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音频信号的短时傅里叶变换
姓名：蔡 冬 学号：20090365 方向：自动装置与检测
一．试验目的：
1． 熟悉掌握matlab软件的使用，以及对音频信号的时域及频域分析。
2． 掌握短时傅里叶变换的意义和方法。
3． 通过试验结果对比，加深对傅里叶变换的认识。
二．试验内容：
1．收集一段音频信号，以某一固定采样率进行分析，如采样率Fs=50000Hz。
2．对音频信号采用滑动窗进行短时傅里叶变换，窗宽frame_length=512，画出频谱图和时域图。
3．对音频信号直接傅里叶变换，画出频谱图和时域图。
4．结果比较分析，并得出结论。
三．试验步骤：
1、 音频信号短时傅里叶变换的分析过程
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音频信号时一个非平稳的信号，是非周期的，频谱随时间连续变化，所以不能直接傅里叶变换，所以短时分析是一个有效的解决办法。任何语音信号的分析和处理必须建立在“短时”的基础上，即进行“短时分析”，将语音信号分段来分析其特征参数。这是因为语音信号的特性随时间是缓慢变化的，可以假设在一短时间呢是不变化的，当做是一个准稳态的过程。
下面是具体的加窗、短时傅里叶变换的matlab程序：
[y,Fs,bits]=wavread('D:\\6.wav');
y=y(:,1);
sound(y,Fs,bits);
sigLength=length(y);
Fs=50000;
d=100;%连续段的重叠长度
L=512;
k=L-d;
t=fix(sigLength/k);
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frame_length=512;
r=(rectwin(frame_length));
for a=1:t
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n1=(L-d)*(a-1)+1;
n2=(L-d)*(a-1)+frame_length;
s=y(n1:n2);
sf=fft(s'.*r',512 );
X1(n1:n2)=sf(1:frame_length);
end
SIZE=8000;
Y=zeros(SIZE,1);
Y=20*log10(abs(X1));
figure,plot(Y(1:4000));title('频谱图');
figure,plot(y);title('时域图');
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图1.短时傅立叶变换的频谱图
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图2.短时傅立叶变换的时域图
2．语音信号的直接傅里叶变换
[y,Fs,bits]=wavread('D:\\6.wav');
y=y(:,1);
sound(y,Fs,bits);
figure, plot(abs(fft(y)));title('频谱图');
figure,plot(y);title('时域图');
图3.傅立叶变换的频谱图
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图4.傅立叶变换的时域图
四．试验结论：频谱图
1.（截断函数）窗函数会扰乱信号的特性。
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2.通过将信号截断来表征信号时频普变化现象。
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