基于matlab变声器的设计
MATLAB变声器
MATLAB变声器
电子工程学院
摘要
语音信号处理中的变声处理已经有了比较成熟的算法,本文阐述了变声算法的基础原理,利用数字滤波器,自相关法,LPC,LPC系数求根法等方法在MATLAB上改变语音信号的基频和共振峰以实现变声,并总结了现有变声算法的缺陷,对用不同的变换域能否改进变声算法做了粗略分析。
关键词:变声算法,LPC,变换域
目录
研究背景 (3)
变声原理 (3)
语音基本概念 (3)
变声原理 (4)
变声过程 (5)
分帧处理 (5)
计算LPC系数 (5)
计算原始激励 (6)
计算基音周期 (6)
计算激励能量 (7)
合成脉冲序列 (7)
更改声道参数 (7)
合成变声语音 (8)
程序设计 (8)
传统变声算法缺陷 (9)
合成激励与原始激励差别较大 (9)
不能实现定向变声 (10)
实现定向变声的猜想 (11)
小波域是否存在恒定音色参数粗略分析 (11)
统计上的变换是否利于寻找恒定音色参数猜想 (11)
下一步研究计划 (12)
研究背景
语音信号是人们日常生活中十分常见的信号,语音也是人与人之间传递信息的一种十分重要的方式。随着智能终端以及互联网的普及,语音信号大量地以数字形式出现,语音信号处理变得越来越重要,变声处理是语音信号处理的基础之一,所以在这样的大背景下,研究变声算法并改进变声算法是很有意义而且有必要的。
另一方面,传统的变声算法是对发声过程的简单模拟进行语音合成,在模拟过程中改变参数以实现变声,而传统的变声算法存在一些缺陷,若要改进变声算法使其更灵活有效,那么细致的研究传统的变声算法是很有必要的。
数字变声器的设计
摘要
变声器是通过改变输入音频的音色、音调,并将变声后的音频输出的工具。变声器是通过改变输入音频的音色、音调,并将变声后的音频输出的工具。根据变声器材质不同,变声器分为变声器硬件和变声器软件。变声器硬件,即通过硬件实现变声的工具本次课程设计是数字变声器的设计,整个程序使用MATLAB软件编写的。一个GUI界面实现录入一段10~15秒的语音,同时绘制出该语音的时域波形和频域波形,并实现了对该语音的保存和打开。
关键字:变声器;MATLAB软件;变声基本原理;语音;GUI;
目录
前言 (1)
第1章方案选择 (2)
1.1设计方案 (2)
1.2方案的选择 (2)
第2章变声的基本原理 (3)
2.1 基本概念 (3)
2.2 变声的原理 (4)
2.2.1 生成脉冲序列 (4)
2.2.2 计算预测系数 (5)
2.2.3 声道参数 (5)
第3章程序设计及仿真分析 (7)
3.1程序设计 (7)
3.1.1 分帧处理 (7)
3.1.2 计算预测系数 (7)
3.1.3 计算激励信号 (7)
3.1.4 重建语音 (8)
3.1.5 基音周期 (8)
3.1.6 合成激励的能量 (9)
3.1.7 变声处理 (10)
第4章GUI的设计 (11)
4.1 GUI简介 (11)
4.2 GUI界面设计 (11)
4.3 GUI界面运行流程图 (13)
4.4回调函数 (14)
4.4.1切换按钮 (14)
4.4.2 按钮 (15)
参考文献 (19)
设计总结 (20)
前言
我们每个人的声音不同,源于我们的每个人的音色和音调不同,我们所说的男中音、男高音,就是音调的不同,而即便音调一致,我们依然能区分出两个不同人的声音,或不同乐器的声音,这就是音色的不同。变声器,正是借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。目前,语音伪装系统(变声器)被广泛应用于社会的各个领域。语音伪装设备经常出现在以下几个方面:为了防止打击报复,保护举报人的人身安全的匿名举报系统;记者采访时对采访对象声音的处理,保护被采访人的安全;应用于电台或电视台,可对热线电话进行声音的处理。独居女士和小孩;可用变声器应付骚扰电话和陌生人来访。另外,在智能手机或者平板电脑等便携式移动终端中利用变声器开发的小游戏等。因此,变声器的应用范围及其广泛。
基于matlab变声器的设计
p i n 1 ˆ i a i z i 1 1 - ai z nh(n) z n 1 i 1 n 1
