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语音信号处理基础(三)
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语音信号处理基础(三)语音采集与读写1.语音信号的特点2.语音信号采集的基本原理3.基于MATLAB的语音信号采集与读写4.实例
有关语音信号处理的发展请阅读前两篇博客
语音信号处理基础（一）
语音信号处理基础（二）
语音采集与读写
通过对大量语音信号的观察和分析发现,语音信号主要有下面两个特点 1.语音信号的特点(1) 在频域内,语音信号的频谱分量主要集中在300-3400Hz的范围内。 利用这个特点,可以用一个防混叠的带通滤波器将此范围内的语音信号频率分出,然后按8kHz的采样 (2) 在时域内,语音信号具有“短时性”的特点 即在总体上,语音信号的特征是随着时间而变化的，但在一段较短时间间隔内，语音信号保持平稳。在浊音段表现出周期信号的特征，在轻音端表现出随机噪声的特征 2.语音信号采集的基本原理将模拟信号变为数字信号，必须经过采样和量化，得到时间和幅度上均为离散的数字信号语音。采样时， 采样频率必须以高于受测信号的最高频率两倍以上的速度进行取样,才能正确地重建信号。 3.基于MATLAB的语音信号采集与读写（1）wavrecord()函数：用来录制语音和音频信号。 基本语法： y=waverecord（n，Fs，ch，'dtype'）n为采样点数，Fs为采样频率，ch为音频设备通道数（1或2表示单声道或立体声）'dtype’表示指定数据类型来记录声音 例如：speech = wavrecord(16000, 8000, 1, ‘double’); 采样的样点放入speech变量中，16000是要采样的点数，8000是采样率 1表示是单声道信号，‘double’ Fs=11025;%采样率为11025Hz y=wavrecord(Fs*5,Fs,'int16');%录制5s的数据 wavplay(y,Fs); %播放录制的音频（2）wavwrite()函数：写入wav声音文件 注意：在新版本的matlab中不再使用wavwrite，推荐使用audiowrite 函数语法 wavwrite(y,filename)将保存在变量y的数据,保存到wav文件filename中，默认的采样率为8000Hz，采样位数为16位，y的各列为各个通道，因此立体声数据是两列的矩阵 wavwrite(y,Fs,N,filename)按给定的采样率Fs和采样位数N，将保存在变量y的数指保存到war文件filename中，N可选值为8，16，24及32。输人的数据范围：y的垢管范周与采样位数N以及y的数据类型有关 （3）wavread()函数：读取声音文件 注意：在新版本的matlab中不再使用wavread，推荐使用audioread 函数语法 y =wavread（filename）载人由filename字符串指定的wav文件，y为返回采样点的数据，若文件名filename不包含扩展名，wavread函数特添加.wav扩展名。 [y,Fs]=wavread（fiename）返回文件的采样率Fs（Hz）. [y,Fs,nbits]=wavread（filename）返回每次采样的位数nbits（位）. [y,Fs,nbits,opts]= wavread（filename）返回包含wav文件额外信息的结构体opts，opts具体的字段与文件有关。 opts典型的两个字段为fmt和info，外别代表声音格式信息和描述标题作者等信息的文本。 load handel.mat %载人MATLAB自带的示例音频数据文件 hfile ='Data_waveread，wav';%准备写的音额数据文件 wavwrite(y,Fs,hfile); %将y以Fs采样率写到文件中 clear y Fs %清除载入的y以及Fs [y,Fs,nbits]= wavread(hfile);%从声音文件中载入数据， %y为从声音文件载入的数据， %Fs为采样率，nbits为采样使用的位数。 sound(y,Fs); %播放声音 pause(4) %暂停4s，与后面的声音分隔开运行结果 播放起~哈利路亚 （4）wavplay()函数：在基于pc的音频输出设备上播放录制的音频 函数语法 wavplay(y,Fs)在基于PC的音频输出设备上,播放保存在向量y中的音频信号。Fs是采样率(Hz)。默认的Fs为11025 Hz wavplay支持单通道或双通道(立体声)的音频信号。播放立体声，y必须为两列的矩阵 wavplay(y,Fs,mode)指定在命令行下如何交互播放音频。 mnde的可选值为’syne’（默认）：直到声音播放结束才返回到命令窗口； 当音频正在播放时，以async模式再次调用wavplay,wavplay将阻塞命令行直至上一个播放结束 load chirp; %载入chip.mat到y和Fs y1=y;Fs1 =Fs; %备份y和Fs变量到y1和Fsl load gong; %载人gong.mat到y和Fs中 wavplay(y1,Fs1,'asyne') %播放chirp文件中的音频 wavplay(y,Fs) %上述文件播放完后,才播放gong文件的音额 4.