语音信号线性预测分析的应用

《视频语音处理技术》

语音信号线性预测分析

学院名称： 计算机与信息工程学院 专业名称： 计算机科学与技术 年级班级：

姓 名：

学 号：

计算机与信息技术学院综合性、设计性实验报告

一、实验目的：

综合采用各种线性预测分析的方法，能够达到预测更为准确。要求掌握各种下列语音信号线性预测分析技术，提高学生数字语音信号处理的能力。利用MATLAB编程环境和强大的处理功能，实现语音信号线性预测。主要训练如下的项目从而获得线性预测的综合能力：

1、LPC方程的自相关解法。 2、LPC参数到LSP参数的转换。 3、LSP参数到LPC参数的转换。 4、LPC参数到ISP参数的转换。

二、实验仪器或设备：windowsXP下的Matlab编程环境 三、总体设计（设计原理、设计方案及流程等）

线性预测编码原理：利用过去的样值对新样值进行预测，然后将样值的实际值与其

预测值相减得到一个误差信号，显然误差信号的动态范围远小于原始语音信号的动态范围，对误差信号进行量化编码，可大大减少量化所需的比特数，使编码速率降低。

1.LPC方程的自相关解法

利用对称托普利兹(Toeplitz)矩阵的性质，自相关法求解可用Levinson-Durbin（莱

《视频语音处理技术》

语音信号线性预测分析

学院名称： 计算机与信息工程学院 专业名称： 计算机科学与技术 年级班级：

姓 名：

学 号：

计算机与信息技术学院综合性、设计性实验报告

一、实验目的：

综合采用各种线性预测分析的方法，能够达到预测更为准确。要求掌握各种下列语音信号线性预测分析技术，提高学生数字语音信号处理的能力。利用MATLAB编程环境和强大的处理功能，实现语音信号线性预测。主要训练如下的项目从而获得线性预测的综合能力：

1、LPC方程的自相关解法。 2、LPC参数到LSP参数的转换。 3、LSP参数到LPC参数的转换。 4、LPC参数到ISP参数的转换。

二、实验仪器或设备：windowsXP下的Matlab编程环境 三、总体设计（设计原理、设计方案及流程等）

线性预测编码原理：利用过去的样值对新样值进行预测，然后将样值的实际值与其

预测值相减得到一个误差信号，显然误差信号的动态范围远小于原始语音信号的动态范围，对误差信号进行量化编码，可大大减少量化所需的比特数，使编码速率降低。

1.LPC方程的自相关解法

利用对称托普利兹(Toeplitz)矩阵的性质，自相关法求解可用Levinson-Durbin（莱

语音信号非线性分析

【摘要】混沌是指在确定的非线性系统中出现的一种非常复杂的随机现象，近二十年来，混沌理论及其应用的研究引起了国际学术界的广泛关注，成为一个研究热点。本文介绍了基于混沌理论的语音信号非线性分析。概括语音信号非线性和混沌的依据；描述了语音信号混沌特性参量，包括Lyapunov指数和分形维；讨论运用Takens 嵌入定理于语音信号相空间重构时的研究议题，包括嵌入维数、时间延迟、噪声及滤波影响、预测时间及数据长度要求等。

【关键词】语音信号非线性混沌lyapunov指数

1 混沌学的发展

混沌是上世纪最重要的科学发现之一，被誉为继相对论和量子力学后的第三次物理学革命，它打破了确定性与随机性之间不可逾越的分界线，将经典力学研究推进到一个崭新的时代。

1963年，美国气象学家E.Lorenz在《大气科学》杂志上发表了“决定性的非周期流”的文章，指出在确定的气象预测数学模型中存在混沌现象，描述了混沌对“初始条件的敏感性”这一基本性态，即著名的“蝴蝶效应”，发现了混沌现象的第一个奇怪吸引子——Lorenz 吸引子[1]，Lorenz也因此成为“混沌学之父”。