1.引言 21世纪是信息科学的世纪,电子科学与 技术是信息科学发展的基础学科。半导体集 成电路作为电子科学与技术的核心,是电子 类相关专业的重要基础课程。而半导体集成 电路这门课程中,静态逻辑电路[1-3]这一块又 是比较重要的一部分。静态逻辑电路分为静 态CMOS逻辑电路和传输门逻辑电路。现有的 绝大多数教材表明传输门逻辑电路的理解设 计方法和静态CMOS逻辑电路的理解设计方法 是不一样的。人们总结出了的一套设计静态 CMOS复合逻辑门电路的通用方法[3],其步骤如 下: (1)调整布尔代数式(也叫逻辑关系式), 使得输出为负逻辑。 (2)当逻辑关系式为“或”时,PMOS管串 联,NMOS管并联。 (3)当逻辑关系式为“与”时,PMOS管并 联,NMOS管串联。 (4)改变尺寸可调整速度或输入阈值。而 对于传输门逻辑[3],其理解和设计的方法是二 叉判决图BBD。这两类方法不统一,给学生在 理解和设计逻辑电路造成很大的麻烦。本论 文提出一种能够简易地理解传输门逻辑和静 态CMOS门逻辑的方法。运用这种方法,学生 也可以简易地设计传输门和静态CMOS逻辑电 路。 2.方法 下面我们介绍一下这个方法。我们这个 方法分为如下三个部分: (1)对于单个NMOS管而言,漏极输出C等 于源极输入A和栅极输入B的“与”。逻辑表 达式为 C A B 。图1显示了单个NMOS管。根 据NMOS管高电压通、低电压阻的特性,我们 。 可以得到 (2)对于单个PMOS管而言,漏极输出C等 于源极输入A和栅极输入B的“非”的 “与”。逻辑表达式为 C AB 。图2显示了单 个PMOS管。根据PMOS管高电压阻、低电压通 的特性,我们可以得到 C A B 。 (3)对于两个MOS并联而言,总的输出等 于各个MOS输出的“或”。我们以两个NMOS管 并联说明这种情况。图3显示了两个NMOS并联 的情形。我们可以得到: 如下:
基于matlab的声音文件播放器设计_毕业论文设计[管理资料]
学生(签名):
日期: 年 月 日
5 总结13
基于MATLAB的声音文件播放器设计
学生:赵波(指导教师:陈帅)
(淮南师范学院电气信息工程学院)
摘 要:本文结合“数字信号处理”课程和“Matlab程序设计”课程的相关知识,给出了基于Matlab的声音播放器的总体设计方案,介绍了播放器主要模块的功能,设计与实现方法"我们将该设计作为电子信息类专业数字信号处理课程设计项目,有助于激发学生的学习兴趣,提高其综合设计和应用创新能力"。本设计针对现在大部分语音处理软件内容繁多、操作不便等问题,、变幅、傅里叶变换及滤波,程序界面简练,操作简便,具有一定的实际应用意义。
Abstract:According to "the relevant knowledge of digital signal processing course" and "Matlab program design" course, gives the general design of Matlab audio player based on, describes the main module functions and implementation methods of the player, "we will design as the design of electronic information specialty of digital signal processing course design projects, help stimulate students interest in learning, improve the comprehensive design and innovation ability". The design for the problem now, most speech processing software content is various, inconvenient operation, using comprehensive use of various function calls to voice signals such as frequency, amplitude, Fu Liye transform and filtering, the program interface concise, simple operation, and has certain practical significance.
