4. Лабораторная работа №3. Исследование корреляционных свойств речевого сигнала

Цель работы: анализ корреляционных свойств речевых сигналов.

1. Методические указания к лабораторной работе

В данной лабораторной работе студенту предлагается исследовать корреляционные свойства речевых сигналов. Корреляционный анализ проводится для временных сегментов, полученных в Лабораторной работе 1:

• вокализованных (В-сегменты),

• взрывных сегментов (Вз-сегменты),

• шумовых сегментов (Ш-сегменты).

Исследования фонограммы реализуется в программе «Коррелограмма», предназначенной для работы в среде MatLab. Приложение выдается преподавателем. Описание программы приводится ниже.

Пример представления коррелограммы приведены на рис.4.1

При построении и исследовании коррелограммы необходимо:

1) проанализировать соотношение временных сегментов исходной фонограммы с временными областями (участками) коррелограммы.

2) определить области коррелограммы, соответствующие:

• вокализованным сегментам (В-сегменты),

• взрывным сегмента (Вз-сегменты),

• шумовым сегментам (Ш-сегменты).

3) определить значения Т_от(по коррелограмме) или по сечениям ВКФ для В-сегментов. Проанализировать изменчивость Т_отв В-сегментах.

2. Комментарии к оформлению отчета по лабораторной работе

При оформлении отчета для каждого пункта исследований необходимо привести:

1. скриншоты по пунктам исследования,

2. комментарии и выводы по полученным результатам.

Рис.4.1. Применение корреляционной обработки для различения кластеров РС: (а) – сверху - реализация слова «Береза», (б) – в середине - коррелограмма слова «Береза», (в) – снизу - выборочная кратковременная корреляционная функция (ВКФ) (сечение коррелограммы по вертикальной метке – 57 интервал оценивания)

3. Программа анализа корреляционных функций «Коррелограмма»

Программа «Коррелограмма» написана на языке Matlab(версия 6.1), поэтому для проведения исследований необходимо на компьютере установить соответствующее программное обеспечение.

1. Назначение программы

Основные возможности программы «Коррелограмма»:

а) визуализация файлов произвольной фонограммы,

б) визуализация исследуемых сегментов фонограмм в режиме «увеличения»,

в) построение и визуализация коррелограммы (последовательности выборочных корреляционных функций),

г) нормирование коррелограммы и ее визуализация,

д) логарифмирование коррелограммы по μ-закону ее визуализация,

е) визуализация «сечений» коррелограммы – выборочных корреляционных функций,

ж) визуализация параметров коррелограммы,

В программе также имеется дополнительная возможность по анализу фонограмм с помощью «разностной» обработки, в этом случае вместо корреляционной функции используется функция «среднего модуля разности».

2. Предварительный этап работы с фонограммой

Перед корреляционной обработкой фонограммы необходимым является предварительный этап обработки записи с целью очистки ее от сетевых наводок путем ВЧ-фильтрации.

Порядок работы с программой на предварительном этапе следующий:

1. загрузить и запустить файл vad_1.m из среды MatLab,

2. открыть фонограмму: для этого необходимо нажать кнопку File панели Меню, после чего в появившемся списке нажать кнопку Open, выбрать и загрузить wav-файл фонограммы (см. рис.4.2, 4.3) ,

3. осуществить предварительную фильтрация фонограммы, нажав кнопку Предвар. фильтрация (в случае недостаточной фильтрации изменить апертуру ВЧ-фильтра в поле ввода Апертура ФВЧ),

4. нажать кнопку Korrelogram на панели Меню для перехода к основному окну работы для построения коррелограммы.