來源：今日電子 作者：黎華圖 葛萬成

    引言

    語音信號是人們進行溝通和交流的主要媒介。語音具有兩重屬性，一方面語音具有表義功能；另一方面語音畢竟是一種聲音，它是由人的頭腦中產生的意念通過一組神經信號去控制發音器官，變成空氣的振動信號，然后由空氣傳遞到人的耳朵或受話器中的信號。語音的基本作用是進行信息交換，構成語音通信。在語音通信系統中，語音信號的傳輸存儲和處理的方式是各種各樣的。大體上說話音處理的研究可以分為以下幾個方面：語音分析、語音增強、語音編碼、話音合成和語音識別與理解。單從記錄聲音的設備來看就有留聲機、錄音機到現在數字化的mp3播放器，這其中的記錄技術也一直在飛速的變化中。因此，在信息社會高度發達的今天，用數字方法進行語音的傳送、存儲、識別、增強就顯得尤為必要。

    labview開發平臺

    labview是目前唯一的編譯型圖形化編程語言，使用“所見即所得”的可視化技術建立人機界面，用圖標表示功能模塊，用圖標之間的連線來表示各模塊間的數據傳遞。同時，labview繼承了高級編程語言的結構化和模塊化編程的優點，支持模塊化與層次化設計，這種結構的設計增強了程序的可讀性，其界面非常直觀形象。

    虛擬儀器是以計算機作為儀器的硬件支撐，充分利用計算機的運算、存儲、調用、顯示及文件管理等功能，把傳統儀器的專業化功能軟件化，使之與計算機結合起來融為一體，這樣便構成了一臺從外觀到功能都完全與傳統儀器相同，同時又充分享用了計算機資源的儀器系統。傳統儀器通常由信號采集、信號分析、信號輸出三部分組成；虛擬儀器同樣可以劃分為數據采集、數據分析處理、顯示結果三大功能模塊。

    虛擬儀器的系統組成

    虛擬儀器系統是由計算機、硬件平臺和應用軟件組成的。從構成方式，則有以數據采集卡(daq)和信號調理電路組成的pc-daq測試系統；以gpib、vxi、串行總線和現場總線等標準總線儀器為硬件方式組成的gpib系統、vxi系統、串行總線系統、現場總線系統等。目前通常采用的方法是在計算機上插入數據采集卡，用軟件在屏幕上生成儀器面板，用軟件進行信號分析處理等。這也正是本文設計的核心。我們采用pci總線技術開發了虛擬儀器系統硬件平臺，其基于pci總線的數據采集卡包括信號調理和數據采集兩部分，數據采集卡結合計算機數據處理軟件可以構造各種虛擬儀器。圖1為虛擬儀器系統構成框圖。

    圖1 虛擬儀器系統構成框圖

    語音信號的時域處理方法

    數字語音處理的方法常常分為時域方法、頻域方法、同態方法、線性預測編碼方法以及其他各種方法等。時域方法涉及到語音信號的波形，利用時域方法來分析的語音信號特征參數包括語音的短時平均幅度和能量，短時平均過零率，短時自相關函數以及短時平均幅度差函數等。利用這些特征參數可以分析或處理語音，如清濁音分類，基音周期檢測等。限于篇幅，這里只對短時能量和短時平均幅度進行分析。語音信號的時域分析就是分析和提取語音信號的時域參數，其特點如下。

    ⑴表示語音信號較直觀、物理意義明確；

    ⑵實現較簡單、運算量少；

    ⑶可以得到語音的重要參數；

    ⑷使用示波器等通用設備可看到變化，使用方便。

    考慮到上述優點，本文就語音信號的時域處理方法進行系統的分析。

    ● 短時能量分析

    語音信號是一種隨時間而變化的信號，是濁音激勵還是清音激勵，濁音的基音周期以及信號幅度等都隨時間而變化，此變化又是緩慢的，可以認為在一小段時間里，例如10～20ms內語音信號近似不變。于是，可以把語音