來(lái)源：今日電子 作者：黎華圖 葛萬(wàn)成

    引言

    語(yǔ)音信號(hào)是人們進(jìn)行溝通和交流的主要媒介。語(yǔ)音具有兩重屬性，一方面語(yǔ)音具有表義功能；另一方面語(yǔ)音畢竟是一種聲音，它是由人的頭腦中產(chǎn)生的意念通過(guò)一組神經(jīng)信號(hào)去控制發(fā)音器官，變成空氣的振動(dòng)信號(hào)，然后由空氣傳遞到人的耳朵或受話器中的信號(hào)。語(yǔ)音的基本作用是進(jìn)行信息交換，構(gòu)成語(yǔ)音通信。在語(yǔ)音通信系統(tǒng)中，語(yǔ)音信號(hào)的傳輸存儲(chǔ)和處理的方式是各種各樣的。大體上說(shuō)話音處理的研究可以分為以下幾個(gè)方面：語(yǔ)音分析、語(yǔ)音增強(qiáng)、語(yǔ)音編碼、話音合成和語(yǔ)音識(shí)別與理解。單從記錄聲音的設(shè)備來(lái)看就有留聲機(jī)、錄音機(jī)到現(xiàn)在數(shù)字化的mp3播放器，這其中的記錄技術(shù)也一直在飛速的變化中。因此，在信息社會(huì)高度發(fā)達(dá)的今天，用數(shù)字方法進(jìn)行語(yǔ)音的傳送、存儲(chǔ)、識(shí)別、增強(qiáng)就顯得尤為必要。

    labview開(kāi)發(fā)平臺(tái)

    labview是目前唯一的編譯型圖形化編程語(yǔ)言，使用“所見(jiàn)即所得”的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面，用圖標(biāo)表示功能模塊，用圖標(biāo)之間的連線來(lái)表示各模塊間的數(shù)據(jù)傳遞。同時(shí)，labview繼承了高級(jí)編程語(yǔ)言的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn)，支持模塊化與層次化設(shè)計(jì)，這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)增強(qiáng)了程序的可讀性，其界面非常直觀形象。

    虛擬儀器是以計(jì)算機(jī)作為儀器的硬件支撐，充分利用計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、存儲(chǔ)、調(diào)用、顯示及文件管理等功能，把傳統(tǒng)儀器的專業(yè)化功能軟件化，使之與計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)融為一體，這樣便構(gòu)成了一臺(tái)從外觀到功能都完全與傳統(tǒng)儀器相同，同時(shí)又充分享用了計(jì)算機(jī)資源的儀器系統(tǒng)。傳統(tǒng)儀器通常由信號(hào)采集、信號(hào)分析、信號(hào)輸出三部分組成；虛擬儀器同樣可以劃分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、顯示結(jié)果三大功能模塊。

    虛擬儀器的系統(tǒng)組成

    虛擬儀器系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)、硬件平臺(tái)和應(yīng)用軟件組成的。從構(gòu)成方式，則有以數(shù)據(jù)采集卡(daq)和信號(hào)調(diào)理電路組成的pc-daq測(cè)試系統(tǒng)；以gpib、vxi、串行總線和現(xiàn)場(chǎng)總線等標(biāo)準(zhǔn)總線儀器為硬件方式組成的gpib系統(tǒng)、vxi系統(tǒng)、串行總線系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)等。目前通常采用的方法是在計(jì)算機(jī)上插入數(shù)據(jù)采集卡，用軟件在屏幕上生成儀器面板，用軟件進(jìn)行信號(hào)分析處理等。這也正是本文設(shè)計(jì)的核心。我們采用pci總線技術(shù)開(kāi)發(fā)了虛擬儀器系統(tǒng)硬件平臺(tái)，其基于pci總線的數(shù)據(jù)采集卡包括信號(hào)調(diào)理和數(shù)據(jù)采集兩部分，數(shù)據(jù)采集卡結(jié)合計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件可以構(gòu)造各種虛擬儀器。圖1為虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖。

    圖1 虛擬儀器系統(tǒng)構(gòu)成框圖

    語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域處理方法

    數(shù)字語(yǔ)音處理的方法常常分為時(shí)域方法、頻域方法、同態(tài)方法、線性預(yù)測(cè)編碼方法以及其他各種方法等。時(shí)域方法涉及到語(yǔ)音信號(hào)的波形，利用時(shí)域方法來(lái)分析的語(yǔ)音信號(hào)特征參數(shù)包括語(yǔ)音的短時(shí)平均幅度和能量，短時(shí)平均過(guò)零率，短時(shí)自相關(guān)函數(shù)以及短時(shí)平均幅度差函數(shù)等。利用這些特征參數(shù)可以分析或處理語(yǔ)音，如清濁音分類，基音周期檢測(cè)等。限于篇幅，這里只對(duì)短時(shí)能量和短時(shí)平均幅度進(jìn)行分析。語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域分析就是分析和提取語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域參數(shù)，其特點(diǎn)如下。

    ⑴表示語(yǔ)音信號(hào)較直觀、物理意義明確；

    ⑵實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單、運(yùn)算量少；

    ⑶可以得到語(yǔ)音的重要參數(shù)；

    ⑷使用示波器等通用設(shè)備可看到變化，使用方便。

    考慮到上述優(yōu)點(diǎn)，本文就語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)域處理方法進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

    ● 短時(shí)能量分析

    語(yǔ)音信號(hào)是一種隨時(shí)間而變化的信號(hào)，是濁音激勵(lì)還是清音激勵(lì)，濁音的基音周期以及信號(hào)幅度等都隨時(shí)間而變化，此變化又是緩慢的，可以認(rèn)為在一小段時(shí)間里，例如10～20ms內(nèi)語(yǔ)音信號(hào)近似不變。于是，可以把語(yǔ)音