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语音信号处理是数字信号处理的重要应用领域之一,其中频谱分析是理解语音特征的基础。通过快速傅里叶变换(FFT)可以将时域信号转换为频域表示,这是分析语音信号频谱特性的基本方法。
标准FFT处理是对整段语音信号进行全局变换,能显示信号的整体频率分布,但对于语音这种非平稳信号,会丢失时变特征。这时就需要引入短时FFT(STFT)的概念,它将信号分帧后逐帧进行FFT,既保留了频域信息又保持了时间维度。
语谱图是STFT结果的直观可视化呈现,它将频谱幅度以颜色深浅映射在时间-频率二维平面上。横轴表示时间,纵轴表示频率,颜色亮度代表该时刻该频率成分的能量强度。通过语谱图可以清晰观察到语音信号的共振峰、基频等特征随时间的变化情况。
在实际分析中,三种方法各具特点:标准FFT适合分析稳态信号的总体频谱;短时FFT能捕捉信号的时频局部特征;语谱图则以图像形式直观展示时频分布。对比使用这些方法,可以更全面地理解语音信号的时频特性。