基于matlab的变声器设计与实现
文章主题:基于MATLAB的变声器设计与实现
在音乐和语音处理领域,变声器是一种常见的设备,它可以改变声音的音调和音色,为音乐创作和语音处理带来了更多的可能性。在本文中,我们将探讨基于MATLAB的变声器设计与实现,从原理到具体实现,为读者带来深入了解和实践指导。
一、变声器的原理和应用
变声器是一种可以改变声音频率和谐波结构的设备,它在音乐创作、电子音乐制作以及语音处理中有着广泛的应用。通过改变声音的音调和音色,变声器可以为音频增加特殊效果,为音乐创作和语音处理带来更多可能性。
二、MATLAB在音频处理中的应用
MATLAB作为一种强大的科学计算软件,拥有丰富的音频处理工具和函数库,可以方便地进行音频数据处理和分析。在音频处理中,MATLAB可以实现音频的读取、录制、分析、处理和合成,为音频处理带来了极大的便利。
三、基于MATLAB的变声器设计
1. 我们需要了解音频信号的基本特性,包括音频信号的采样和量化过程,以及MATLAB中的音频数据表示方式。
2. 我们需要设计变声器的算法,包括音频信号的频率变换、时域变换
和谐波结构的改变。
3. 接下来,我们可以使用MATLAB编写变声器的代码,包括音频信号的读取、处理和输出,以及界面设计和交互操作。
4. 我们还可以对设计好的变声器进行优化和测试,以确保其性能和效果达到预期的要求。
四、实现和应用
通过上述步骤,我们可以在MATLAB中成功设计并实现一个变声器,可以对音频进行实时处理和效果展示。在使用过程中,我们还可以根据具体音频的特点和需求,调整变声器的参数和效果,以获得更加理想的音频处理效果。
数字变声器设计方案
基于FFT算法的数字变声器
201242216
河北北方学院宣化教学部河北宣化 075100
【摘要】本数字变声器是实现男声变女声和女声变男声以及变成童声的系统。设计本数字变声器的目的是锻炼自己的学习实践能力。通过matlab编写程序修改语音参数来实现男声女声之间的变换。
【关键词】变音算法数字滤波器语音信号数字滤波器频谱分析 MATLAB
1 引言
变声器在现实生活中应用广泛,变声器是通过改变输入音频的音色、音调,并将变声后的音频输出的工具。根据变声器材质不同,变声器分为变声器硬件和变声器软件。变声器硬件,即通过硬件实现变声的工具;变声器软件,即通过软件实现变声的工具,软件类变声器,运行平台皆为电脑系统。无论是硬件变声器,还是软件变声器,其原理都是,通过改变输入声音频率,进而改变声音的音色、音调,使输出声音在感官上与原声音不同。我们每个人的声音不同,源于我们的每个人的音色和音调不同,我们所说的男中音、男高音,就是音调的不同,而即便音调一致,我们依然能区分出两个不同人的声音,或不同乐器的声音,这就是音色的不同。变声器,正是借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。我们这里的变声器就是matlab来实现变声。
2 数字变声器的原理和算法
发音方法,发音时,喉头、口腔、鼻腔节制气流的方式和状态,包括发音时构成阻碍和克服阻碍的方式,气流强弱的情况及声带是否振动等几个方面。人类语音可分为有380声语音和无声语音,前者是由声带振动激励的脉冲信号经声腔调制变成不同的音,它是人类语言中元音的基础,声带振动的频率称为基频。无声语音则是声带保持开启状态,禁止振动引发的。一般来说,由声门振动决定的基频跟说话人的性别特征有关,如下表,而无声语音则没有体现这个特征。说话人的个性化音色和语音的另外一个声学参数——共振峰频率的分布有关。儿童由于声道短,其共振峰频率高于成年人,成年女性的声道一般短于成年男性,所以女性的共振峰频率一般高于男性。本实验是基于男生录制的声音进行相关参数提取,修改接近于女声、童声、老人声,并实现了音调的高低与速度的快慢1.变声原理在进行性别变声时,主要考虑基音周期、基频和共振峰频率的变化。基音周期改变时,基频、共振峰同时变化,若伸展既有男变女、女变童,反之亦可。本实验是基于男生录制的声音进行相关参数提取,修改接近于女声,实现男声到女声的变换。
