基于MATLAB的音频信号MFCC特征提取系统

资 源 简 介

本项目实现了完整的音频MFCC特征提取流程，包含音频预处理、频谱分析、梅尔滤波器组处理等核心模块。通过MATLAB高效处理音频信号，为语音识别和音频分析提供可靠的声学特征支持。

详 情 说 明

基于MATLAB的音频信号MFCC特征提取系统

项目介绍

本项目实现了一个基于MATLAB的音频信号梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征提取系统。MFCC是语音信号处理和音频识别领域中广泛使用的特征表示方法，能够有效模拟人耳对频率的感知特性。系统提供从音频文件读取到MFCC特征提取的全流程解决方案，包含完整的预处理、变换分析和结果可视化功能。

功能特性

• 多格式音频支持：兼容.wav、.mp3、.flac等多种常见音频格式
• 完整预处理流程：预加重、分帧、加窗等信号预处理操作
• 时频分析功能：计算短时能量、过零率、快速傅里叶变换频谱分析
• 梅尔尺度转换：应用梅尔滤波器组进行符合人耳感知的频率尺度映射
• MFCC特征提取：通过离散余弦变换获取核心MFCC系数
• 动态特征扩展：支持一阶差分（delta）和二阶差分（delta-delta）系数计算
• 可视化分析：提供频谱图、梅尔频谱图、MFCC热力图等多种可视化结果
• 参数灵活配置：可调整帧长、帧移、滤波器数量、系数个数等关键参数

使用方法

1. 准备音频文件：确保待处理的音频文件为单声道格式，建议采样率为16kHz或44.1kHz
2. 配置参数设置：根据需要调整帧长（20-40ms）、帧移（10-20ms）、梅尔滤波器数量等参数
3. 执行特征提取：运行主程序，系统将自动完成整个特征提取流程
4. 查看输出结果：获取MFCC特征矩阵及相关统计信息，分析生成的可视化图表

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：Signal Processing Toolbox, Audio Toolbox
• 操作系统：Windows 7/10/11，macOS 10.14+，或Linux主流发行版
• 内存要求：至少4GB RAM，处理长音频时建议8GB以上

文件说明

主程序文件集成了系统的全部核心功能，包括音频数据的读取与解析、预处理操作（预加重、分帧、加窗）、时域特征（短时能量与过零率）的计算、频域变换与梅尔滤波处理、倒谱系数的提取与动态特征扩展，以及最终结果的可视化展示与分析。该文件作为整个系统的入口点，通过模块化的设计协调各个处理环节，确保特征提取流程的完整执行。