UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA
PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑAL DE VOZ
Guías de Prácticas de
Laboratorio
Identificación:
GL-AA-F-1
Número de
Revisión No.:
Páginas:
2
4
Fecha Emisión:
2019/08/04
Laboratorio de:
PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES
Titulo de la Práctica de Laboratorio: 4
PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑAL DE VOZ
Elaborado por:
Revisado por:
Héctor Guillermo Parra
Edilberto Mejia Ruda
Docente Facultad de
Ingeniería Biomédica
Director de ingeniería
Biomédica
Aprobado por:
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El uso no autorizado de su contenido así como reproducción total o parcial por cualquier persona o entidad, estará en
contra de los derechos de autor
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​Control de Cambios
​Descripción del Cambio
​Justificación del Cambio
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Elaboración /
Actualización
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PROCESAMIENTO DIGITAL DE SEÑAL DE VOZ
1. FACULTAD O UNIDAD ACADÉMICA: INGENIERÍA CAMPUS N.G.
2. PROGRAMA: INGENIERÍA BIOMÉDICA
3. ASIGNATURA: PRECESAMIENTO DIGITAL DE SEÑALES
4. SEMESTRE: 6
5. OBJETIVOS:
● Clasifica las diferentes señales biológicas, para elegir los métodos más
apropiados en el análisis de sistemas discretos.
● Demuestra planteamientos asociados con las diversas transformadas, con
el propósito de vislumbrar todas las herramientas posibles en el terreno del
diagnóstico de patologías.
● Procesa información procedente de fuentes de importancia científicas con
el fin de conocer el estado del arte del procesamiento de señales de voz,
aplicado en un contexto de salud ocupacional.
6. MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS, SOFTWARE, HARDWARE O
EQUIPOS DEL LABORATORIO:
DESCRIPCIÓN (Material,
reactivo, instrumento, software,
hardware, equipo)
MATLAB 2014 o superior
CANTIDAD
UNIDAD DE MEDIDA
1
Nota: Se recomienda revisar el aula virtual en la pestaña catálogos los
datasheet de las compuertas digitales, así como el manual TTL de los
integrados comúnmente utilizados en digitales.
7. PRECAUCIONES CON LOS MATERIALES, REACTIVOS, INSTRUMENTOS
Y EQUIPOS A UTILIZAR:
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No exceder los valores máximos permitidos de voltajes y corrientes indicados
para los transistores utilizados. Consultar en los manuales correspondientes.
No sobrepasar el máximo de potencia disipada por las resistencias.
Tener cuidado con no exceder voltajes y corrientes.
8. PROCEDIMIENTO, MÉTODO O ACTIVIDADES:
Fig1. Señal de Voz.
La señal de voz se produce cuando el aire proveniente de los pulmones y pasa a través de las
cuerdas vocales. Estas variaciones mecánicas pueden ser registradas mediante microfonía, a
través de electroglotografía y con la técnica de filtrado inverso. Estas dos últimas estudian el
movimiento vibratorio de las cuerdas vocales, con aplicaciones muy específicas en la investigación.
El análisis de la señal vocal se realiza típicamente mediante la exploración de la señal microfónica,
ya que depende de la fuente sonora (glotis) y puede suministrar información del tracto vocal
(Cobeta, Núñez y Fernández, 2013). Las variables extraídas de la señal incluyen parámetros de la
fuente de excitación y los del tracto vocal. Los primeros incluyen la frecuencia fundamental (o
tono), la amplitud y el espectro; los segundos contienen el ruido espectral, la frecuencia de los
formantes y la envolvente del espectro (Rangayyan, 2002).
La Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform -FFT-) tiene por objetivo obtener los
componentes de frecuencia y de esta forma determinar el espectro y ancho de banda de la señal;
dando cuenta de las frecuencias que conforman la señal y la intensidad en que se encuentran.
La FFT es un derivado del algoritmo de la Transformada de Fourier Discreta (DFT, por su sigla en
inglés) que simplifica el cálculo drásticamente mediante algunas consideraciones matemáticas. La
FFT se expresa como:
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Donde
y N es la longitud de la señal temporal (Semmlow, 2004).
A)
Diseñar un algoritmo en Matlab o Labview que permita registrar señales de voz provenientes de un
micrófono (puede emplear el del equipo de cómputo) y que realice las siguientes funciones:
1. Registrar la pronunciación de la vocal /a/ sostenida durante cinco segundos. Acto seguido
grabe la frase “procesamiento digital de señales”. Reproducir ambos sonidos y exportarlos
a una carpeta cualquiera en formato .wav. Nota: Tenga en cuenta las especificaciones
técnicas del micrófono (ancho de banda de trabajo, filtros, impedancia y sensibilidad), la
distancia a los labios y el nivel de ruido ambiental.
B)
2. Muestrear a 44 100 Hz y visualizar la gráfica de la señal en el tiempo (Amplitud -en mV- vs.
Tiempo -en s-) de ambos registros.
C)
3. Mostrar la densidad espectral de potencia de la señal producida por la pronunciación de la
frase. Realice el cálculo de la relación señal ruido en el ambiente de registro.
D)
4. Calcular el Jitter relativo del registro de la señal producida por la vocal.
E)
5. Calcular Shimmer relativo del registro de la señal producida por la vocal.
F)
Exhibir y analizar resultados.
9.
CRITERIO DE EVALUACIÓN A LA PRESENTE PRÁCTICA:
● Preparar el laboratorio con anterioridad, cálculos y demás puntos
solicitados.
● Análisis comparativo de los resultados y conclusiones.
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10.
REFERENCIAS
1. Etter, D. (1997). Solución de problemas de ingeniería con Matlab. (2a. Ed.)
México: Ed. Prentice Hall.
2. Rangayyian, R. (2002). Biomedical Signal Analyisis. A case-study approach.
EE.UU: Editorial John Wiley & sons Inc.
3. Semmlow, J. (2004). Biosignal and Biomedical Image Processing: MATLAB Based Applications. EE.UU.: Ed. Marcel Dekker.
4. Ambardar, A. (2002). Procesamiento de señales analógicas y digitales. México:
Thomson Editores.
5. Oppenheim, A., Schafer R. y Buck, J. (1989). Discrete-Time Signal Processing.
(2a ed.) EE.UU.: Prentice Hall.
6. Haykin, S. (2006). Señales y sistemas. México: Limusa Wiley.
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