基于MATLAB算法的数字变声器
基于M A T L A B算法的数
字变声器
Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
基于MATLAB算法的数字变声器【摘要】变声器的原理是通过改变输入声音频率,进行改变声音的音色、音调,使输出声音在感官上与原声音不同。变声器是借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。通过自己发声,共振峰频率的改变是基于重采样实现的。同时用LPC倒谱分析法分析共振峰的范围,通过MATLAB编写程序并构置GUI界面。实验中通过MATLAB软件对采集来的语言信号进行频谱分析,讨论不同人之间的噪音源参数和共振峰参数,通过对不同人语言信号频率和幅度的改变来实现不同人之间的语音转换。
【关键词】短时自相关法; LPC倒谱;语音信号; matlab GUI;
1引言
随着生活水平的提高,科技的不断进步,很多人为了娱乐,从而希望改变自己的声音;还有如今的许多的访问节目为了保护被访问者,都对声音进行了相应的处理。本设计通过编写matlab程序,借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。共振峰频率的改变是基于重采样实现的,从重采样原理知道,这也同时印发了基频的变化,为保证基频变化和共振峰频率变化的独立、互不相关,在基频移动时必须考虑抵消重采样带来的偏移,理论上只要基频检测足够精确,确实可以保证基频改变和共振峰频率改变间的互不相关。保证变声效果的自然度主要是没有采用基因检测将基因移动和共振峰变化彻底隔离的缘故。
本次课程设计就是运用我们所学到的理论知识,用MATLAB软件来实现对语音信号的变声处理,理论联系实际,从而更好地掌握以及运用所学习的知识。
基于MATLAB GUI的变声器设计与实现
1 关于MATLAB 和 GUI 的概念和含义分析
1.1 关于MATLAB 的概述
MATLAB 是两个词组组合而成的,这两词组分别是matrix 和laboratory。其用汉语可以翻译成为矩形实验室或者矩形工厂。其原理或者功能是,MATLAB 能够将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,这便为我国的科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域带来了一场全新的变革,其成功为这些科学领域提供了一种全面且科学的解决方案,并且成功突破了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)编辑模式的局限性。总而言之,MATLAB 是能够在一定程度上作为代表当今国际科学计算软件水平的一个重要产物。
1.2 关于 GUI 的概述
关于 GUI,其英文全称为Graphical User Interface。为了应用方便,都习惯性使用其简称—— GUI。 GUI 用汉语翻译称为人机交互图形用户界面设计。从理论层面来进行解释,其主要指的是采用图形方式显示的计算机操作用户界面。 GUI 和传统意义上所使用的计算机命令界面相比较,其最大的一个优势或者特点便是其所具备的图形界面。但从视觉上来分析,图形界面要比命令界面更具有可接受性,更能够吸引住大众的目光。
2 基于MATLAB GUI 的变声器设计
为了实现变声的目的,从男声变女声、女声变男声、老人
变童声等需要在分析语音信号参数的过程当中适时采用短时自相关法提取语音信号的基音周期。与此同时,也会应用到LPC 即倒谱分析法分析共振峰的范围,然后再通过MATLAB 编写程序来对语音参数进行修改,进而使其更加接近想要的声音的范围,构置GUI 界面。
