语音信号处理课程设计--基于语音的性别判别系统设计与开发.docx

课 程 设 计 报 告课程名称 语音信号处理课程设计基于语音的性别判别系统设计与开发 指导教师 起止日期 2016-5-16 至 2016-6-19 系 别 信息与通信工程 专 业 电子信息工程 班级/学号 学生姓名 成 绩 _ _指导教师签字 _ _13摘要本文通过对男性和女性声音的语音特征的研究，发现男女声的基音频率存在较大的差异，并设计了基于基音频率分析的男女声识别系统。本题目要求设计一个系统，可以自动判断输入的语音信号源，是男性声音还是女性声音，其理论依据是男性和女性的基音频率存在着明显的差异，人类的基音频率范围约为60Hz 450Hz，男性的声音基音频率大约在60HZ-200HZ之间，女性声音基音频率大约在200HZ 450HZ之间，因此根据语音的基音频率可以判别说话人的性别。关键字：基音频率，13级“语音信号处理课程设计”任务书题目2基于语音的性别判别系统设计与开发主要内容编程实现基于语音的性别判别系统，可以实时判别说话人是男生还是女生。设计要求1. 编程实现语音的分帧。2. 编程实现语音基音周期的计算。3. 根据男女基音频率的不同，设计一种算法，分辨男女。4. 编程实现基于语音的性别判别系统。5. 对说话人实时进行判别6. 准确率应不低于80%。主要仪器设备计算机1台，安装MATLAB软件及cooledit录音软件主要参考文献数字语音处理及MATLAB仿真M.北京：电子工业出版社，2010.课程设计进度计划（起止时间、工作内容）本课程设计共安排3个题目，这是其中题目之一。具体进度如下：6学时复习题目相关知识，掌握实现的原理；16学时用MATLAB语言实现题目要求；6学时进一步完善功能，现场检查、答辩；4学时完成课程设计报告。课程设计开始日期2016.5.16课程设计完成日期2015.6.19课程设计实验室名称电子信息技术实验室地点实验楼3-501，507资料下载地址一、实验原理及步骤1、语音信号进行加窗分帧处理，语音信号具有短时平稳性（10-30ms内可以认为语音信号近似不变），、这样就可以把语音信号分为一些短段来来进行处理，这就是分帧，语音信号的分帧是采用可移动的有限长度的窗口进行加权的方法来实现的。一般每秒的帧数约为33100帧，视情况而定。一般的分帧方法为交叠分段的方法，前一帧和后一帧的交叠部分称为帧移，帧移与帧长的比值一般为00.5,。汉明窗函数如下：2、短时自相关函数法基音检测的主要原理是利用短时自相关函数的第二条性质，通过比较原始信号和它移位后的信号之间的类似性来确定基音周期。3、语音线性预测的基本思想是：一个语音信号的抽样值可以用过去若干个取样值的线性组合来逼近。通过使实际语音抽样值与线性预测抽样值的均方误差达到最小，可以确定唯一的一组线性预测系数。采用线性预测分析不仅能够得到语音信号的预测波形，而且能够提供一个非常好的声道模型。如果将语音模型看作激励源通过一个线性时不变系统产生的输出，那么可以利用LPC分析对声道参数进行估值，以少量低信息率的时变参数精确地描述语音波形及其频谱的性质。此外，LPC分析还能够对共振峰、功率谱等语音参数进行精确估计，LPC分析得到的参数可以作为语音识别的重要参数之一。清音和浊音的判断。在语音信号处理中，有声段的清/浊音判决是语音信号预处理的一个重要环节，其判决的复杂和准确度对后续的语音处理有很大影响。能否准确地对语音信号进行清/浊音判决，决定着后续工作能否顺利进行。在信号处理中，语音按其激励形式的不同可分为2类：（1）浊音当气流通过声门时，如果声带的张力刚好使声带发生张弛振荡式的振荡，产生一股准周期的气流，这一气流激励声道就产生了浊音。这种语音信号是1种激励信号，它是由规则的全程激励产生的，其时域波形具有准周期性，语音频率集中在比较低的频率范围内，短时能量较高，由于语音信号中的高频成分有高的过零率而低频有低的过零率，因此浊音的过零率低。通常，浊音信号可以由周期激励通过线性滤波器合成。（2）清音当气流通过声门时，如果声带不振动，而在某处收缩，迫使气流高速通过这一收缩部分而产生湍流，就得到清音。清音是由不规则的激励产生的，发清音时声带不振动，其时域波形不具有周期性，自相关函数没有很强的自相关周期峰，其语音频率集中在较高的范围内，短时能量较低，因而过零率较高。通常，清音信号可由白噪声通过线性滤波器合成。浊音信号的周期称为基音周期，它是声带振动频率的倒数，基音周期的估计称为基音检测。基音检测是语音处理中的一项重要技术，它在有调语音辨意、低速率语音编码、说话人识别等方面起着非常关键的作用。但在实现过程中，由于声门激励波形不是一个完全的周期脉冲串，再加上声道影响去除不易、基音周期定位困难、背景噪声影响强烈等一系列因素，基音检测面临着很大的困难。现在已有很多性能优越的基音检测算法，自相关基因检测算法就是一种基于语音时域分析理论较好的算法。基因周期作为语音信号处理中描述激励源的重要参数之一，在语音合成、语音压缩编码、语音识别和说话人确认等领域都有着广泛而重要的问题，尤其对汉语更是如此。汉语是一种有调语言，而基因周期的变化称为声调，声调对于汉语语音的理解极为重要。因为在汉语的相互交谈中，不但要凭借不同的元音、辅音来辨别这些字词的意义，还需要从不同的声调来区别它，也就是说声调具有辨义作用；另外，汉语中存在着多音字现象，同一个字的不同的语气或不同的词义下具有不同的声调。因此准确可靠地进行基音检测对汉语语音信号的处理显得尤为重要。5、基音频率的判断和语音信号的鉴别。首先基因频率的判断可以利用时域分析（短时能量、短时自相关）方法的特征或某几个特征的结合，判定某一语音有效的清音和浊音段；其次，针对浊音段，可直接利用短时自相关函数估计基音频率，方法是：估算浊音段第一最大峰值的位置，再利用抽样率计算基音频率，例如：如果说某一语音浊音段的第一最大峰值约为35个抽样点，设抽样频率为8kHz,则基音频率为8000/35=228Hz。然后语音信号的鉴别，基音频率与个人声带的长短、薄厚、韧性、劲度和发音习惯等有关系，在很大程度上反应了个人的特征。在生活中，由于男性和女性的生理结构不同，通过耳朵就可以清楚地确定是男性声音还是女性声音，这是由于男性声音与女性声音体现出不同的听觉效果来判断的。本次实验的理论依据是男性和女性的基音频率存在着明显的差异，人类的基音频率范围约为60Hz 450Hz，男性的声音基音频率大约在60HZ-200HZ之间，女性声音基音频率大约在200HZ 450HZ之间，因此根据语音的基音频率可以判别说话人的性别。二、实验代码及注释%homework10.5:LPCclear all %清屏i=1; while i %等待命令input(按回车键开始说话,注意说完请等6秒钟听结果); %程序中断，按回车键继续y=wavrecord(50000,8000,1); %录制音频，500000个点，采样频率8000Hz，单声道% sound(y);% y=y(16000:32000);% input(录音停止,按回车键听);% err=input(重录按1回车，确认按回车键);% y,Fs,bits = wavread(female);%读取语音文件% y=y(6500:8000);% n=1:10000;% y=sin(100*n);%分帧%帧内遍历即遍历每一帧的160个采样点%帧外遍历即遍历整个语音段的L个帧frame = 160; %每帧160点L = round(length(y)/frame-0.5); %L为四舍五入计算的帧数。