1975年，正在美国马里兰大学攻读博士学位的华人李天岩和他的导师J.Yorke联名发表了一篇震

语音信号非线性分析

【摘要】混沌是指在确定的非线性系统中出现的一种非常复杂的随机现象，近二十年来，混沌理论及其应用的研究引起了国际学术界的广泛关注，成为一个研究热点。本文介绍了基于混沌理论的语音信号非线性分析。概括语音信号非线性和混沌的依据；描述了语音信号混沌特性参量，包括Lyapunov指数和分形维；讨论运用Takens 嵌入定理于语音信号相空间重构时的研究议题，包括嵌入维数、时间延迟、噪声及滤波影响、预测时间及数据长度要求等。

【关键词】语音信号非线性混沌lyapunov指数

1 混沌学的发展

混沌是上世纪最重要的科学发现之一，被誉为继相对论和量子力学后的第三次物理学革命，它打破了确定性与随机性之间不可逾越的分界线，将经典力学研究推进到一个崭新的时代。

1963年，美国气象学家E.Lorenz在《大气科学》杂志上发表了“决定性的非周期流”的文章，指出在确定的气象预测数学模型中存在混沌现象，描述了混沌对“初始条件的敏感性”这一基本性态，即著名的“蝴蝶效应”，发现了混沌现象的第一个奇怪吸引子——Lorenz 吸引子[1]，Lorenz也因此成为“混沌学之父”。

1975年，正在美国马里兰大学攻读博士学位的华人李天岩和他的导师J.Yorke联名发表了一篇震

武汉理工大学《信息处理课综合训练与设计群》课程设计

课程设计任务书

学生姓名： 专业班级： 通信1103 指导教师： 许建霞 工作单位： 信息学院 题 目: 语音信号的盲分离 初始条件：Matlab软件、PC机

要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

设计任务

根据盲信号分离原理，用matlab采集两路以上的语音信号，选择合适的混合矩阵生成若干混合信号。选取合适的盲信号分离算法（如独立成分分析ICA等）进行训练学习，求出分离矩阵和分离后的语音信号。 设计要求

(1) 用matlab做出采样之后语音信号的时域和频域波形图

(2) 选择合适的混合矩阵，得到混合信号，并做出其时域波形和频谱图

(3) 采用混合声音信号进行训练学习，求出分离矩阵，编写出相应的确matlab代码。

(4) 用求出的分离矩阵从混合信号中分离出原语音信号，并画出各分离信号的时域波形和频谱图。 (5) 对结果进行对比分析。

时间安排：

设 计 内 容

生物医学信号处理大作业

题目：语音信号的滤波与频谱分析

学生姓名 学院名称 精密仪器与光电子工程 专 业 学 号

一、实验目的

语音信号的滤波与频谱分析

录制自己的一段语音：“天津大学精密仪器与光电子工程学院生物医学工程X班XXX, College of precision instrument and opto-electronics engineering, biomedical engineering”，时间控制在15秒到30秒左右；利用wavread函数读入语言信号，记住采样频率。

二、实验过程

（1）求原始语音信号的特征频带：可以分别对一定时间间隔内，求功率谱（傅里叶变换结果取模的平方）并画出功率谱。

（2）根据语音信号频谱特点，设计FIR或IIR滤波器，分别画出滤波器幅频和相频特性曲线。说明滤波器特性参数。用设计的滤波器对信号滤波，画出滤波后时域波形。用sound函数回放语音信号。

（3）求出特征频段语音信号随时间变化的曲线（每隔0.05秒求一次功率谱，连接成曲线）。

（4）选做：语谱图：横轴为时间，纵轴为频率，灰度值大小表示功率

基于MATLAB的语音信号时

域特征分析

指导老师：徐新老师

小组成员：2009301490097 麦薰尹 2009301490079 周颖颖

2009301490076 曾雪妮

2009301490068 杨林峰

一.实验要求

1 以波形和短时频谱的形式表示一个语音片段

2 用matlab 产生一个声谱图，然后将它和matlab中的 specgram.m文件进行比较以保证正确性

3对语音信号的时域波形进行分析，提取的特征参数主要有语音的短时能量，短时平均过零率，短时平均幅度，短时自相关函数等。

4*根据语音特征区分浊音和清音 语音分割，应用端点检测并给出简要结果比较

二． 实验结果与分析

1. 用wavread ( ) 函数加载一段语音信号，对其进行加窗处理，由于矩形窗的主瓣宽度小

（4*pi/N），具有较高的频率分辨率，旁瓣峰值大（-13.3dB），会导致泄漏现象；汉明窗的主瓣宽8*pi/N，旁瓣峰值低（-42.7dB），可以有效的克服泄漏现象，具有更平滑的低通