MATLAB 变音文档
《数字信号处理B》课程项目
实施报告
题目:数字音效处理器
组号: 91
任课教师: 方勇
组长: 11123701 马骁
成员:11123802 梅烜玮
成员: 11120989 毛顺亿
成员: 11120991 程佳静
成员: 11123627 肖淞
联系方式:
二零一三年10月19日
摘要:本论文介绍了在matlab平台下的数字音效处理的实现。主要使用了matlab中的GUI、FDAtools、audio函数、fft函数、filter函数等制作了图形用户界面、声音的采集和播放、信号在时域和频率的多种处理、滤波器的制作和应用。通过对声音的时域和频域分析,利用梳状滤波器、IIR2阶滤波器、信号加权线性叠加算法、频域差值算法等理论工具最后实现出对声音的均衡、变声、回声和混音的音效处理。
关键字:数字音效处理、滤波器、matlab
目录
项目分工 (2)
摘要 (3)
目录 (4)
一、课程项目实施方案 (5)
数字音效处理器概述 (5)
1.2 设计平台Matlab简介 (5)
设计思想 (5)
功能指标 (5)
1.5 功能原理概述 (5)
回声简介 (5)
1.5.2 混音音效简介 (6)
1.5.3 男女变声简介 (6)
1.5.4 均衡器简介 (7)
二、系统设计及可行性分析 (7)
2.1 系统综述 (7)
音频的采集与播放 (8)
去噪数字滤波器的设计 (8)
音效算法以及理论分析 (11)
2.4.1 回音的实现方法和理论分析 (11)
混音实现方法和理论分析 (13)
2.4.3 男女变声实现方法和理论分析 (13)
均衡器 (20)
2.4.5 GUI设计 (21)
语音假装器的matlab实现
MATLAB课程设计
语音假装器的设计与实现
一、咱们每一个人的声音不同,源于咱们的每一个人的音色和音调不一样,例如所说的男中音、女高音确实是音调的不同。固然即便是音调一致,咱们依然能够区分两个不同人的声音或不同乐器的声音,这确实是音色的不同。而咱们要实现的语音变音器正是借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。由表 1可知,在进行性别变音时,要紧考虑基频和共振峰频率的变化。当基频伸展,共振峰频率也同时伸展,可由男声变成女声,女声变成童声;反之基收缩共振峰频率也同时伸展,可由男声变成女童;反之,基频收缩,共振峰频率也同时收缩,那么由童声变女声,女声变男声。
表一男声、女声和童声基频、共振峰频率关系表
二、实现步骤
1. 利用windows和matlab工具进行语音信号的录制与读入;
2. 对读入的语音信号进行频谱分析;
3. 设计数字滤波器并画出频响特性;
4. 对读入的语音信号进行滤波以滤除噪声;
5. 通过搬移、改变基波频率实现变声;
6. 语音信号恢复
7. 实现慢录快放和快录慢放功能;
8. 绘制输出各个部份的波形。
三、语音假装器的MATLAB程序与实现
%读取音频信号并分析处置
[x1,fs]=wavread('C:\Users\Administrator\Desktop\xq.wav');%读取音频文件,识别的是地址
sound(x1,fs);
N=length(x1);
n=[0:N-1];
X=fft(x1);%进行傅里叶变换
Fs=1*fs;
T=1/Fs;
f=n/N*Fs;
figure(1);
基于matlab的数字音效处理器_毕业设计论文
基于matlab的数字音效处理器
《数字信号处理》课程项目
终期报告
题目:数字音效处理器
目录
第一章绪论 (1)
1.1 项目背景及研究意义 (1)
1.2 数字信号处理概述 (1)
第二章总体方案设计 (3)
2.1 项目需求分析 (3)
2.2 开发平台及工具选择 (3)
2.3 项目功能设计 (3)
第三章人机交互界面设计 (4)
第四章数字语音信号简单处理效果设计 (5)
