第二章语谱图分析ppt课件

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1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确13.6 语音信号的语音信号的 语谱图分析语谱图分析3.6.1 语谱图分析语谱图分析3.6.2 语音信号特性分析语音信号特性分析在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2一段语音的时域波形及其语谱图一段语音的时域波形及其语谱图语音时域波形语音时域波形对应的语谱图对应的语谱图3.6.1 语谱图分析语谱图分析在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3语谱图语

2、谱图o语音的时域分析和频域分析是语音分析的两种重要方法。语音的时域分析和频域分析是语音分析的两种重要方法。但是这两种方法均有局限性：但是这两种方法均有局限性：n时域分析对语音信号的频率特性没有直观的了解；时域分析对语音信号的频率特性没有直观的了解；n特性中又没有语音信号随时间的变化关系。特性中又没有语音信号随时间的变化关系。o因此人们致力于研究语音的时频分析特性，把和时序相关因此人们致力于研究语音的时频分析特性，把和时序相关的傅里叶分析的显示图形称为语谱图。的傅里叶分析的显示图形称为语谱图。o语谱图在语谱图在19411941年由贝尔实验室研究人员发明，它试图用三年由贝尔实验室研究人员发明，它试

3、图用三维的方式显示语音频谱特性，维的方式显示语音频谱特性，纵轴表示频率，横轴表示纵轴表示频率，横轴表示时间，颜色的深浅表示特定频带的能量大小，语谱图的发时间，颜色的深浅表示特定频带的能量大小，语谱图的发明是语音研究的一个里程碑，它将语音的许多特征直观的明是语音研究的一个里程碑，它将语音的许多特征直观的呈现出来。呈现出来。o语谱图中显示了大量的与语音的语句特性有关的信息，它语谱图中显示了大量的与语音的语句特性有关的信息，它综合了频谱图和时域波形的特点，明显地显示出语音频谱综合了频谱图和时域波形的特点，明显地显示出语音频谱随时间的变化情况，或者说是一种动态的频谱。随时间的变化情况，或者说是一种动态

4、的频谱。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确4语谱图产生流程语音录制数据读入程序信号分帧加窗能量密度谱计算功率谱伪彩色显示语谱图显示在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确5一、语谱图的分类o语谱图分为宽带语谱图和窄带语谱图两种。语谱图分为宽带语谱图和窄带语谱图两种。o宽带语谱图：带宽约为宽带语谱图：带宽约为300Hz，具有良好的时，具有良好的时间分辨率，但是频率分辨率较差；间分辨率，但是频率分辨率较差；n宽带语谱图能给出语音的共振峰频率及清辅宽带语谱图能

5、给出语音的共振峰频率及清辅音的能量汇集区，在语谱图里共振峰呈现为音的能量汇集区，在语谱图里共振峰呈现为黑色的条纹。黑色的条纹。o窄带语谱图：带宽约为窄带语谱图：带宽约为45Hz,具有良好的频率具有良好的频率分辨率，但是时间分辨率较差。分辨率，但是时间分辨率较差。n有利于显示基音频率及其各次谐波，不利于有利于显示基音频率及其各次谐波，不利于观察共振峰的变化。观察共振峰的变化。o在不同的语谱图上所表现的语音特征也不同。在不同的语谱图上所表现的语音特征也不同。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确6二、宽带语谱图的典型谱型o宽带语

6、谱图的典型谱型：宽带语谱图的典型谱型：n宽横杠（宽横杠（Bar）：代表元音的共振峰位置，表现为：代表元音的共振峰位置，表现为图中与水平时间轴平行的较宽的黑杠，不同元音的图中与水平时间轴平行的较宽的黑杠，不同元音的共振峰位置不同，根据宽带语谱图上各横杠的位置共振峰位置不同，根据宽带语谱图上各横杠的位置可以区分不同的元音，不同人发音的第一共振峰位可以区分不同的元音，不同人发音的第一共振峰位置会不同，但其分布结构是相似的。置会不同，但其分布结构是相似的。n竖直条竖直条（spike）代表塞音（）代表塞音（b,d,g,p,t,k）或塞）或塞擦音（擦音（z,zh,j,c,ch,q）,表现为图中与垂直频率轴

7、表现为图中与垂直频率轴平行的较宽的黑条，在时间上持续时间很短，在频平行的较宽的黑条，在时间上持续时间很短，在频率轴上集中区位置随不同的辅音而不同率轴上集中区位置随不同的辅音而不同n摩擦乱纹摩擦乱纹（fill）:代表摩擦音（代表摩擦音（s,sh,x,f,h）或者）或者送气音的送气部分，表现为图中无规则的乱纹。送气音的送气部分，表现为图中无规则的乱纹。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确7三、窄带语谱图的典型谱型o窄横条：代表元音的基音频率及各次谐波，表现为图中与水平轴平行的线条，窄横条在频率轴的位置对应了音高频率值，随时间轴

8、的曲折、升降变化代表了音高变化的模式o无声间隙段：对应于语音的停顿间隙，在图中表现为空白区，在两种语谱图中都存在。这种反映语音信号动态频谱特性的时频图在语音这种反映语音信号动态频谱特性的时频图在语音分析中具有重要的实用价值，被称为分析中具有重要的实用价值，被称为“可视语言可视语言”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确8语谱图分析语谱图分析l语谱图中的花纹有横杠、乱纹和竖直条等l横杠是与时间轴平行的几条黑色带纹，它们是共振峰，从横杠对应的频率和带宽可以确定相应的共振峰频率和带宽l在一个语音段的语谱图中，有没有横杠出现是判断它

