MATLAB語言信號分析與閤成（第2版） epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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MATLAB語言信號分析與閤成（第2版）

本書是《MATLAB在語音信號分析和閤成中的應用》（北京航空航天大學齣版社齣版）一書的升級版本，由MATLAB中文論壇的獨立創始人張延亮（math）為其深情作序。書中所有程序代碼均可通過掃描書中二維碼免費獲得。作者宋知用堅持每天在本書的作者-讀者交流平颱迴答兩個問題。至今已有4500多個迴帖，1000多個答案。

內容簡介

　　MATLAB語言信號分析與閤成（第2版）　

語音信號處理是數字信號處理的一個重要分支。本書含有許多數字信號處理的方法和 MATLAB函數。 全書共10章。第1~4章介紹語音信號處理的一些基本分析方法和手段,以及相應的MATLAB函數;第5~ 9章介紹語音信號預處理和特徵的提取,包括消除趨勢項和基本的減噪方法,以及端點檢測、基音的提取和共 振峰的提取,並利用語音信號處理的基本方法,給齣瞭多種提取方法和相應的 MATLAB程序;第10章結閤 各種參數的檢測介紹瞭語音信號的閤成、語音信號的變速和變調處理,還介紹瞭時域基音同步疊加( TD PSOLA)的語音閤成,並給齣瞭相應的MATLAB程序。附錄A中給齣瞭調試復雜程序的方法和思路。 本書可作為從事語音信號處理的本科高年級學生、研究生或科研工程技術人員的輔助讀物,也可作為從 事信號處理研究與應用的科研工程技術人員的參考用書。

作者簡介

宋知用 曾在中國科學院聲學研究所工作20多年，長期從事電聲信號和數字信號處理工作。具有十餘年的MATLAB編程經驗，齣版的圖書有《MATLAB數字信號處理85個實用案例精講——入門到進階》和《MATLAB在語音信號分析和閤成中的應用》。過去十餘年中，宋知用一直活躍在MATLAB中文論壇及其他科技平颱中，至今已迴答並解決各種數字信號處理問題逾4500個。

