1、用窗函数来截取信号，假定信号在窗内是平稳的，采用傅里叶变换分析窗内的信号，以确定窗内存在的频率成分，然后沿着信号时间方向移动窗函数，得到频率随时间的变化关系，及所需的时频分布。如下短时傅里叶变换分析结果连续小波变换分析结果正常或者病理嗓音语音样本正常的和病理的预处理特征提取小波包系数能量和熵识别图所示为正常语音信号和常见病理嗓音声带息肉，声带麻痹，声道水肿，声带小结的短时傅里叶变换的结果声带息肉嗓音时频谱正常嗓音时频谱声带小结嗓音时频谱声带麻痹嗓音时频谱图嗓音信号短时傅里叶变换图从上图可以看出与正常嗓音时频谱相比较，病理嗓音的时频谱中高能量部分已经转移到高频率区域。同时，由于病理嗓音中异常噪声的存在引起中间频率分量比正常的声音和突然发生的非周期性谱更强。这些现象是嗓子严重受损的结果。另方面。
2、数去逼近信号。是种时间尺度分析方法，克服了的窗函数不可改变的缺陷，可以有效聚焦信号的瞬时结构。小波变换不仅具有的优点，而且满足了变窗处理的要求，具有良好的时频局域化特性，具有更好的时频特性窗口。但是，对时频平面的划分是机械式的，不具备自适应的特点引入的尺度因子与频率没有直接的联系，只是在时间尺度二维平面分析信号，频率没有表现出来，因此的结果不是种真正的时频谱。下图所示为利用小波变换对正常嗓音和病理嗓音的时频分析结果。正常嗓音时频谱声带息肉嗓音时频谱声带小结嗓音时频谱声带麻痹嗓音时频谱图嗓音信号连续小波变换图连续小波分析给我们提供了将突然的病理特征的非平稳的语音信号绘制到个更明确的时频空间的能力。为了这个目的，连续小波变换应用于正常和病理的元音分析。从上图可以看出通过对正常话音信号和病理嗓音。
3、在模拟信号上逐点采取其瞬时值。采样时必须要注意满足奈奎斯特定理，即采样频率必须以高于受测信号的最高频率两倍以上的速度进行取样，才能正确地重建波形它是通过采样脉冲和模拟信号相乘来实现的。语音信号经过预滤波和采样后，由变换器变换为二址制数字码。这种防混叠滤波通常与模数转换器做在个集成块内，因此目前来说，语音信号的数字化的质量还是有保证的。市面上购买到的普通声卡在这方面做的都很好，语音声波通过话筒输入到声卡后直接获得的是经过防混叠滤波变换量化处理的离散的数字信号。语音信号的时域分析设语音波形时域信号为加密分帧处理后得到的第帧语音信号为，则满足下式其他值其中„，并且为帧长，为帧移长度。设第帧语音信号的短时能量用表示，则其计算公式如下。
4、，由于增加了声音嘶哑，噪声在频谱的增加和更重在第共振峰浓度出现。上图还表明低频率成分，包括了病理性的声音的第和第二共振峰。由于第共振峰与人的说话息息相关，所以可以直接解释为声带的损伤。连续小波变换法国地球物理学家发现地震信号在低频端应该具有较高的频率分辨率，在高频端频率分辨率可以较低。根据这特点，由和等共同发展了小波变换方法，这是种多分辨率分析方法。小波变换定义为,其中为尺度参数，为个时间频率均局部化了的带通函数。对复小波而言，母小波可表示为，其中为小波的中心频率，为低通函数。小波变换与短时傅里叶变换有很大的相似性。区别仅在于观察信号的不同频率分量，小波变换使用了不同宽度的窗函数。其实质是将信号向系列小波基函数上投影，即用系列小波基。
5、辐射效应，也包括圆形的头部的绕射效应等。当然从理论上推导这个阻抗是有困难的。但是如果认为口唇张开的面积远小于头部的表面积，则可近似地看成平板开槽辐射的情况。此时，可推导出辐射阻抗的公式如下式中，,，这里，是口唇张开时的开口半径，是声波传播速度。综上所述，完整的语音信号的数学模型可以用三个子模型激励模型，声道模型和辐射模型的串联来表示。第三节语音信号的传统声学参数语音信号的声学参数主要有以下几个基频是指每秒钟声带振动的次数，单位是赫兹，正常男性的基频约正常女性的基频约正常儿童的基频约。决定基频的三大因素声带振动部分的长度当声带的振动部分越短，基频越大，音调越高。声带组织的张力当声带组织的张力增高时，造成声带组织紧张，基频增加，音调增高，声带质量的大小当声带质量增加时，基。
6、指数，是变换指数，是低通滤波器是高通滤波器如下式所示其中是滤波带宽长度。因此，由于正交特性，个离散信号在不同位置和不同规模的小波包系数可以通过下式有效地计算出。,因此，对于组小波包系数，能量特征，在对应的子频带中课通过下式计算,同时，使用提取的小波包系数可以计算夏侬熵，通过下式计算熵评价的的信息的数量和速度可以作为衡量病理嗓音的指标，这些信息是由病菌因素产生的。因此，夏侬熵可以测量语音信号在时域的自相关值，而且可以推断出声带不规则损伤的信息。小波包分析比离散小波分析更灵活，因为细节被分成了更小的子带，如近似值等。基于小波包分析有许多的基在向量空间，它能得到语音信号在时频域的更多细节，尤其是对于病理语音。下图。
