基于MATLAB的语谱图的分析研究.doc

【基于MATLAB的语谱图分析研究】 语谱图是一种重要的语音分析工具，它通过将语音信号在时间和频率上的变化可视化，为理解语音信号的结构提供了直观的方式。在本研究中，学生孙春甫在导师张学智和白燕燕的指导下，探讨了如何使用MATLAB进行语谱图的分析，这在通信工程领域具有重要意义，特别是在语音识别、合成和编码等应用中。 在设计论文中，首先介绍了语谱图的基础概念。语音信号是非平稳信号，因此需要采用短时傅里叶变换（Short-Time Fourier Transform, STFT）来捕捉其瞬时频率特性。STFT将长语音信号划分为小段，对每一帧进行傅里叶变换，从而得到随时间变化的频谱信息。在MATLAB中，数字信号处理工具箱提供了实现这一过程的函数。 论文的技术指标中，语音信号以单声道8kHz的采样频率进行录制，帧长和帧移均为400样本，使用汉宁窗（Hanning Window）对512个采样点进行窗函数处理，确保信号的平滑过渡。在10到30毫秒内，使用256点的傅里叶变换进行频谱分析，以获取精细的频率信息。 研究过程中，设计者逐步推进，从选题、查阅资料到编程实现，历经多周的时间。在前四周，主要完成选题、资料收集和方案确定。接下来的五到九周，深入研究语音的时域、频域和倒谱域分析，编写MATLAB代码实现图形显示。在第十到十五周，重点在于实现语谱图，并撰写论文。对论文进行修改和完善，准备毕业答辩。 论文工作量要求包括1-2万字的论文字数、3-5千字的外文翻译以及20篇参考文献。通过MATLAB的语音工具箱，可以实现语音的实时分析，生成语谱图，并进行谐波跟踪研究，以判断不同声音素材的音乐性。 MATLAB中的语谱图显示原理涉及伪彩色映射，即根据信号的能量分布将灰度图像转换为多彩图像，提高视觉效果。MATLAB提供了丰富的函数库支持这一过程，包括用于信号处理、图形绘制和颜色映射的函数。通过实例程序和实验结果，作者详细阐述了如何在MATLAB环境中实现这一过程，对于通信工程的学生和研究人员来说，具有很高的学习价值和实践指导意义。 这篇论文详细探讨了基于MATLAB的语谱图分析技术，从理论到实践，涵盖了语音信号处理的关键步骤，对于理解语音信号的特性，以及在实际应用中如何使用MATLAB进行分析，提供了宝贵的参考资料。