9、是否是浊音的重要标志。l竖直条（又叫冲直条）是语谱图中出现与时间轴垂直的一条窄黑条。l每个竖直条相当于一个基音，条纹的起点相当于声门脉冲的起点，条纹之间的距离表示基音。条纹越密表示基音频率越高。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确9在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确10Every salt breeze comes form the seaWide bandnarrowband在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯

10、度，由浅入深，所提出的问题也很明确11Matlab 命令：命令：specgramlWideband spectrogram：给出共振峰频率给出共振峰频率lNarrowband spectrogram：基音周期及其谐波：基音周期及其谐波 specgram computes the windowed discrete-specgram computes the windowed discrete-time Fourier transform of a signal using a time Fourier transform of a signal using a sliding window.T

11、he spectrogram is the sliding window.The spectrogram is the magnitude of this function.magnitude of this function.在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确12在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确13在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确14010203040506070010

12、02003004005006000102030405060700100200300400500600N=1024 hamming window 幅度谱幅度谱 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确15010203040506070020040060080010001200010203040506070020040060080010001200N=2048 hamming window 幅度谱幅度谱 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确16 欢迎使用微软中

13、国研究院中文语音合成系统欢迎使用微软中国研究院中文语音合成系统的时域波形和语谱图的时域波形和语谱图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确17在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确18宽带语谱图：“毕业”语谱图语谱图因其不同的黑白程度，形成不同的花纹，被称作“声纹”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确19“旷课旷课”语谱图语谱图v从语谱图上可以看出语音的音调变化，蓝色的就是音调从语谱图上

14、可以看出语音的音调变化，蓝色的就是音调在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确20“曼谷”语谱图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确21“受用”语谱图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确22语谱图分析特点：（特点：（1）窗长短，可以获得较高）窗长短，可以获得较高的时间分辨率；（的时间分辨率；（2）功率谱的谐波）功率谱的谐波结构在频率轴方向被平滑掉了，谐波结构在频率轴方向被平滑掉了，谐波

15、间隙被填平了，因此在频域看不出基间隙被填平了，因此在频域看不出基音频率和频谱的谐波形式结构，但可音频率和频谱的谐波形式结构，但可以明显的看成共振峰结构和语谱包络以明显的看成共振峰结构和语谱包络（3）时间分辨率高，可以清楚的看）时间分辨率高，可以清楚的看到浊音共振峰时变过程到浊音共振峰时变过程“你好你好”宽带宽带语谱图灰度显示语谱图灰度显示图图“你好你好”窄带窄带语谱图灰度显示图语谱图灰度显示图特点：（特点：（1）窗长长，可以）窗长长，可以获得较高的频率分辨率。获得较高的频率分辨率。（2）滤波器的带宽能在浊）滤波器的带宽能在浊音区分辨出每个谐波。（音区分辨出每个谐波。（3）语谱的谐波形式的结构在

16、频语谱的谐波形式的结构在频率方向清晰可见，并能看到率方向清晰可见，并能看到基音频率的时变过程。基音频率的时变过程。N=256N=2048在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确23语谱图识别语谱图识别在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确24瀑布瀑布 语谱图（语谱图（SPECTROGRAM）时间、频率、幅值三维坐标，时间、频率、幅值三维坐标，频谱帧随时间频谱帧随时间变化变化在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深

17、，所提出的问题也很明确25彩色语谱图彩色语谱图发“ah.”时的单元音/a/发“eye”时的双元音/ai/发音“real”发音“mean”在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确26同一个人的语谱图同一个人的语谱图5个不同发音者发音个不同发音者发音“0”的语谱图的语谱图不同的讲话者不同的讲话者的语谱图具有的语谱图具有不同的不同的“声声纹纹”。据此可。据此可以区别说话人，以区别说话人，这与不同的人这与不同的人有不同的指纹，有不同的指纹，根据指纹可以根据指纹可以区别不同的人区别不同的人是一个道理。是一个道理。在整堂课的教学中，刘教师

18、总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确27话者话者1发音发音“0”的结果的结果话者话者1另一次发音另一次发音“0”的结果的结果在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确28话者话者1发音发音“0”的结果的结果话者话者2发音发音“0”的结果的结果在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确293.6.2 语音信号特性分析一首歌曲的截取语音段一首歌曲的截取语音段在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具

19、有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确303.6.2 语音信号特性分析v语音信号的特性主要指它的声学特性、语音信号的时域波形和频谱特性以及语音信号的统计特性。v关于声学特性前面已做了介绍，下面主要分析它的时域波形和频谱特性。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确31汉语拼音汉语拼音“sou ke”的时间波的时间波形形在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确32元音元音ou的频谱图的频谱图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有

20、一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确33语音特性分析实例：Ten above in suburbs 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确34在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确35在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确36在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确37在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学

21、习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确38在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确39辅音s的频谱 在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确40语音波形及特性语音波形及特性 女声女声“他去无锡市他去无锡市”的时域波形图的时域波形图在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确41对上段语音信号的分析：对上段语音信号的分析：v这段语音的频率带宽为300-3400Hzv横轴为时间，纵轴为语音的幅度。v采样频率为8kHz，持续时间为4s。v时间轴压缩很短，只能看清该段语音的轮廓，无法辨识语音波形的具体细节。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确42女声“他去无锡市”的时域波形展开图 他去无锡市