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3.3 短時平均能量

      由於語音訊號的能量隨時間而變化，清音和濁音之間的能量差別相當顯著。因此，對短時能量和短時平均幅度進行分析，可以描述語音的這種特徵變化情況。

      定義n時刻某語音訊號的短時平均能量為：

      式中，N為窗長，可見短時能量為一幀樣點值的加權平方和。特殊地，當窗函式為矩形窗時，有

      也可以從另外一個角度來解釋。令：

      平均能量還可以表示為：

      上式可以理解為：首先語音訊號各個樣點值平方，然後通過一個衝激相應為h(n)的濾波器，輸出為由短時能量構成的時間序列：

      衝激響應的選擇或者說窗函式的選擇直接影響著短時能量的計算。通常N的選擇與語音的基音週期相聯絡，一般要求窗長為幾個基音週期的數量級。由於語音基音訊率範圍為50~500Hz，因此折中選擇幀長為10~20ms。

      短時平均能量的主要用途如下：

      1.可以作為區分清音和濁音的特徵引數。實驗結果表明濁音的能量明顯高於清音。通過設定一個能量門限值，可以大致判定濁音變為清音或者清音變為濁音的時刻，同時可以大致劃分濁音區間和清音區間

      2.在信噪比比較高的情況下，短時能量還可以作為區分有聲和無聲的依據

      3.可以作為輔助的特徵引數用於語音識別中

3.4 短時平均幅度函式

      短時能量的一個主要問題是對訊號電平值過於敏感。由於需要計算訊號樣值的平方和，在定點實現時很容易產生溢位。為了克服這個缺點，可以定義一個短時平均幅度函式來衡量語音幅度的變化：

      上式可以理解為w(n)對|x(n)|的線性濾波運算，實現框圖如下。與短時能量比較，短時平均幅度相當於用絕對值之後代替了平方和，簡化了運算。

3.5 短時平均過零率

      短時平均過零率是語音訊號時域分析中的一種特徵引數。它是指每幀內訊號通過零值的次數。對有時間橫軸的連續語音訊號，可以觀察到語音的時域波形通過橫軸的情況。在離散時間語音訊號情況下，如果相鄰的取樣具有不同的代數符號就稱為發生了過零，因此可以計算過零的次數。單位時間內過零的次數就稱為過零率。一段長時間內的過零率稱為平均過零率。如果是正弦訊號，其平均過零率就是訊號頻率的兩倍除以取樣頻率，而取樣頻率是固定的。因此過零率在一定程度上可以反映訊號的頻率資訊。短時平均過零率的定義為：

       其中，sgn[ ]為符號函式，即

        短時平均過零率的運算圖：

        短時平均過零率可以用於語音訊號請濁音的判斷。如果過零率高，語音訊號就是清音，如果過零率低，語音訊號就是濁音。但有的音，位於濁音和清音的重疊區域，這時，只根據短時平均過零率就不可能來明確地判別清、濁音。

       
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作者：JameJuZhang 
來源：CSDN 
原文：https://blog.csdn.net/jojozhangju/article/details/26068797 
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