內頁插圖

目錄

第1章 語音的産生和感知……………………………………………………………………… 1

1.1 發聲器官………………………………………………………………………………… 1

1.2 語音信號的數字模型…………………………………………………………………… 2

1.2.1 激勵模型……………………………………………………………………………… 3

1.2.2 聲道模型……………………………………………………………………………… 4

1.2.3 輻射模型……………………………………………………………………………… 7

1.3 語音的感知……………………………………………………………………………… 7

1.3.1 人耳的構造…………………………………………………………………………… 7

1.3.2 聽覺感受性…………………………………………………………………………… 8

1.3.3 掩蔽效應……………………………………………………………………………… 8

1.3.4 響 度……………………………………………………………………………… 10

1.3.5 音 高……………………………………………………………………………… 11

參考文獻……………………………………………………………………………………… 11

第2章 語音信號的時域、頻域特性和短時分析技術………………………………………… 12

2.1 MATLAB中的語音信號分幀………………………………………………………… 12

2.2 語音分析中的窗函數…………………………………………………………………… 15

2.3 語音信號短時時域處理………………………………………………………………… 16

2.3.1 短時能量和短時平均幅度……………………………………………………………… 16

2.3.2 短時平均過零率……………………………………………………………………… 18

2.3.3 短時自相關函數……………………………………………………………………… 19

2.3.4 短時平均幅度差函數………………………………………………………………… 20

2.4 語音信號短時頻域處理………………………………………………………………… 21

2.4.1 短時傅裏葉變換的定義……………………………………………………………… 22

2.4.2 語譜圖……………………………………………………………………………… 25

2.4.3 短時功率譜密度……………………………………………………………………… 27

參考文獻……………………………………………………………………………………… 29

第3章 語音信號在其他變換域中的分析技術和特性……………………………………… 30

3.1 語音信號的同態處理和倒譜分析……………………………………………………… 30

3.1.1 同態處理的基本原理………………………………………………………………… 30

3.1.2 復倒譜和倒譜………………………………………………………………………… 31

3.2 離散餘弦變換…………………………………………………………………………… 34

3.3 Mel頻率倒譜係數的分析……………………………………………………………… 37

3.3.1 Mel濾波器組………………………………………………………………………… 37

3.3.2 MFCC特徵參數提取………………………………………………………………… 38

3.4 小波和小波包變換……………………………………………………………………… 43

3.4.1 小波變換……………………………………………………………………………… 43

3.4.2 小波包變換…………………………………………………………………………… 44

3.4.3 小波包算法…………………………………………………………………………… 45

3.4.4 MATLAB中一維小波和小波包變換函數……………………………………………… 46

3.4.5 MATLAB語音信號小波和小波包變換的例子………………………………………… 49

3.5 EMD的基本理論和算法……………………………………………………………… 53

3.5.1 EMD的基本概念……………………………………………………………………… 53

3.5.2 EMD 的基本原理……………………………………………………………………… 55

3.5.3 EMD法的完備性和正交性…………………………………………………………… 57

3.5.4 基於EMD的Hilbert變換的基本原理和算法………………………………………… 59

3.5.5 EMD法的MATLAB函數…………………………………………………………… 60

參考文獻……………………………………………………………………………………… 61

第4章 語音信號的綫性預測分析…………………………………………………………… 62

4.1 綫性預測分析的基本原理……………………………………………………………… 62

4.1.1 信號模型……………………………………………………………………………… 62

4.1.2 綫性預測方程的建立………………………………………………………………… 64

4.1.3 語音信號的綫性預測分析……………………………………………………………… 65

4.2 綫性預測分析自相關和自協方差的解法……………………………………………… 66

4.2.1 自相關法……………………………………………………………………………… 66

4.2.2 協方差法……………………………………………………………………………… 71

4.3 綫性預測分析格型法的解法…………………………………………………………… 72

4.3.1 格型法的基本原理…………………………………………………………………… 72

4.3.2 格型法的求解………………………………………………………………………… 74

4.4 綫性預測導齣的其他參數……………………………………………………………… 78

4.4.1 預測誤差及其自相關函數……………………………………………………………… 79

4.4.2 反射係數和聲道麵積………………………………………………………………… 79

4.4.3 綫性預測的頻譜和預測誤差濾波器A(z)多項式的根…………………………………… 81

4.4.4 綫性預測倒譜………………………………………………………………………… 83

4.5 綫譜對的分析法………………………………………………………………………… 86

4.5.1 LSP的定義和特點…………………………………………………………………… 87

4.5.2 LPC到LSP參數的轉換……………………………………………………………… 89

4.5.3 LSP參數到LPC的轉換……………………………………………………………… 91

參考文獻……………………………………………………………………………………… 95

第5章 帶噪語音和預處理…………………………………………………………………… 96

5.1 純語音和帶噪語音……………………………………………………………………… 96

5.2 信噪比…………………………………………………………………………………… 96

5.3 帶噪語音的産生………………………………………………………………………… 97

5.4 語音信號的預處理一———消除趨勢項和直流分量………………………………… 101

5.4.1 最小二乘法擬閤趨勢項的原理……………………………………………………… 102

5.4.2 最小二乘法擬閤消除趨勢項的函數…………………………………………………… 103

5.5 語音信號的預處理二———數字濾波器……………………………………………… 105

5.5.1 IIR低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計…………………………………………… 105

5.5.2 FIR低通、高通、帶通和帶阻濾波器的設計…………………………………………… 109

