MATLAB实现的Gammatone滤波器听觉信号处理系统

资 源 简 介

本项目基于MATLAB开发，利用Gammatone滤波器模拟人耳听觉感知，实现音频信号滤波、频率响应可视化和特征提取，适用于语音处理与听觉研究。

详 情 说 明

基于Gammatone滤波器的听觉信号分析与特征提取系统

项目介绍

本项目实现了一套基于Gammatone滤波器的听觉信号处理系统，通过模拟人耳听觉感知机制，对音频信号进行分析与特征提取。系统核心采用Gammatone滤波器组，能够有效模拟耳蜗的频率分析特性，适用于语音处理、听觉研究和音频信号分析等多个领域。该系统提供从滤波器设计到特征提取的完整处理流程，为相关研究与应用提供可靠的工具支持。

功能特性

• Gammatone滤波器组设计：根据指定参数自动生成符合人耳听觉特性的滤波器组
• 多通道信号滤波分析：对输入音频信号进行并行滤波处理
• 频率响应可视化：直观展示滤波器组的频率响应特性
• 时频分析功能：提供滤波后信号的时域波形和频域能量分布可视化
• 听觉特征提取：提取基于Gammatone频率倒谱系数(GFCC)的听觉特征矩阵
• 参数灵活配置：支持自定义采样率、中心频率范围、滤波器数量等关键参数

使用方法

基本配置

1. 准备输入音频文件（支持.wav等常见格式）
2. 设置处理参数：

- 采样率（Hz）：与音频文件实际采样率一致 - 中心频率范围（Hz）：建议设置为20-8000Hz以覆盖人耳可听范围 - 滤波器数量：通常设置为64-128个以获得良好频率分辨率 - 音频时长（可选）：可指定处理片段长度，默认为全时长

运行流程

系统将按以下顺序执行处理：

1. 读取并预处理输入音频信号
2. 根据参数设计Gammatone滤波器组
3. 对信号进行多通道滤波分析
4. 生成频率响应图和频域能量分布图
5. 提取GFCC听觉特征矩阵
6. 输出所有结果数据及可视化图形

系统要求

软件环境

• MATLAB R2018b或更高版本
• 信号处理工具箱(Signal Processing Toolbox)

硬件建议

• 内存：至少4GB RAM
• 处理器：Intel Core i5或同等性能以上
• 硬盘空间：至少1GB可用空间

文件说明

main.m文件作为系统的主入口程序，集成了完整的信号处理流程。该文件实现了音频数据的读取与预处理、Gammatone滤波器组的参数计算与构建、多通道并行滤波处理、频率响应特性的可视化展示、时频分析结果的图形化输出以及GFCC特征的提取与导出等核心功能。通过调用相应的处理模块，完成从原始音频到听觉特征的全套分析任务。