基于 MATLAB 分析语音信号频域特征
一、目的
信号的傅立叶表示在信号的分析与处理中起着重要的作用。因为对于线性系统来说，
可以很方便地确定其对正弦或复指数和的响应，所以傅立叶分析方法能完善地解决许多信
号分析和处理问题。另外，傅立叶表示使信号的某些特性变得更明显，因此，它能更深入
地说明信号的各项红物理现象。
由于语音信号是随着时间变化的，通常认为，语音是一个受准周期脉冲或随机噪声源激
励的线性系统的输出。输出频谱是声道系统频率响应与激励源频谱的乘积。声道系统的频
率响应及激励源都是随时间变化的，因此一般标准的傅立叶表示虽然适用于周期及平稳随
机信号的表示，但不能直接用于语音信号。由于语音信号可以认为在短时间内，近似不变
因而可以采用短时分析法。
本实验要求掌握傅里叶分析原理，会利用已学的知识，编写程序估计短时谱、倒谱，
画出语谱图，并分析实验结果，在此基础上，借助频域分析方法所求得的参数分析语音信
号的基音周期或共振峰。
二、原理
1、短时傅立叶变换
由于语音信号是短时平稳的随机信号，某一语音信号帧的短时傅立叶变换的定义为：
( ) ( ) ( )
jw jwm
n
m
X e x m w n m e
（2.1）
其中 w(n-m)是实窗口函数序列，n 表示某一语音信号帧。令 n-m=k'，则得到
( ')
'
( ) ( ') ( ')
jw jw n k
n
k
X e w k x n k e
（2.2）
于是可以得到
( ) ( ) ( )
jw jwn jwk
n
k
X e e w k x n k e
（2.3）
假定
( ) ( ) ( )
jw jwk
n
k
X e w k x n k e
（4）
则可以得到
( ) ( )
jw jwn jw
n n
X e e X e
（5）
评论10