Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана
Отчет по лабораторной работе №1
Тема: «Основные свойства слуха и акустические сигналы»
Выполнили: студенты группы ИУ10-44
Скетин А.А.
Виклов В.Д.
Преподаватель: Козлачков Сергей Борисович
Москва – 2017
В процессе предварительной подготовки была произведена запись речевого сигнала (РС). Текст, который записывался: Корчагин обхватил голову руками и тяжело задумался. Перед его глазами пробежала вся его жизнь, с детства и до последних дней. Хорошо ли, плохо ли он прожил свои двадцать четыре года? Перебирая в памяти год за годом, проверял свою жизнь, как беспристрастный судья, и с глубоким удовлетворением решил, что жизнь прожита не так уж плохо.
Осциллограммы, сонограммы, а также статистические данные речевых сигналов представлены ниже.
Предварительная подготовка
Речевой сигнал
Рис.1. Осциллограмма речевого сигнала №1 (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Рис.2. Сонограмма речевого сигнала №1 (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Рис.3. Спектральный анализ речевого сигнала №1 (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Mono
Minimum RMS Power:-76.36 dB Maximum RMS Power:-6.7 dB Average RMS Power:-23.24 dB Total RMS Power:-19.68 dB Actual Bit Depth:16 Bits Using RMS Window of 10 ms
Динамический диапазон и пик-фактор рассчитываются по формулам:
D = Lmax – Lmin; П= Lmax– Lсредн
DD = - 27.57- (-53.72) = 26.15 дБ; PF = -6.7- (-23.24) = 16.54 дБ
Рис.4. Осциллограмма речевого сигнала №2 (стерео, 8 бит, 22050 Гц)
Рис.5. Сонограмма речевого сигнала №2 (стерео, 8 бит, 22050 Гц)
Minimum RMS Power: -33.58 dB -33.46 dB Maximum RMS Power: -7.71 dB -7.72 dB Average RMS Power: -23.35 dB -23.35 dB Total RMS Power: -21.19 dB -21.18 dB Actual Bit Depth: 8 Bits 8 Bits Using RMS Window of 10 ms
DD№1 = - 7.71 - (-33.58) = 25.87 дБ; PF№1 = -7.71 – (-23.35) = 15.64 дБ
DD№2 = - 7.72 - (-33.46) = 25.74 дБ; PF№2 = -7.72 – (-23.35) = 15.63 дБ
Рис.6. Осциллограмма речевого сигнала №3 (моно, 16бит, 8000 Гц)
Рис.7. Сонограмма речевого сигнала №3 (моно, 16бит, 8000 Гц)
Mono
Minimum RMS Power: -79.6 dB Maximum RMS Power: -6.81 dB Average RMS Power: -23.02 dB Total RMS Power: -19.08 dB Actual Bit Depth: 16 Bits Using RMS Window of 10 ms
DD= - 30.57 - (-59.6) = 29.03 дБ; PF = -6.81 – (-25.32) = 16.21 дБ
Преобразуем речевой сигнал №1 в формат 16 бит, 8000 Гц, моно и представим его характеристики.
Рис.8. Осциллограмма преобразованного речевого сигнала №1 (моно, 16 бит, 8000 Гц)
Рис.9. Сонограмма преобразованного речевого сигнала №1 (моно, 16бит, 8000 Гц)
| Речевые сигналы | Динамический диапазон, дБ | Пик-фактор, дБ |
| Речевой сигнал №1(моно, 16 бит, 22050 Гц) | 26.15 | 16.54 |
| Речевой сигнал №2(стерео, 8 бит, 22050 Гц) | 25.87 | 15.64 |
| 25.74 | 15.63 | |
| Речевой сигнал №3(моно, 16бит, 8000 Гц) | 29.03 | 16.21 |
Вывод: При частоте дискретизации 8000 Гц мы сможем полностью восстановить сигнал с частотой 4000 Гц, что ниже диапазона речи человека, следовательно, данная частота дискретизации нам не подходит. При малой глубине дискретизации дискретное представление будет сильно искажено относительно исходного сигнала из-за малого ограниченного числа принимаемых значений(256 различных значений). При частоте дискретизации 22050 Гц и глубине дискретизации 16 бит мы сможем полностью восстановить наш речевой сигнал.
2) Акустический сигнал – мурлыканье
Рис.10.Осциллограмма акустического сигнала (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Рис.11. Сонограмма акустического сигнала (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Рис.12. Спектральный анализ акустического сигнала (моно, 16 бит, 22050 Гц)
Mono
Minimum RMS Power:-73.19 dB Maximum RMS Power: -15.1 dB Average RMS Power:-36.85 dB Total RMS Power: -34.41 dB Actual Bit Depth: 16 Bits Using RMS Window of 10 ms
| Названия измеряемых величин | Акустический сигнал(моно, 16 бит, 22050 Гц) |
| Максимальный уровень сигнала, дБ | -15.1 |
| Минимальный уровень сигнала, дБ | -73.19 |
| Средний уровень сигнала, дБ | -36.85 |
| Динамический диапазон, дБ | 58.38 |
| Пик-фактор, дБ | 21.75 |
Ход работы в аудитории
Запишем речевой сигнал в формате моно,16 бит, 22050 Гц, далее преобразуем его в формат моно 16 бит, 8000Гц. Производим нормализацию сигнала. Записанный текст:Серебряный нагрудник и окованная серебром высокая лука казачьего седла, попав под лучи месяца, вдруг вспыхнули в темени проулка белым, разящим блеском. Верховой кинул на луку поводья, торопливо надел висевший до этого на плечах казачий башлык верблюжьей шерсти, закутал лицо и поскакал машистой рысью.
Рис.13. Осцилограмма записанного РС (моно,16 бит, 22050 Гц)
Рис.14.Сонограмма записанного РС (моно,16 бит, 22050 Гц)
| Октавные полосы, Гц | |||||||
| Значения спектральных уровней, дБ | -30 | -27 | -30 | -33 | -46 | -54 | -66 |
Средний наклон в сторону высоких частот равен -6 дБ/окт
Рис.15.Спектр записанного РС (моно,16 бит, 22050 Гц)
Mono
Minimum RMS Power:-36.89 dB Maximum RMS Power:-6.4dB
Average RMS Power:-19.69 dB Total RMS Power:-18.16 dB Actual Bit Depth:16 Bits
Using RMS Window of 10 ms
| Названия измеряемых величин | РС (моно, 16 бит, 22050 Гц) |
| Максимальный уровень сигнала, дБ | -6.4 |
| Минимальный уровень сигнала, дБ | -36.89 |
| Средний уровень сигнала, дБ | -19.69 |
| Динамический диапазон, дБ | 30.49 |
| Пик-фактор, дБ | 13.29 |