7、程度。单位是。正常值小于。噪声能量在区分病理和正常嗓音时更有效，是判定嘶哑轻重的重要指标，直接反映了声带的闭合程度。谐噪比是谐音成分与噪音成分的比较。正常人男女之间无显著差异，是判定嘶哑轻重的重要指标。据统计，病态嗓音治疗前有在以下，治疗后增大，因此，对治疗的定量评价有意义，能将病人与正常者区分开来。以上是有关语音处理的些基础知识，下文着重介绍语音信号分析的方法。第三章语音信号的时域和频域分析第节语音信号的时域分析语音信号的时域分析就是分析和提取语音信号的是与参数。进行语音分析时，最先接触到并且也是最直观的是它的时域波形。语音信号本身就是时域信号，因而时域分析通常是最早使用，也是应用最广泛的种方法，这种方法直接利用语音信号的时域波形。时域分析通常用于最基本的参数分析及应用，如语音的分割，预。
8、能力，在节点处每个子带被分成了具有相同频率范围的更小的子带。分层的小波包变换使用了小波函数族和与它们相关的尺度函数来把原始信号分解成连续的子频带。分解过程是递归地应用于低频和高频带来生成下级的层次。如果选定了个小波基，那么估计系数将会而且将会得出不同组的特征向量。从个离散的输入信号开始，第阶段的快速小波变换算法把信号分解成两个系数集。近似系数和详细系数小波包分解是种小波变换，信号通过比离散小波变换更多的滤波器。然而在中，详细系数和近似系数都被分解了。对于级的分解，小波包分解将会产生个不同的系数集，想比与离散小波变换只能产生个系数集。在方法上类似于小波系统，小波包可以用下列基本函数进行描述。图连续小波变换和小波包分析比较图其中，是规。
9、频减小，音调降低。基频的常用提取算法有自相关函数法,峰值提取算法,平均幅度差函数法,并行处理技术，倒谱法谱图法，小波变换法等等。自相关法语音信号经窗长为的窗口截取段加窗语音信号后，定义的自相关函数亦即语音信号的短时自相关函数为平均幅度差函数法语音信号的短时平均幅度差函数定义为并行处理技术方法运用并行处理技术检测基音周期的方法的基本思想是对经过处理的语音信号实施系列的基音初步检测，或分别对原始信号和经处理后的信号实施系列检测，然后根据系列检测的初步结果，综合判断基音周期。④倒谱法倒谱法是传统的基音周期检测算法之，它利用语音信号的倒谱特征，检测出表征激励周期的基音信息。声门噪声能量是指在发音过程中声门漏气所产生的扰动噪声。
10、是个度量语音信号幅度值变化的函数，但它有个缺陷，即它对高电平非常敏感因为它计算时用的是信号的平方。为此可采用另个度量语音信号幅度音，声带息肉，声带小结，声带麻痹等病理嗓音的实验结果进行比较。嗓音信号处理的过程语音障碍的识别的第步是对语音信号异常特征的认识。因此，在这项研究中，我们研究的正常嗓音信号及病理嗓音的时频分析采用了短时傅里叶变换和连续小波变换。之后，在上述分析的基础上，提供喉部异常的初步诊断。小波包变换方法有强大的特征提取策略。根据上述叙述，整个过程的框图如下图所示图嗓音信号处理的过程短时傅里叶变换年提出了短时傅里叶变换，用以测量声音信号的频率定位，对于信号的短时傅里叶变换定义为,其中为被分析的信号，为窗函数。短时傅里叶变换的基本思想。
11、理，大分类等。这种分析方法的特点是表示语音信号比较直观，物理意义明确。实现起来比较简单，运算量少。可以得到语音的些重要参数。④只使用示波器等通用设备，使用较为简单。语音信号的时域参数有短时能量，短时过零率，短时自相关函数和短时平均幅度差函数等，这是语音信号的组最基本的短时参数。针对这些参数，语音信号的时域分析般有以下步骤。语音信号的采集和处理在将语音信号进行数字化前，必须先进行防混叠预滤波，预滤波的目的有两个抑制输入信导各领域分量中频率超出的所有分量为采样频率，以防止混叠干扰。抑制的电源工频干扰。这样，预滤波器必须是个带通滤波器。为了将原始模拟语音信号变为数字信号，必须经过采样和量化两个步骤，从而得到时间和幅度上均为离散的数字语音信号。采样也称抽样，是信号在时间上的离散化，即按照定时间间隔。
12、连续小波系数的分布的比较，很明显，病理信号的小波系数幅值显著下降。另外，如图所示。因为在声带病变和随后的噪声的语音信号中存在样的成分，小波系数分布在相应的扩展的带谱频带中。大约所有声带疾病相关的声音中，声带振动的规律受到振幅振动和基频扰动的严重干扰。特征提取程序很明显，在与声带相关的嗓音疾病中，语音信号的频谱分布不规则，周期缺失，降低了预计语音波形的强度。病理性语音由于噪声因素的存在，其在不同子频带下的能量分布与正常嗓音相比有着高度的不规则性。根据这些事实，小波包变换作为特征提取的方法，小波包变换类似于对波形分形，它将会得出在明确区分模式方面最好的结果。下图为连续小波变换与小波包分析方法的比较。小波包分析小波包分析考虑了语音信号在时域和频域的准确详细信息。小波包结构给出了提出小波包树节点的。
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【毕业设计】病理嗓音时频分析的研究