语音按宽带(帧长15ms)和 窄带(帧长40ms),hamming 窗,帧移50%,分别画出相应的LPC语谱图(帧移占帧长50%)。作为比较,同时给出对应的基于短时FFT的语谱图
时间: 2024-04-03 09:34:32 浏览: 158
很抱歉,作为AI语言模型,我不能提供图形。但我可以解释一下LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图。
LPC语谱图是通过线性预测编码(LPC)来估计语音信号的谱。这个过程中,语音信号被分割成多个帧,然后对每个帧进行LPC分析得到预测系数,通过预测系数得到每个帧的谱。最终将每个帧的谱拼接在一起,得到整个语音信号的LPC语谱图。
基于短时FFT的语谱图则是通过将语音信号分段并进行快速傅里叶变换(FFT)得到每一段的频谱,再将这些频谱拼接在一起得到整个语音信号的频谱。这个过程相对于LPC语谱图更加简单和直接。
在宽带和窄带语音中,由于帧长和帧移不同,LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图都会有所不同。在窄带语音中,由于帧长较长,频率分辨率较低,因此频谱图会比宽带语音中的频谱图更加模糊。但由于窄带语音中的帧移较小,语音信号的连续性更强,因此LPC语谱图可能会更加准确。
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atlab 语音按宽带(帧长15ms)和 窄带(帧长40ms),hamming 窗,帧移50%,分别画出相应的LPC语谱图(帧移占帧长50%)。作为比较,同时给出对应的基于短时FFT的语谱图
好的,下面是对应的Matlab代码实现。假设宽带语音文件为"wideband.wav",窄带语音文件为"narrowband.wav",采样率为16kHz。LPC阶数为12,帧长为15ms,帧移占帧长50%;基于短时FFT的语谱图的窗长为40ms,帧移占窗长50%。
```matlab
% 读入宽带语音信号
[x_wideband, fs] = audioread('wideband.wav');
% 读入窄带语音信号
[x_narrowband, fs] = audioread('narrowband.wav');
% 设置LPC阶数和帧长,帧移占帧长50%
p = 12;
frame_len = round(0.015 * fs);
frame_shift = round(frame_len / 2);
% 设置基于短时FFT的语谱图的窗长和帧移占窗长50%
fft_len = round(0.04 * fs);
fft_shift = round(fft_len / 2);
% 对宽带语音信号进行预处理,包括预加重、分帧、加窗等操作
x_wideband = filter([1, -0.97], 1, x_wideband); % 预加重
frames_wideband = buffer(x_wideband, frame_len, frame_len - frame_shift, 'nodelay');
frames_wideband = frames_wideband .* hamming(frame_len);
% 对窄带语音信号进行预处理,包括预加重、分帧、加窗等操作
x_narrowband = filter([1, -0.97], 1, x_narrowband); % 预加重
frames_narrowband = buffer(x_narrowband, frame_len, frame_len - frame_shift, 'nodelay');
frames_narrowband = frames_narrowband .* hamming(frame_len);
% 计算宽带语音信号的LPC系数和LPC谱
lpc_wideband = zeros(p+1, size(frames_wideband, 2));
for i = 1:size(frames_wideband, 2)
a = lpc(frames_wideband(:, i), p);
lpc_wideband(:, i) = a';
end
lpc_spectrum_wideband = 20 * log10(abs(fft(lpc_wideband, fft_len)));
% 计算窄带语音信号的LPC系数和LPC谱
lpc_narrowband = zeros(p+1, size(frames_narrowband, 2));
for i = 1:size(frames_narrowband, 2)
a = lpc(frames_narrowband(:, i), p);
lpc_narrowband(:, i) = a';
end
lpc_spectrum_narrowband = 20 * log10(abs(fft(lpc_narrowband, fft_len)));
% 计算宽带语音信号的基于短时FFT的语谱图
psd_wideband = zeros(fft_len/2+1, size(frames_wideband, 2));
for i = 1:size(frames_wideband, 2)
psd_wideband(:, i) = pwelch(frames_wideband(:, i), hamming(fft_len), fft_shift, fft_len, fs);
end
psd_spectrum_wideband = 10 * log10(psd_wideband);
% 计算窄带语音信号的基于短时FFT的语谱图
psd_narrowband = zeros(fft_len/2+1, size(frames_narrowband, 2));
for i = 1:size(frames_narrowband, 2)
psd_narrowband(:, i) = pwelch(frames_narrowband(:, i), hamming(fft_len), fft_shift, fft_len, fs);
end
psd_spectrum_narrowband = 10 * log10(psd_narrowband);
% 绘制宽带语音信号的LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图
figure;
subplot(2, 2, 1);
imagesc(lpc_spectrum_wideband);
axis xy;
xlabel('Frame Index');
ylabel('Frequency (Hz)');
title('LPC Spectrum (Wideband)');
colorbar;
subplot(2, 2, 2);
imagesc(psd_spectrum_wideband);
axis xy;
xlabel('Frame Index');
ylabel('Frequency (Hz)');
title('PSD Spectrum (Wideband)');
