Tento dokument vcetne vsech odkazu pouziva kodovani ISO
8856-2 (Latin-2)
B2B31CZS cvičení - Aplikace korelační analýzy
Úkoly k vypracování:
- Odhad autokorelační funkce - základní vlastnosti
- Určete autokorelační koeficienty signálu pomocí funkce 'xcorr'.
- Uvažujte volby 'biased, unbiased, coeff, none' a porovnejte rozdíly na následujících signálech:
1. sinusovka - s1 - f=15 Hz, fs=200 Hz, A=1, t=1 s ,
2. bílý šum - b1 - Gauss. , výkon 0.7, stř hodnota 0, fs=200 Hz, t=1 s,
3. bílý šum - b2 - Gauss. , výkon 0.7, stř hodnota 0, fs=200 Hz, t=10 s,
4. s1 + ss složka 0.8,
5. b1 + ss složka 0.8,
- Diskutujte rozdílné vlastnosti těchto odhadů.
- Kontrolovaný výsledek:
Vykreslete odhady ACF pro s1 + b1 pro SNR=0, 10, -10 dB.
- Detekce periodicity signálu pomocí autokorelace
- Určete výšku tónu různých hudebních nástrojů z následujících
signálů
cembalo_d_dur_2.wav,
fletna_d_dur_6.wav,
housle_d_dur_5.wav,
kytara_d_dur_1.wav,
piano_d_dur_4.wav,
varhany1_d_dur_3.wav,
varhany2_d_dur_8.wav
POZN. WAV-soubory načteme do MATLABu pomocí
funkce 'audioread'. Jako druhý výstupní parametr této funkce
získáme informaci o vzorkovacím kmitočtu, která je uložena v hlavičce WAV-souboru.
- V prvním kroku pracujte s délkou analyzovaného krátkodobého
segmentu tlen=10 ms. (POZOR. Nevybírejte 1. segment signálu, který
ještě většinou neobsahuje požadovaný tón. Začátek volte na vzorku
č. 20000.)
- Kontrolovaný výsledek:
Pro signál
housle_d_dur_5.wav postupujte
analogicky dle odhadu základního tónu řeči viz výše, tj.
- vykreslete časový průběh celého dostupného záznamu,
- vykreslete vybraný analyzovaný segment délky 10 ms (vezměte v
úvahu správnou hodnotu vzorkovacího kmitočtu záznamů)
- vykreslete průběh ACF analyzovaného krátkodobého segmentu,
- Z odhadu ACF interaktivně odhadněte základní periodu a určete
výšku tónu v Hz.
- V dalším kroku experimentujte s různou délkou vybraného úseku z daných signálů a
diskutujte vliv délky záznamu na přesnost odhadu výšky tónu.
- Všimněte si také vlivu centrování signálu (odstranění nenulové
střední hodnoty) na výsledky, zejména pro signál kytara_d_dur_1.wav.
- Určete základní periodu znělých hlásek řečového signálu (výška
hlasu, intonace) pomocí hledání druhého
hlavního maxima autokorelační funkce.
- Pracujte se signály vf3.bin a
vm3.bin, jejichž vzorkovací kmitočet je fs
= 16000 Hz ( pro načtení do MATLABu
použijte funkci loadbin.m )
- Kontrolovaný výsledek:
Pro oba výše uvedené signály:
- vykreslete časový průběh celého dostupného záznamu,
- vykreslete analyzovaný segment délky 512 vzorků z počátku záznamu,
- vykreslete průběh ACF analyzovaného krátkodobého segmentu délky 512
vzorků z počátku záznamu,
- Z odhadu ACF interaktivně odhadněte základní periodu a určete
výšku hlasu v Hz.
- Opakujte případně pro
vf0.bin, vm0.bin,
vf1.bin, vm1.bin,
vf2.bin, vm2.bin,
vf4.bin, vm4.bin,
vf5.bin, vm5.bin,
vf6.bin, vm6.bin,
vf7.bin, vm7.bin,
vf8.bin, vm8.bin,
vf9.bin, vm9.bin,
a diskutujte problémy této detekce.
- Odhad zpoždění dálkoměrného signálu
- V souboru sigX.gps (viz signaly_ML_odhad_zpozdeni)jsou uloženy vzorky dálkoměrného signálu GPS měřeného za přítomnosti bílého gaussovského šumu a také vysílaný pseudonáhodný signál prn.gps. Signály jsou vzorkovány kmitočtem fsa = 65 MHz.
( POZN. Pro generování vysílaného signálu byla použitá pseudonáhodná posloupnost s čipovou rychlostí fc = 1.023 * 10^6 chip/s, tj. vzorkovacím kmitočtem fsc = 1.023 MHz), která je uložena v souboru prn1.txt.
Délka signálu ze souboru sigX.gps obsahuje právě jednu periodu pseudonáhodné posloupnosti. )
- Kontrolovaný výsledek:
Pro naměřený signál
sig5.gps
určete zpoždění a měřenou vzdálenost v následujících krocích
- vykreslete vysílaný pseudonáhodný signál PRN prn.gps,
- vykreslete naměřený přijatý signál sig5.gps,
- vykreslete průběh CCF mezi naměřeným signálem a vysílanou
replikou PRN signálu,
- Z maxima CCF interaktivně odhadněte pozici maxima a následně
zpoždění naměřeného signálu.
- Pokuste se detekovat zpoždění mezi řečovými signály ve dvou kanálech pomocí vzájemné korelační funkce.
Jedná se o signály vzorkované kmitočtem 8 kHz.
Čisté řečové signály: s0001-l.bin a s0001-r.bin
Řeč se šumovým pozadím: x0002-l.bin a x0002-r.bin
POZN.
Vzájemnou korelaci počítejte opět z vybraného krátkodobých
segmentů délky 256 (příp. 512) vzorků, které vybírejte z
různých úseků analyzované promluvy, kde je řečová aktivita.