语音信号采样和频谱分析

一．实验目的

（1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵；

（2）了解MATLAB 对声音信号的处理指令；

（3）了解计算机存储信号的方式及语音信号的特点；

（4）加深对采样定理的理解；

（5）加深学生对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力。

二．实验内容

本实验利用MATLAB 指令录制一段语音信号，观察其时域波形并进行傅里叶变换，观察其频域的频谱。根据该信号的频谱构成，选择三种不同的采样频率重新录制该语音信号，并试听回放效果，进行比较，以验证采样定理，并了解MATLAB 对声音信号的处理指令，加深对采样定理的理解。

关键词：傅里叶变换 信号采样

三、实验原理

语音信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音而得的音频信号必须用计算机的声音编辑工具，先进行语音采样，然后利用了计算机上的A/D 转换器，将模拟的声音信号变成离散的量化了的数字信号量化和编码，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑和存储。语音信号输出时，量化了的数字信号又通过D/A 转换器，把保存起来的数字数据恢复成原来的模拟的语音信号。

（1）应用MATLAB 进行声音的录制 （2）应用MATL

语音信号采样和频谱分析

------电子091 黄辉 2009021106

一．实验目的

（1）掌握傅里叶变换的物理意义，深刻理解傅里叶变换的内涵；

（2）了解MATLAB对声音信号的处理指令；

（3）了解计算机存储信号的方式及语音信号的特点； （4）加深对采样定理的理解； （5）加深学生对信号分析工程应用的理解，拓展学生在信号分析领域的综合应用能力。

二．实验内容

本实验利用MATLAB指令录制一段语音信号，观察其时域波形并进行傅里叶变换，观察其频域的频谱。根据该信号的频谱构成，选择三种不同的采样频率重新录制该语音信号，并试听回放效果，进行比较，以验证采样定理，并了解MATLAB对声音信号的处理指令，加深对采样定理的理解。

关键词：傅里叶变换 信号采样

三、实验原理

语音信号是一种连续变化的模拟信号，而计算机只能处理和记录二进制的数字信号，因此，由自然音而得的音频信号必须用计算机的声音编辑工具，先进行语音采样，然后利用了计算机上的A/D转换器，将模拟的声音信号变成离散的量化了的数字信号量化和编码，变成二进制数据后才能送到计算机进行再编辑

27483语音信号处理大纲

南京理工大学编 （高纲号 0553）

Ⅰ、课程性质与设置目的要求

“语音与图象信号处理”是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为了培养和检验自学应考者信号处理的基本知识和基本技能而设置的一门专业课程，本课程分为两大部分，第一部分是语音信号处理，第二部分是数字图象处理。

语音信号处理是一门比较实用的电子工程的专业课程，语音是人类获取信息的重要来源和利用信息的重要手段。通过语言相互传递信息是人类最重要的基本功能之一。语言是人类特有的功能，它是创造和记载几千年人类文明史的根本手段，没有语言就没有今天的人类文明。语音是语言的声学表现，是相互传递信息的最重要的手段，是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。语音中除包含实际发音内容的语言信息外，还包括发音者是谁及喜怒哀乐等各种信息。在人类已构成的通信系统中，语音通信方式早已成为主要的信息传递途径之一，具有最方便和最快捷的特点。语言和语音也是人类进行思维的一种依托，它与人的智力活动密切相关，与文化和社会的进步紧密相连，具有最大的信息容量和最高的智力水平。语音信号处理是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门学科，它是一门新兴的学科，同时又