Анализ распределения энергий звуков по частотному диапазону

Для выполнения задания необходимо определить количество формант и их частоты (т.е. частотные области, в которых сосредоточены максимальные доли энергии сигнала). Полученные результаты занести в таблицу 1.4.

 

Таблица 1.4.

	Номер форманты и значение частоты (Гц)
Звук			…	n

 

Исследование спектрограммы фрагмента фразы

Для выполнения задания необходимо построить спектрограммы звукосочетаний выбранных в задании 3 данной лабораторной работы. Результаты сравнить с линейным кратковременным спектром, построенным в задании 3.

Для построения спектрограммы можно воспользоваться программой Adobe Audition (см. описание в теоретической части работы), либостандартной функцией программного приложения MATLAB.

Для вычисления спектрограммы в системе MATLAB служит функция specgram:

 

В = specgram(x, Nfft, Fs, window, numoverlap)

Здесь:

х - вектор сигнала (сигнал не может быть многоканальный),

Nfft - ис­пользуемая размерность дискретного преобразования Фурье,

Fs - частота дис­кретизации в герцах,

window - вектор отсчетов весовой функции (размер этого вектора определяется длительностью сегментов, на которые разбивается сигнал),

numoverlap - величина перекрытия соседних сегментов (в отсчетах).

Обязательным входным параметром является только вектор значений х, остальные параметры имеют значения по умолчанию, которые используются, если значения последних параметров опущены.

Выходной параметр В – матрица, столбцы которой являются комплексными спектрами отдельных сегментов сигнала.

Пример

Ниже приведен листинг программы, реализующей алгоритм построения спектрограмм для звукосочетаний приведенных в задании 3:

 

[x_ish, Fs, bits]=wavread('имя_файла.wav'); % загрузка файла

% x_ish – вектор отсчетов исходного сигнала

% Fs - частота дискретизации

% bits - количество бит на один отсчет сигнала

Nf=1024; % количество точек Фурье (задается самостоятельно)

Nt=512; % длинна окна анализа (задается самостоятельно)

n1=51174; %нижняя граница отрезка анализа (задается самостоятельно)

n2=51612; % верхняя граница отрезка анализа

X1=x_ish(n1: n2); % отрезок сигнала, соответствующий звуку

N=512; % количество точек ДПФ

specgram(X1, N, Fs)

colormap gray % серый фон

 

Результаты работы данной программы показаны на рис. 1.11 и 1.12.

 

Рис. 1.13. спектрограмма отрезка сигнала, соответствующего звуку «И»

На рисунке отчетливо видны четыре формантные частоты, которые отображаются яркими полосами. Они соответствуют значениям частот максимумов энергий, полученных для того же отрезка сигнала в задании 3 (рис. 1.10).

 

6. Сопоста­вительный анализ полученных результатов

Для выполнения задания необходимо провести сопоставительный анализ различных звуков в смысле распределения энергии отрезков сигнала по частотному диапазону.

Контрольные вопросы к защите

1. В чем различие механизмов формирования гласных и согласных звуков?

2. Каким образом могут быть определены численные значения формантных частот?

3. Что такое форманта?

4. Какими параметрами характеризуются форманты гласных звуков?

5. Какими параметрами характеризуются форманты согласных звуков?

6. Сколько формант имеют звуки русской речи?

7. Есть ли отличия в формантной структуре у ударных и безударных гласных звуков?