參考文獻……………………………………………………………………………………… 116

第6章 語音端點的檢測……………………………………………………………………… 117

6.1 雙門限法……………………………………………………………………………… 117

6.2 雙門限法的改進和推廣……………………………………………………………… 123

6.2.1 噪聲的影響………………………………………………………………………… 123

6.2.2 平滑處理…………………………………………………………………………… 125

6.2.3 雙參數的雙門限檢測法……………………………………………………………… 127

6.2.4 單參數的雙門限檢測法……………………………………………………………… 129

6.3 相關法的端點檢測…………………………………………………………………… 131

6.3.1 自/互相關函數最大值的端點檢測…………………………………………………… 131

6.3.2 歸一化自相關函數的端點檢測……………………………………………………… 134

6.3.3 自相關函數主副峰比值的端點檢測…………………………………………………… 136

6.3.4 自相關函數餘弦角值的端點檢測…………………………………………………… 138

6.4 方差法的語音端點檢測……………………………………………………………… 141

6.4.1 頻帶方差的端點檢測………………………………………………………………… 141

6.4.2 均勻子帶分離頻帶方差的端點檢測…………………………………………………… 142

6.4.3 頻域BARK子帶方差的端點檢測…………………………………………………… 143

6.4.4 小波包BARK子帶方差的端點檢測………………………………………………… 145

6.5 譜距離法的端點檢測………………………………………………………………… 148

6.5.1 對數頻譜距離的端點檢測…………………………………………………………… 149

6.5.2 倒譜距離的端點檢測………………………………………………………………… 151

6.5.3 MFCC倒譜距離的端點檢測………………………………………………………… 153

6.6 譜熵在端點檢測中的應用…………………………………………………………… 155

6.6.1 譜熵法的端點檢測…………………………………………………………………… 155

6.6.2 譜熵法端點檢測的改進……………………………………………………………… 156

6.7 能零比和能熵比的端點檢測………………………………………………………… 159

6.7.1 能零比的端點檢測…………………………………………………………………… 159

6.7.2 能熵比法的端點檢測………………………………………………………………… 161

6.8 小波變換和EMD分解在端點檢測中的應用……………………………………… 162

6.8.1 小波變換在端點檢測中的應用……………………………………………………… 162

6.8.2 EMD分解在端點檢測中的應用……………………………………………………… 164

6.9 低信噪比時的端點檢測……………………………………………………………… 167

6.9.1 噪聲的估算………………………………………………………………………… 168

6.9.2 基本譜減法和方差法的端點檢測…………………………………………………… 170

6.9.3 多窗譜估計譜減法和能熵比法的端點檢測…………………………………………… 172

參考文獻……………………………………………………………………………………… 174

第7章 語音信號的減噪……………………………………………………………………… 176

7.1 自適應濾波器減噪…………………………………………………………………… 176

7.1.1 LMS算法基本原理………………………………………………………………… 176

7.1.2 基本LMS自適應算法……………………………………………………………… 178

7.1.3 LMS的自適應帶陷濾波器…………………………………………………………… 181

7.2 譜減法減噪…………………………………………………………………………… 184

7.2.1 基本譜減法………………………………………………………………………… 184

7.2.2 改進的譜減法……………………………………………………………………… 187

7.3 維納濾波法減噪……………………………………………………………………… 195

7.3.1 維納濾波的基本原理………………………………………………………………… 195

7.3.2 維納濾波減噪的具體步驟和函數WienerScalart96 …………………………………… 197

7.3.3 維納濾波的MATLAB例子………………………………………………………… 199

參考文獻……………………………………………………………………………………… 201

第8章 基音周期的估算方法………………………………………………………………… 202

8.1 基音周期提取的預處理……………………………………………………………… 203

8.1.1 基音檢測中的端點檢測……………………………………………………………… 203

8.1.2 基音檢測中的帶通濾波器…………………………………………………………… 204

8.2 倒譜法的基音檢測…………………………………………………………………… 205

8.2.1 倒譜法基音檢測原理………………………………………………………………… 205

8.2.2 倒譜法基音檢測的MATLAB程序…………………………………………………… 206

8.2.3 簡單的後處理方法…………………………………………………………………… 207

8.3 短時自相關法的基音檢測…………………………………………………………… 209

8.3.1 短時自相關函數法…………………………………………………………………… 209

8.3.2 中心削波的自相關法………………………………………………………………… 211

8.3.3 三電平削波的互相關函數法………………………………………………………… 212

8.3.4 基於自相關函數法提取基音的MATLAB程序……………………………………… 214

8.4 短時平均幅度差函數的基音檢測…………………………………………………… 215

8.4.1 短時平均幅度差函數法……………………………………………………………… 215

8.4.2 改進的短時平均幅度差函數法……………………………………………………… 217

8.4.3 循環平均幅度差函數法……………………………………………………………… 218

8.4.4 基於平均幅度差函數法提取基音的MATLAB程序…………………………………… 220

8.4.5 自相關函數法和平均幅度差函數法的結閤…………………………………………… 221

8.5 綫性預測的基音檢測………………………………………………………………… 223

8.5.1 綫性預測倒譜法…………………………………………………………………… 223

8.5.2 簡化逆濾波法……………………………………………………………………… 225

8.6 基音檢測的進一步完善……………………………………………………………… 227

8.6.1 主體延伸法的原理和方法…………………………………………………………… 228

8.6.2 主體延伸基音檢測法的步驟………………………………………………………… 229

8.6.3 端點檢測和元音主體的檢測………………………………………………………… 230

8.6.4 元音主體的基音檢測………………………………………………………………… 232

8.6.5 計算延伸區間和長度………………………………………………………………… 239

8.6.6 在延伸區間進行基音檢測……

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