基于MATLAB的语音信号比对分析系统

资 源 简 介

本MATLAB项目实现了一个完整的语音处理系统，通过端点检测和动态时间规整（DTW）算法对两段语音信号进行相似度计算和比对分析。系统支持语音文件读取、帧分段处理和精确的端点检测功能。

详 情 说 明

基于端点检测和DTW的语音信号比对分析系统

项目介绍

本项目是一个集成了完整语音处理流程的MATLAB应用程序，主要用于语音信号的比对分析。系统实现了语音文件读取、帧分段处理、端点检测和动态时间规整算法等核心功能，能够对两段语音信号进行精确的相似度计算和比对分析。系统支持WAV格式语音文件的自动处理，通过端点检测算法有效提取语音有效段，利用帧分段技术将连续语音转换为离散帧序列，最终通过DTW算法实现不同长度语音信号的动态时间对齐和相似度计算。

功能特性

• 完整语音处理流程：集成了从语音文件读取到最终比对分析的全流程处理
• 智能端点检测：采用能量和过零率双门限的VAD算法，准确识别语音有效段
• 灵活的帧分段处理：可自定义帧长、帧移等参数，适应不同语音特征分析需求
• 动态时间规整：DTW算法有效解决不同长度语音信号的时间对齐问题
• 丰富的可视化输出：提供语音波形图、端点标记图、DTW路径图等多种图形展示
• 参数可配置：支持关键算法参数的灵活调整，满足不同应用场景需求

使用方法

基本操作流程

1. 准备输入文件：确保待比对的语音文件为WAV格式，支持单声道或立体声
2. 设置处理参数：

- 帧分段参数：帧长、帧移等 - VAD算法参数：能量阈值、过零率阈值等 - DTW比对参数：参考语音和测试语音文件路径

1. 运行系统：执行主程序开始语音处理流程
2. 查看输出结果：

- 数值结果：语音帧特征矩阵、端点检测时间戳、相似度评分等 - 图形结果：语音波形图、端点标记图、DTW对齐路径图等

参数配置说明

系统支持通过配置文件或直接修改代码参数的方式进行定制：

• 帧长通常设置为20-30ms，帧移为帧长的1/2-2/3
• VAD阈值需根据具体语音信号特性进行调整
• 输入语音文件应具有相同的采样率，如不一致需预先进行重采样处理

系统要求

• MATLAB版本：R2016a或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox
• 操作系统：Windows 7/10/11，Linux或macOS
• 内存建议：至少4GB RAM（处理长语音文件时建议8GB以上）
• 磁盘空间：至少500MB可用空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心处理流程，包含了语音信号读取与预处理、帧分段参数设置与执行、端点检测算法的实现与有效语音段提取、动态时间规整算法的计算与相似度分析，以及处理结果的可视化展示功能。该文件通过模块化设计实现了完整的语音比对分析流水线，用户可通过调整相应参数配置来适应不同的语音处理需求。