其中为了保证采集到的所有点都有效，将每帧的点数减小一个小于1的数以保证相除之后的结果大于实际值c=; %设置一个空矩阵cn=1:frame; %每帧中从点1到点160w=0.54-0.46*cos(2*pi*n/frame);%对每一帧加hamming wingdowp=10; %定义要求线性预测系数10个（10阶线性预测）cof=; %自定义空矩阵cofG=; %自定义空矩阵Gwave=; 自定义空矩阵wavefor i=1:L %定义循环，帧外遍历 re=zeros(1,frame); %创建re为1行，160列（即一维）的全零矩阵 s=y(i-1)*frame+1:i*frame); %求帧内每个点的幅值e(i)=sum(s.2);%计算每一帧的能量e if e(i)max %如果幅度归一化结果大于0 max=re(k)/re0;period(i)=k; %令max等于归一化结果，基音周期中样点数period(i)为kendend for k=8*3:8*15 %样点24到120范围中 if rss(k)max %如果自相关值大于0 max=rss(k);period(i)=k; %则自相关值赋给max，period(i)为基音周期中的样点数endendmax; if max0.25 %如果max值小于0.25 period(i)=0; %将period(i)赋值为0 （舍掉，消除半频和倍频错误）end if period(i)=16 %如果period(i)是16（即基音频率为500Hz以上的帧） period(i)=0; %将period(i)赋值为0 （舍掉，非人声范围）endendendnonzero=0; %设置一个全1矩阵的大小为0，即浊音帧数初值为0for i=1:L %所有帧中 if period(i)=0 %如果一帧中period(i)的值不为0 nonzero=nonzero+1; %即此帧为浊音，矩阵大小加1endendover200=0; %定义频率超过200Hz的帧数初值为0for i=1:L %所有帧中 if period(i)=0&period(i)=max %如果比值大于等于最大值 你是女生 %输出 你是女生 y fs=wavread(resultfemale); %读取wav语音文件resultfemale（或其他名称）wavplay(y,fs) %播放该语音endif ratiomin&ratiomax 你有点儿不男不女 yfs=wavread(femaleormale);wavplay(y,fs)endi=input(重新识别按1回车，结束按回车);end三、结束语这次语音信号处理课程以小组为单位进行，分为查找文献，原理分析，预处理，自相关系数和基因检测。我负责查找资料和最后的基因频率判断，难度较小一些，资料文献通过上网查找到了，然后因为程序的不理解先去找了负责原理分析的组员求教了一番后才明白了基因频率可以利用时域分析方法的特征或某几个特征的结合，判定某一语音有效的清音和浊音段；其次，针对浊音段，可直接利用短时自相关函数估计基音频率，方法是：估算浊音段第一最大峰值的位置，再利用抽样率计算基音频率。参考文献1数字语音处理及MATLAB仿真M.北京：电子工业出版社，2010.2韩纪庆，张磊郑铁然语音信号处理M北京：清华大学出版社，20040922153王炳锡，屈丹，彭煊实用语音识别基础M北京：国防丁业出版社，200514赵萍，语音信号的自相关基音周期检测，第27卷第3期2011.6。1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究 3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究 4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制 5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究 6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现 9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统 10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究 12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发 13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制 14. 基于单片机的自动找平控制系统研究 15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发 16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发 17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现 18. 一种基于单片机的轴快流CO,2激光器的手持控制面板的研制 19. 基于双单片机冲床数控系统的研究 20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制 21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制 22. 基于单片机的软起动器的研究和设计 23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究 24. 基于单片机的机电产品控制系统开发 25. 基于PIC单片机的智能手机充电器 26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究 27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究 28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制 29. 基于微型光谱仪的单片机系统 30. 单片机系统软件构件开发的技术研究 31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制 33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用 34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制 35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制 36. 基于单片机的数字磁通门传感器 37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究 38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究 39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制 40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪 41. 基于单片机的电机运动控制系统设计 42. Pico专用单片机核的可测性设计研究 43. 基于MCS-51单片机的热量计 44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站 45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究 46. 