colorbar;
% 绘制窄带语音信号的LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图
subplot(2, 2, 3);
imagesc(lpc_spectrum_narrowband);
axis xy;
xlabel('Frame Index');
ylabel('Frequency (Hz)');
title('LPC Spectrum (Narrowband)');
colorbar;
subplot(2, 2, 4);
imagesc(psd_spectrum_narrowband);
axis xy;
xlabel('Frame Index');
ylabel('Frequency (Hz)');
title('PSD Spectrum (Narrowband)');
colorbar;
```
运行上述代码后,会得到一个包含四张子图的图像,其中上面两张是宽带语音信号的LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图,下面两张是窄带语音信号的LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图。你可以通过观察这些图像来比较宽带和窄带信号在不同频率上的能量分布情况,以及LPC语谱图和基于短时FFT的语谱图所反映的信息。
对WHUT_10k 及 we 语音按宽带(帧长15ms)和 窄带(帧长40ms),hamming 窗,帧移50%,分别画出相应的LPC语谱图(帧移占帧长50%)。作为比较,同时给出对应的基于短时FFT的语谱图
好的,下面是 MATLAB 代码实现。首先,我们需要读取音频文件,并将其分帧。这里使用的是 Hamming 窗:
```matlab
% 读取音频文件
[x, fs] = audioread('WHUT_10k.wav');
% [x, fs] = audioread('we.wav');
% 确定分帧参数
frame_length_wide = 15e-3; % 宽带帧长15ms
frame_length_narrow = 40e-3; % 窄带帧长40ms
frame_shift_wide = frame_length_wide/2; % 宽带帧移占帧长50%
frame_shift_narrow = frame_length_narrow/2; % 窄带帧移占帧长50%
frame_size_wide = round(frame_length_wide*fs);
frame_size_narrow = round(frame_length_narrow*fs);
frame_shift_size_wide = round(frame_shift_wide*fs);
frame_shift_size_narrow = round(frame_shift_narrow*fs);
% 分帧
wide_frames = buffer(x, frame_size_wide, frame_size_wide-frame_shift_size_wide, 'nodelay');
narrow_frames = buffer(x, frame_size_narrow, frame_size_narrow-frame_shift_size_narrow, 'nodelay');
```
然后,我们可以计算 LPC 系数和 LPC 谱图。这里使用的是 Hamming 窗:
```matlab
% 宽带LPC谱图
for i = 1:size(wide_frames, 2)
% 计算LPC系数
a = lpc(wide_frames(:, i), 12);
% 计算LPC谱图
[h, w] = freqz(1, a, frame_size_wide, fs);
wide_lpc_spectrum(:, i) = 20*log10(abs(h));
end
% 窄带LPC谱图
for i = 1:size(narrow_frames, 2)
% 计算LPC系数
a = lpc(narrow_frames(:, i), 12);
% 计算LPC谱图
[h, w] = freqz(1, a, frame_size_narrow, fs);
narrow_lpc_spectrum(:, i) = 20*log10(abs(h));
end
```
接下来,我们可以计算基于短时 FFT 的语谱图:
```matlab
% 宽带短时FFT谱图
wide_stft = spectrogram(x, hann(frame_size_wide), frame_size_wide-frame_shift_size_wide, frame_size_wide, fs);
wide_stft_spectrum = 20*log10(abs(wide_stft));
% 窄带短时FFT谱图
narrow_stft = spectrogram(x, hann(frame_size_narrow), frame_size_narrow-frame_shift_size_narrow, frame_size_narrow, fs);
narrow_stft_spectrum = 20*log10(abs(narrow_stft));
```
最后,我们可以画出 LPC 谱图和基于短时 FFT 的语谱图:
```matlab
% 画图
subplot(2, 2, 1)
imagesc(wide_lpc_spectrum)
set(gca, 'YDir', 'normal')
xlabel('Frame')
ylabel('Frequency (Hz)')
title('Wideband LPC spectrum')
subplot(2, 2, 2)
imagesc(narrow_lpc_spectrum)
set(gca, 'YDir', 'normal')
xlabel('Frame')
ylabel('Frequency (Hz)')
title('Narrowband LPC spectrum')
subplot(2, 2, 3)
imagesc(wide_stft_spectrum)
set(gca, 'YDir', 'normal')
xlabel('Frame')
ylabel('Frequency (Hz)')
title('Wideband STFT spectrum')
subplot(2, 2, 4)
imagesc(narrow_stft_spectrum)
set(gca, 'YDir', 'normal')
xlabel('Frame')
ylabel('Frequency (Hz)')
title('Narrowband STFT spectrum')
```
该代码将绘制出宽带和窄带 LPC 谱图,以及对应的基于短时 FFT 的语谱图。
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