实例自行录制一段语音,并存储为wa文件。要求:存储为way文件时,分别以采样频率、2倍采样频率和1/2采样频率存为三个wav文件,并将plot函数结合 subplot函数在一幅图上显示3个波形。横轴和纵轴带有标注。横轴的单位为秒(s),纵轴显示的为归一化后的数值。 实现代码 %自行录制一段语音,并存储为wa文件。 %要求:分别以采样频率、2倍采样频率和1/2采样频率存为三个wav文件, %并将plot函数结合 subplot函数在一幅图上显示3个波形。 %横轴和纵轴带有标注。横轴的单位为秒(s),纵轴显示的为归一化后的数值。 Fs=8000; %采样频率 duration=2; %时间长度 n=duration*Fs; %采样点数 t=(1:n)/Fs; %采样时间 load handel.mat %载入MATLAB自带的示例音频数据文件 hfile='Data_waveread.wav'; %准备写的音频数据samples=[1,n]; %读取样本数 [y,Fs]=audioread('hfile.wav',samples); ymax=max(abs(y)); %归一化 y=y/ymax; audiowrite('original.wav',y,Fs); %将原采样频率得到的音频存为original.wav audiowrite('halfsam.wav',y,Fs/2); %将1/2倍采样频率得到的音频存为halfsam.wav audiowrite('doublesam.wav',y,Fs*2);%将2倍采样频率得到的音频存为doublesam.wav [y1,Fsl]= audioread('halfsam.wav');% 读取halfsam.wav文件 t1=(1:length(y1))/Fsl; %计算时间t1 [y2,Fs2]= audioread('doublesam.wav');% 读取doublesam.wav文件 t2=(1:length(y2))/Fs2; %计算时间t2 subplot(311) %作以原采样率采样的音频时间幅值波形图 axis([0 3 -1 1]); %设定x轴与y轴的显示范围 plot(t,y); xlabel('时间/s'); ylabel('幅度'); title('(a)初始采样率'); subplot(312) %作以1/2倍采样率采样的音频时间幅值波形图 axis([0 3 -1 1]); %设定x轴与y轴的显示范围 plot(t1,y1); xlabel('时间/s'); ylabel('幅度'); title('(b)1/2采样率'); subplot(313) %作以2倍采样率采样的音频时间幅值波形图 axis([0 3 -1 1]); %设定x轴与y轴的显示范围 plot(t2,y2); xlabel('时间/s'); ylabel('幅度'); title('(c)2倍采样率');运行结果 原本2秒就能播放完的音频，以1/2采样频率采样后，需要4秒播才能放完。以2倍采样频率采样后，只需要1秒就播放完 为了能更好的感受以不同采样频率采样以后，语音信号的效果不同，编写代码测试试听三个音频文件 sound()函数：播放.wav等音频格式文件 语法 sound（filename，Fs）以频率值Fs，播放音频文件 实现代码 %倾听以三个不同采样率得到的音频文件 Fs=8000; %采样频率 duration=2; %时间长度 n=duration*Fs; %采样点数 t=(1:n)/Fs; %采样时间 load handel.mat %载入MATLAB自带的示例音频数据文件 hfile='Data_waveread.wav'; %准备写的音频数据 samples=[1,n]; %读取样本数 [y,Fs]=audioread('hfile.wav',samples); ymax=max(abs(y)); %归一化 y=y/ymax; audiowrite('original.wav',y,Fs); %将原采样频率得到的音频存为original audiowrite('halfsam.wav',y,Fs/2); %将1/2采样频率得到的音频存为halfsam audiowrite('doublesam.wav',y,Fs*2);%将2倍采样频率得到的音频存为doublesam [y1,Fs1]= audioread('halfsam.wav');% 读取halfsam.wav文件 [y2,Fs2]= audioread('doublesam.wav');% 读取doublesam.wav文件 sound(y,Fs); %播放以初始采样率采样后的声音 pause(4) %暂停4s，与后面的声音分开 sound(y1,Fs1); %播放以1/2倍采样率采样后的声音 pause(4) %暂停4s，与后面的声音分开 sound(y2,Fs2); %播放以2倍采样率采样后的声音运行结果 以1/2原始采样频率得到的音频相比以初始采样频率得到的音频慢放 以2倍原始采样频率得到的音频相比以初始采样频率得到的音频快放 |
观察结果 分别以采样频率、2倍采样频率和1/2采样频率存为三个wav文件，发现它的波形一致。【本文地址】
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