie 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 241.4 2228 3487 120.1 功率 (dB) 75.3 70.2 45.8 an 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 681.1 1765 3073 128.3 功率 (dB) 75.1 65.5 36.4 en 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 283.3 1817 3029 128.3 功率 (dB) 74.8 65.0 35.3 in 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 230.1 2580 3038 130.1 功率 (dB) 74.7 70.2 45.2 ang 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 821 2073 3383 129.1 功率 (dB) 76.3 75.7 47.0 eng 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 382.7 2011 3080 130.1 功率 (dB) 75.4 71.0 36.9 ong 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 444.6 2520 1019 131.2 功率 (dB) 76.3 66.6 36.6 ing 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 211.0 2711 3396 135.1 功率 (dB) 74.3 74.4 35.9 4. /r/、/m/、 /n/、 /l/ 从这几个音素的的基频、共振峰频率和共振峰处的功率（dB） ；r 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 734 1338 3114 127.3 功率 (dB) 74.1 64.0 44.1 m 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 450 980 3291 130.2 功率 (dB) 77.3 67.1 47.7 n 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 379.5 1161 3256 130.5 功率 (dB) 77.0 66.8 37.0 l 基频（ Hz）共振峰 (Hz) 486 1303 3143 127 功率 (dB) 73.6 53.2 32.6 5. 分析宽带语谱图和窄带语谱图的不同之处，请解释原因；宽带语谱图的时域分辨率高、可以看见语谱图上的纵的线条；窄带语谱图的频域分辨率高、语谱图上横的线条明显。

窄带语谱图可以清晰的显示谐波的结构，反映基频的时变过程；宽带语谱图能清晰的显示共振峰结构，和语谱包络，能反映频谱的快速时变过程由于宽带语谱图窗长较小，在短时傅氏变换后的频谱中，主瓣和旁瓣的宽度大，与原始语音信号卷积后导致信号频谱曲线更平滑，导致语音信号的基频变化不明显，但也突出了共振峰的变化； 窄带语谱图窗长较大，在变化后的主旁瓣宽度小，与信号卷积后的波形毛刺更多，导致无法识别共振峰的变化，但也突出了信号的基频特性6. 对语音加的是不同的窗函数：例如方窗、Hamming 窗等，试分析Hamming 窗与方窗对频谱的影响Hamming 窗主瓣加宽并降低，旁瓣则显著减小，衰减速度慢，Hamming 主瓣加宽，相当于分析带宽加宽，频率分辨力下降加汉明窗后，信号的细节保留较好，加方窗后细节保留就差，但毛刺少。