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1、第27卷第2期电气电子教学学报Vol.27No.22005年4月JOURNALOFEEEApr.2005MATLAB在语音信号处理辅助教学中的应用张力a(深圳大学信息工程学院,广东深圳518060)摘要:本文将MATLAB语言引入语音信号处理教学中,以基音周期估计和端点检测为例,阐述了利用MATLAB语言编程的编程思想、程序的编写及实现。将语音信号处理过程编程开发成可执行的程序,生成可以执行的动画文件。可根据实际的分析需要改变其参数观察变化过程,有助于将语音信号处理中抽象的概念形象化,促进学生对其理论的深刻理解
2、。关键词:MATLAB;语音信号处理;基音周期估计;端点检测中图分类号:TN912;G642.423文献标识码:A文章编号:1008-0686(2005)02-0096-04ApplicationofMATLABintheAssistantTeachingofSpeechSignalPrcoessingZHANGLi(FacultyofInformationEngineering,ShenzhenUniversity,Shenzhen518060,China)Abstract:ThispaperadoptsMA
3、TLABsoftwareinteachingofthecourseofspeechsignalprocessing,introducesthedesignconsiderationandanimationofthepitchdetectionandendpointdetection,anddevelopsthespeechprocessingintoexecutiveprogram.Theseriesvisualwaveforms,whichobtainedbyexecutingtheprogram,cansi
4、mulatethespeechsignalprocessing.Animationcanhelptovisualizetheabstractconceptandgeteasyunderstandingofspeechsignalprocessingtheory.Keywords:MATLAB;speechsignalprocessing;pitchdetection;endpointdetection“语音信号处理”课程是我校电子工程专业、通信工程专业四年级的专业基础课,课程内容较多,涉及到1根据短时自相关函数
5、进行基音周期一些数学运算和公式推导,由于概念抽象,使得学生估计难以理解。因此,淡化理论的推导过程,使理论结果可视化,使概念直观化,将是帮助学生理解教学内容1.1基本原理的关键之一。基音周期是语音最重要的参数之一,根据加窗基于MATLAB平台,笔者将教学内容中一些语音来估计基音周期,在语音编码器、语音识别、说难以理解的要点或者抽象的概念用MATLAB语言话人识别等领域都很重要。由信号自相关函数的性开发成可执行的程序,并生成可执行的动画文件,可质可知,若原始信号是周期的,则其自相关函数也是以根据实际需要修改文件中的
6、参数来分析结果的动周期的,且自相关函数的周期就是原始信号的周期。态图形,能够精确、逼真地反映变化过程。本文以根由于浊音是周期信号,其自相关函数也呈现明据语音的短时自相关函数进行基音周期估计和根据显的周期性,且自相关函数的周期就是浊音的基音能量和过零率进行端点检测为例,对程序的开发过周期。浊音的自相关函数应在基音周期的整数倍位程进行详细介绍。置上取得极大值。清音接近于随机噪声,其短时自相收稿日期:2004-11-22;修回日期:2005-01-11作者简介:张力(1973-),女,山东莱西人。博士,讲师,主要从事
7、数字水印技术、语音信号处理等方面的研究工作。第27卷第2期张力:MATLAB在语音信号处理辅助教学中的应用97关函数不具有周期性。根据这个性质可以判断一个的基音周期的估计值。语音信号是清音还是浊音,还可以确定其基音周期。因为没有任何一种预测方法能够准确计算出所1.2估计方法及设计思想有的基音周期,但绝大多数的点是比较准确的,为此语音是典型的非平稳信号,但是在一个很短的需要对计算结果进行平滑处理,常用的对基音周期时间内可以认为其近似为平稳信号。因此计算自相轨迹的平滑有三种方法:中值滤波、线性滤波、组合关函数前要对
8、语音进行分段,分段最常用的方法是平滑。实验中可以自己选择采用哪种滤波方法。加窗。一般情况下用矩形窗,但是在本实验中可以自1.3程序实现过程己选择所用的窗。矩形窗函数可表示为基音周期估计过程完全由MATLAB语言编程10FNFN-1实现。编程过程如下:首先加载语音,并对其作预处w(n)=(1)0其它理(滤波和中心削波)和加窗(窗函数可选),计算加假设S(n)是原始语音,Sw(n)是加窗语
