语音信号的MFCC特征提取——Matlab仿真

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本文介绍了使用Matlab进行语音信号MFCC特征提取的步骤,包括预处理、功率谱密度计算、应用Mel滤波器组、对数压缩和离散余弦变换。通过这些步骤,可以得到用于语音识别和处理的有效特征表示。

语音信号的MFCC特征提取——Matlab仿真

MFCC(Mel频率倒谱系数)是一种常用的语音信号特征提取方法,广泛应用于语音识别和语音处理领域。本文将介绍如何使用Matlab进行MFCC特征提取的仿真,并提供相应的源代码。

MFCC特征提取的过程可以分为以下几个步骤:

步骤一:预处理
首先,需要对语音信号进行预处理,包括去除静音段、分帧和加窗。这里我们使用Matlab的语音处理工具包来完成预处理过程。

% 加载语音信号
[x, fs] = audioread('speech.wav');

% 去除静音段
x = 
以下是一个基本的MFCC特征提取MATLAB代码: % 定义常量 frame_size = 256; % 帧大小 frame_shift = 128; % 帧移 num_filters = 20; % 滤波器数量 num_ceps = 12; % MFCC系数数量 lifter = 22; % lifter系数 % 读取音频文件 [x, fs] = audioread('sample.wav'); % 预加重 pre_emph = [1 -0.97]; x = filter(pre_emph, 1, x); % 分帧 frames = buffer(x, frame_size, frame_size-frame_shift, 'nodelay'); % 加窗 win = hamming(frame_size); frames = frames .* repmat(win, 1, size(frames, 2)); % 计算功率谱 pow_frames = abs(fft(frames)).^2; pow_frames = pow_frames(1:frame_size/2+1, :); % 计算Mel滤波器组 mel_filters = melFilterBank(fs, num_filters, frame_size); % 应用Mel滤波器组 mel_pow_frames = mel_filters * pow_frames; % 取对数 log_mel_pow_frames = log(mel_pow_frames); % 应用DCT dct_mel_pow_frames = dct(log_mel_pow_frames); % 取MFCC系数 mfcc = dct_mel_pow_frames(1:num_ceps, :); % 应用lifter lifter_coeffs = (1:lifter)'; lifter_coeffs = sin(pi/lifter*(lifter_coeffs-0.5)); mfcc = mfcc .* repmat(lifter_coeffs, 1, size(mfcc, 2)); % 显示MFCC系数 imagesc(mfcc); colorbar; % Mel滤波器组函数 function mel_filters = melFilterBank(fs, num_filters, frame_size) % 定义频率范围 f_min = 0; f_max = fs/2; mel_min = 1125*log(1+f_min/700); mel_max = 1125*log(1+f_max/700); % 计算Mel刻度的间隔 mel_interval = (mel_max - mel_min) / (num_filters + 1); % 将Mel刻度转换为频率 freqs = 700*(exp(mel_min+(0:num_filters+1)*mel_interval/1125)-1); % 将频率转换为FFT索引 fft_indices = floor((frame_size+1)*freqs/fs); % 构建滤波器组 mel_filters = zeros(num_filters, frame_size/2+1); for i = 1:num_filters left = fft_indices(i); center = fft_indices(i+1); right = fft_indices(i+2); for j = left:center mel_filters(i, j) = (j-left)/(center-left); end for j = center+1:right mel_filters(i, j) = (right-j)/(right-center); end end end
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