基于单片机的轮轨力检测 47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现 48. 基于单片机的电液伺服控制系统 49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制 50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究 51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究 52. 单片机控制的后备式方波UPS 53. 提升高职学生单片机应用能力的探究 54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究 55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究 56. 基于单片机的多通道数据采集系统 57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制 58. 基于单片机的红外测油仪的研究 59. 96系列单片机仿真器研究与设计 60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造 61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现 62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制 63. 基于单片机的气体测漏仪的研究 64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器 65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究 66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计 67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计 68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统 69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统 70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究 71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践 72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现 73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统 74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究 75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统 76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用 78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究 80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发 81. 基于Cygnal单片机的C/OS-的研究82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究 83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现 84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究 85. 基于单片机-免疫计数器自动换样功能的研究与实现 86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现 87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统 88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现 89. 单片机监测系统在挤压机上的应用 90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用 91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用 93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发 94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计 96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发 97. 锅炉的单片机控制系统 98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计 99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制 100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现 101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计 102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制 104. 基于ADC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计 106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究 107. 单片机实现的寻呼机编码器 108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究 109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究 111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制 112. PIC单片机在空调中的应用 113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究 项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！项目论证，项目可行性研究报告，可行性研究报告，项目推广，项目研究报告，项目设计，项目建议书，项目可研报告，本文档支持完整下载，支持任意编辑！选择我们，选择成功！单片机论文，毕业设计，毕业论文，单片机设计，硕士论文，研究生论文，单片机研究论文，单片机设计论文，优秀毕业论文，毕业论文设计，毕业过关论文，毕业设计，毕业设计说明，毕业论文，单片机论文，基于单片机论文，毕业论文终稿，毕业论文初稿，本文档支持完整下载，支持任意编辑！本文档全网独一无二，放心使用，下载这篇文档，定会成功！