Synthèse de la voyelle "a" sous le logiciel Matlab

Résumé du document

Dans cette étude nous allons synthétiser le son "a" à l'aide du logiciel Matlab.

On récupère d'abord le fichier chat.mat qui correspond à l'enregistrement du mot
"chat":

load chat.mat ;
son = ans ;

On peut l'écouter:
sound(son) ;

Puis on le visualise:
plot(son) ;

On utilise maintenant l'outil spectrogramme pour réaliser l'étude spectrale du son:

specgram(son,256,8000) ; % fréquence d'échantillonnage = 8 kHz

Cette commande donne une représentation tridimentionnelle du signal à analyser:
- axe des abscisses: temps
- axe des ordonnées: fréquence
- couleur: module des fréquences
On observe clairement deux zones différentes:
- son non voisé: zone de couleur jaune-orange, de 0.5 à 0.8 s
- son voisé: présence rayures noires correspondant au son "a", de 0.8 à 1 s.

Extraits

[...] Sa période vaut environ 90 millisecondes. On procède de même pour le son non voisé son_ch=son(6000:6400) ; plot(son_ch) ; plot(xcorr(son_ch)) ; En haut le son en bas l'autocorrélation de ce signal Le son ne contenant pas de séquence à répétition périodique (un seul pic d'amplitude significative sur le signal autocorrélé), est comparable à du bruit. Transformées de Fourier des sons et fft_son_a = abs(fft(son_a)) ; figure(3) ; plot(fft_son_a) ; fft_son_ch = abs(fft(son_ch)) ; hold on ; plot(fft_son_ch,'r') ; En bleu la FFT du son en rouge celle du son On observe que le spectre du son présente des pics sur une bande de fréquence réduite alors que celui du son occupe toute les fréquences presque uniformément (équivalent à du bruit) Modélisation On va isoler la tranche du son composée des échantillons 7300 à 7699 (soit 400 échantillons): son_a = son(7300:7699) ; On élimine la valeur moyenne du signal: son_a_sans_mean = (son_a) (mean(son_a)) ; Puis on filtre ce signal: b = - 0.9375 ] ; a = ; son_filtre = filter(b,a,son_a_sans_mean) ; Ensuite on multiplie le signal filtré par une fenêtre de Hamming: son_final = son_filtre.*hamming(length(son_filtre)) ; Signal obtenu après filtrage et préfenêtrage de Hamming La multiplication par une fenêtre de Hamming permet de limiter la longueur de chaque échantillon car un signal réel n'a qu'une durée limitée dans le temps. [...]

[...] Synthèse de la voyelle sous le logiciel Matlab Synthèse de la voyelle Dans cette étude nous allons synthétiser le son à l'aide du logiciel Matlab Acquisition des données On récupère d'abord le fichier chat.mat qui correspond à l'enregistrement du mot load chat.mat ; son = ans ; On peut l'écouter: sound(son) ; Puis on le visualise: plot(son) ; 2 Analyse spectrale On utilise maintenant l'outil spectrogramme pour réaliser l'étude spectrale du son: specgram(son,256,8000) ; % fréquence d'échantillonnage = 8 kHz Cette commande donne une représentation tridimentionnelle du signal à analyser: axe des abscisses: temps axe des ordonnées: fréquence couleur: module des fréquences On observe clairement deux zones différentes: son non voisé: son voisé: zone de couleur jaune-orange, de 0.5 à 0.8 s présence rayures noires correspondant au son de 0.8 à 1 s. Représentons la zone du son son_a = son(7400:7800) ; plot(son_a) ; On voit qu'il s'agit d'un signal périodique. Déterminons sa période par autocorrélation: plot(xcorr(son_a)) ; Cette fonction d'autocorrélation nous indique que le son ressemble à une version décalée de lui-même, car on a bien des pics d'amplitude significative périodiques. [...]

[...] Son obtenu pour une période de 45ms On voit sur le tracé ci-dessus que la fréquence du signal a augmenté (multipliée par deux), d'où un son plus aigu. [...]

[...] Ainsi le son paraît moins terne, avec une montée, un maintient et une descente. On multiplie le peigne par cette enveloppe: pf = peigne_filtre(1:length(env)) ; % adaptation des longueurs des deux vecteurs peigne_filtre_enveloppe = pf.*env ; On visualise le son synthétisé: resultat1 = abs(peigne_filtre_enveloppe) ; plot(env) ; hold on ; plot(resultat1, ; En bleu l'enveloppe temporelle, en rouge le son synthétisé 5 Ecoute du résultat On écoute le résultat: sound(resultat1) ; On reconnait un un peu métallique Etude complémentaire On refait la même synthèse en divisant le pitch d'excitation par deux: le son est maintenant plus aigu. [...]