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MATLAB中进行语音信号分析

web 2025/8/20 22:06:35

在MATLAB中进行语音信号分析是一个涉及多个步骤的过程，包括时域和频域分析、加窗、降噪滤波、端点检测以及特征提取等。

1. 加载和预览语音信号

首先，你需要加载一个语音信号文件。MATLAB支持多种音频文件格式，如.wav。

[y, fs] = audioread('your_audio_file.wav'); % 加载音频文件
t = (1:length(y))/fs; % 时间向量
plot(t, y); % 绘制时域波形
title('原始语音信号');
xlabel('时间 (秒)');
ylabel('幅度');

2. 加窗

加窗是为了避免信号处理中的频谱泄漏。常用的窗函数有汉明窗、汉宁窗等。

window = hamming(length(y)); % 创建汉明窗
y_windowed = y .* window; % 应用窗函数

3. 降噪滤波

降噪通常使用带通滤波器来去除语音信号中不需要的频率成分。

[b, a] = butter(4, [300 3400]/(fs/2), 'bandpass'); % 设计带通滤波器
y_filtered = filter(b, a, y_windowed); % 应用滤波器

4. 端点检测

端点检测用于确定语音信号的有效部分，去除静音部分。

level = 0.02 * max(abs(y_filtered)); % 设置静音阈值voiced = abs(y_filtered) > level; % 检测语音段[start, end] = find语音段(voiced, 1, 'first', 'last'); % 找到语音段的起始和结束y_speech = y_filtered(start:end); % 提取语音段

5. 时域特征提取

时域特征包括零交叉率、过零率、能量、平均幅度等。

zero_crossings = sum(diff(sign(y_speech)) ~= 0); % 计算零交叉率
energy = sum(y_speech.^2); % 计算能量
mean_amplitude = mean(abs(y_speech)); % 计算平均幅度

6. 频域特征提取

频域特征通常通过傅里叶变换来提取，如频谱、功率谱密度等。

Y = fft(y_speech); % 计算傅里叶变换
f = (0:length(Y)-1)*(fs/length(Y)); % 频率向量
magnitude = abs(Y)/length(y_speech); % 计算幅度谱
power_spectrum = magnitude.^2; % 计算功率谱figure;
subplot(2, 1, 1);
plot(f, magnitude);
title('幅度谱');
xlabel('频率 (Hz)');
ylabel('幅度');subplot(2, 1, 2);
plot(f, power_spectrum);
title('功率谱');
xlabel('频率 (Hz)');
ylabel('功率');