Рис.16. Осцилограмма записанного РС (моно,16 бит, 8000 Гц)
Рис.17. Сонограмма записанного РС (моно,16 бит, 8000 Гц)
Рис.18. Спектр записанного РС (моно,16 бит, 8000 Гц)
Mono
Minimum RMS Power: -37.01 dB Maximum RMS Power: -6.44 dB
Average RMS Power: -19.77 dB Total RMS Power: -18.17 dB
Actual Bit Depth:16 Bits Using RMS Window of 10 ms
| Названия измеряемых величин | РС (моно, 16 бит, 8000 Гц) |
| Максимальный уровень сигнала, дБ | -6.44 |
| Минимальный уровень сигнала, дБ | -37.01 |
| Средний уровень сигнала, дБ | -19.77 |
| Динамический диапазон, дБ | 30.57 |
| Пик-фактор, дБ | 13.33 |
Вывод: Значения динамического диапазона РС (моно, 16 бит, 22050 Гц) и РС (моно, 16 бит, 8000 Гц) совпадают с теоретическими данными (динамический диапазон для речевого сигнала от 25 до 35 дБ, результат измерения 30.57 дБ). Рассчитанные пик-факторы также немногим больше теоретических значений (значение пик-фактора 10-12 дБ).
Для проведения анализа временных характеристик временного сигнала возьмем слово “лука” из записанного текста.
Рис.19.Сонограмма исследуемого слова “лука”.
| Фонема | Л | У | К | А |
| Длительность, с | 0.07 | 0.06 | 0.03 | 0.09 |
Для построения графика мелодии основного тона воспользуемся
сонограммой и спектральным анализом данного сигнала:
| С | 0,5 | 1,5 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 5,5 | 6,6 | 7,5 | |||||||
| Гц |
Рис.20. График мелодии основного тона
Рассчитаем дисперсию и среднеквадратичное отклонение:
Вывод: по средней частоте можно сделать вывод о человеке, который производил запись. Т.к. Fср. = 142,5 Гц, а голос среднестатистического мужчины колеблется в интервале от 85 до 200 Гц, то запись производил мужчина. У женщины же основная частота от 160 до 300 Гц. Следовательно, диктор в лице женщины исключен.
2) Анализ спектра звукового сигнала:
После фильтрации
Рис.21. Сонограмма сигнала после применения фильтра «А»
Рис.22. Сравнительный спектральный анализ сигналов
Статистические данные до и после фильтрации:
| Названия измеряемых величин | РС | РС после фильтрации |
| Максимальный уровень сигнала, дБ | -6.44 | -13.22 |
| Минимальный уровень сигнала, дБ | -37.01 | -54.61 |
| Средний уровень сигнала, дБ | -19.77 | -30.97 |
| Динамический диапазон, дБ | 30.57 | 24.24 |
| Пик-фактор, дБ | 13.33 | 17.75 |
Вывод: Из данных таблицы видно, что после применения фильтра «А» уменьшается динамический диапазон и увеличивается пик-фактор. Уменьшение динамический диапазона и увеличение пик-фактора можно объяснить спадом частотной характеристики в направлении низких частот
Рис.21.1. Сонограмма сигнала после применения фильтра «П»
Cтатистические данные до и после фильтрации:
| Названия измеряемых величин | РС | РС после фильтрации |
| Максимальный уровень сигнала, дБ | -13.22 | -16.69 |
| Минимальный уровень сигнала, дБ | -54.61 | -70.83 |
| Средний уровень сигнала, дБ | -30.97 | -35.91 |
| Динамический диапазон, дБ | 24.24 | 24.24 |
| Пик-фактор, дБ | 17.75 | 19.22 |
Mono
Minimum RMS Power:-70.83 dB Maximum RMS Power:-16.69 dB Average RMS Power:-35.91 dB Total RMS Power:-32.57 dB Actual Bit Depth: 16 Bits Using RMS Window of 10 ms
Анализ звуков «у», «ю», «з», «б»
Проведем анализ данных звуков, записав следующую фразу: «Утром Юрий зашел в баню».
Выделим форманты звука «у» в слове «утром»:
Рис.23. Усредненный спектр звука «у»
| Номер форманты | F1 | F2 | F3 |
| Частотный диапазон | (368;397) | (2216;2284) | (3412;3470) |
| Ширина полосы |
Выделим форманты звука «ю» в слове «Юрий»:
Рис.24. Усредненный спектр звука «ю»
| Номер форманты | F1 | F2 | F3 |
| Частотный диапазон | (324;395) | (2027;2130) | (3280;3344) |
| Ширина полосы |
Рис.25.Усредненные спектры звуков «у» и «ю»
Выделим форманты звука «з» в слове «зашел»:
Рис.26.Усредненный спектр звука «з»
| Номер форманты | F1 | F2 | F3 |
| Частотный диапазон | (341;374) | (2366;2434) | (4721;4782) |
| Ширина полосы |
Выделим форманты звука «б» в слове «баня»:
Рис.27.Усредненный спектр звука «б»
| Номер форманты | F1 | F2 | F3 |
| Частотный диапазон | (633;661) | (2410;2442) | (3390;3445) |
| Ширина полосы |
Рис.28.Усредненные спектры звуков «з» и «с»
| Фонема | «У» | «Ю» | «З» | «Б» |
| Длительность, с | 0.14 | 0.31 | 0.08 | 0.09 |
Вывод:
-Рассмотрели гласную высокого подъема «у» и подтвердили теоретические сведения:
1)форманты располагаются компактно
2)Более высокие форманты имеют малую интенсивность и едва заметны на спектрограмме, а, следовательно, можем определить фонему по одной форманте
-Рассмотрели составной слог йу, соответствующий букве ю:
1)Первая форманта относится к фонеме у, последующие же относятся к среднеязычно-средненебному щелевой согласной ничто можно проверить по второй форманте «й», которая находится на той же частоте (2000 Гц), что и вторая форманта гласной ю
2)Вторая и третья форманты гласной ю выражены в виде четких резонансных полос, так же, как и согласной й
- Рассмотрели переднеязычно-зубной звонкий щелевой согласный «з»:
1)Сразу после первой форманты наблюдаем характерный для «з» характерный антирезонанс, расположенный несколько ниже максимума турбулентного шума. Это заметно ослабляет интенсивность шума в области первых формант, так что следы шума на динамических спектрограммах теряются в интервале согласного.
-Рассмотрели губной-губной звонкий взрывной согласный «б»:
1)Частоты первых двух формант стремятся занять предельно низкие частотные положения, отображающие факт смыкания губ, особенно это заметно в слоге с гласной «а»
-длительность гласных и согласных полностью совпала с теоретической средней длительностью
Выводы по проделанной работе:
1. С учетом погрешностей, связанных с внешними факторами, подтверждены теоретические диапазоны, а именно:
· Динамический диапазон речевого сигнала – 25-35 дБ;
· Пик-фактор – 10-12 дБ;
2. Изменение частоты дискретизации и глубины дискретизации влияет на пик-фактор и динамический диапазон
4. Применение фильтра влияет на значения уровней сигнала.
5. При записи обязательно следует следить за окружающими факторами. Речь должна быть четкой, понятной посторонние звуковые помехи должны быть минимизированы. На показания могут повлиять шумы, исходящие с тыльной стороны.
6. Средняя длительность гласных 15-20 с,а согласных 8 с.