语音的频率、频率分辨率、采样频率、采样点数、量化、增益

 

采样频率：

　　每秒从连续信号中提取并组成离散信号的采样个数。用Hz表示，采样频率的倒数是采样周期，即采样之间的时间间隔。

　　通俗的讲：采样频率是指计算机每秒钟采集的多少声音样本。采样频率越高，即采样的间隔时间越短，则在单位时间内计算机得到的声音样本数据就越多，对声音波形的表示也越精确。

采样定理

　　也称作奈奎斯特采样定理，只有采样频率高于声音信号最高频率的两倍时，才能把数字信号表示的声音还原成为原来的声音。所以采样定理确定了信号最高最高的频率上限，或能获取连续信号的所有信息的采样频率的下限。

 

举例：如果有一个20Hz的语音和一个20KHz的语音，我们以44.1KHz的采样率对语音进行采样，

结果：20Hz语音每次振动被采样了$\frac{40K}{20}=2000$次；

    20KHz语音每次振动被采样了$\frac{40K}{20K}=2$次；

所以在相同的采样率下，记录低频的信息远远比高频的详细。

　　上采样可以理解为信号的插值，下采样可以理解为信号的抽取。

带宽：采样频率的一半，最高频率等于采样频率的一半。

混叠

　　混叠也称为欠采样，当采样频率小于最大截止频率两倍_{（奈奎斯特频率）}的时候就会发生信号重叠，这一现象叫做混叠。

 

为了避免混叠现象，通常采用两种措施：

• 1、提高采样频率，达到信号最高频率的两倍以上；
• 2、输入信号通过抗混叠滤波器(低通滤波器)进行滤波处理，过滤掉频率高于采样率一半的信号。

语谱图

　　横坐标是时间，纵坐标是频率，坐标点值为语音数据能量，能量值的大小是通过颜色来表示的，颜色越深表示该点的能量越强。一条条横方向的条纹，称为“声纹”。

频谱图

　　信号频率与能量的关系用频谱表示，频谱图的横轴为频率，纵轴为功率；

频谱图和语谱图的区别：

• A.频谱图(spectrum)来表示某一瞬间的波形图中的频率分布，而语谱图则是研究一段时间内语音的变化，特别是频率的变化
• C.频谱图表达了声压或振幅和频率的关系，一个持续的元音可有一个稳定的频谱图，最低频率峰值即为基频，而高频的峰值为谐音或泛音 (harmonics)
• D.根据滤波器的带宽可将语谱图分为两类。带宽为300Hz的宽带语谱图可以显示细致的时间结构，但谐波结构不太清楚。带宽为45Hz的窄带语谱图使时间的结构模糊，但是频率的信息较好
• E.在频谱图包络中可以有一些较宽的峰值，称为共振峰(formant)；在较宽的共振峰带中可以看到个别的谐波频率

量化（Quantisation）

　　将连续信号近似为有限个离散值的过程。主要应用于从连续信号到数字信号的转换中。连续信号经过采样成为离散信号，离散信号经过量化就成为了数字信号。这个时候相信大家都有疑问，离散信号跟数字信号有什么区别。

离散信号和数字信号的区别

　　连续信号_{(模拟信号)}经过采样成为离散信号_{（也称为采样信号）}，离散信号经过量化就成为了数字信号。

　　连续信号：信号连续，如正弦信；离散信号：信号不连续，只是一些离散的点，它的取值可以是无穷多种取值；数字信号：如果是二进制量化，只有1，0两种模式的信号。四进制数字信号只有四种取值，以此类推。数字信号幅度只取几个量化的值代替区间。

增益单位dB

本意是表示两个量的比值大小。

对于功率：$dB=10*\log_{10}(\frac{A}{B})$

对于电流或者电压：$dB=20*\log_{10}(\frac{A}{B})$

A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。

dB的意义就是把就是把一个很大或者很小的数比较简短地表示出来。如

X = 100000 = 10^5X(dB) = 10*lg(X)	dB= 10*lg(10^5) dB= 50 dB
X = 0.000000000000001 = 10^-15	X(dB) = 10*log(X) dB= 10*log(10^-15) dB= -150 dB

 

参考文献

采样频率与带宽的关系 你知道不？

音频技术里对信号和频率提升或衰减多少dB是什么概念？

 

转载于:https://www.cnblogs.com/LXP-Never/p/10619759.html