4.1 低音增强 (5)
4.2 回声特效 (6)
4.3 添加背景音乐 (8)
4.4 回旋效果 (9)
4.5 快/慢放特效 (11)
第五章自适应语音分割、倒序 (13)
5.1 目标实现 (13)
5.2 原理简述 (13)
5.3 实现步骤 (13)
5.4 应用实践 (16)
5.5 核心代码分析 (16)
5.5 算法优化(快速自适应倒序) (18)
第六章项目实施过程 (19)
第七章总结与展望 (20)
7.1 项目总结 (20)
7.2 项目展望 (20)
附录 (21)
参考文献 (37)
第一章绪论
1.1 项目背景及研究意义
随着科技的发展,数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)被广泛的应用在各种电子产品中,从便携的个人数字助手PDA(Personal Digital Assistant)到家庭影院,电子产品对人们的生活产生着巨大的影响。人们不仅对图像的质量有很高的要求,近年来对声音质量的需求也与日俱增。这种需求已经不单局限在聆听,而上升为一种听觉享受。在实际生活中,除了符合建筑声学标准的录音室、音乐厅等外,一般的室内都很难达到比较完美的音质及效果,通常需要使用音效处理器来进行处理、美化,这使得音效器的发展,得到了更为广泛的关注。
利用Matlab进行实时音频处理和音频特效设计
利用Matlab进行实时音频处理和音频特效设
计
引言
音频处理技术在现代科技发展中起着越来越重要的作用。无论是音乐产业中的
音频调整,还是语音识别系统中的信号清晰度提升,都离不开有效的音频处理方法。Matlab作为一种强大的数学计算工具,可以帮助我们进行实时音频处理和音频特
效设计,为我们带来更好的听觉体验。
一、基本原理
1.1 音频信号处理基础
音频信号是一种连续的时间信号,其振幅随时间变化。我们可以通过采样的方
式将连续信号转化为离散信号,并进行数字处理。常见的音频信号处理方法包括滤波、降噪、均衡器等。这些方法可以通过Matlab编程实现。
1.2 实时音频处理
实时音频处理是指对音频信号进行实时处理,即处理的延迟时间很小,让用户
感觉不到明显的延迟。在Matlab中,我们可以利用音频设备接口,实时录制音频
输入,并进行实时处理,最后将处理后的音频输出。
二、Matlab音频处理工具箱
Matlab提供了丰富的音频处理工具箱,包括音频输入输出、音频分析、音频效
果等功能。我们可以利用这些工具箱完成实时音频处理和音频特效设计。
2.1 音频输入输出
Matlab提供了音频设备接口,可以方便地录制、播放和实时处理音频信号。通过调用适当的函数,我们可以选择音频输入设备、设置采样率、打开音频流,实现实时音频处理。
2.2 音频分析
Matlab提供了一系列用于音频分析的函数,包括频谱分析、时频分析、谐波分析等。我们可以通过这些函数了解音频信号的频谱特征,并根据需要进行进一步处理。
2.3 音频效果
Matlab音频处理工具箱还包括一些常用的音频效果,例如均衡器、变声器、混响器等。利用这些效果,我们可以设计出各种独特的音频特效,进一步改善音频体验。
如何在MATLAB中进行音频处理与特效设计
如何在MATLAB中进行音频处理与特效设计
音频处理是一种常见的技术,它在许多领域都有广泛的应用,包括音乐制作、语音识别、通信系统等。而MATLAB作为一种功能强大的科学计算软件,能够提供丰富的音频处理工具和函数,为用户提供了便捷的音频处理环境。本文将探讨如何在MATLAB中进行音频处理与特效设计。
一、音频文件的读取与播放
音频处理的第一步是获取音频文件。在MATLAB中,可以使用`audioread`函数读取音频文件,并获得音频数据和采样率。例如,下面代码可以读取名为
`audio.wav`的音频文件,并将音频数据存储在`audio`数组中,采样率存储在`Fs`变量中。
```MATLAB
[audio, Fs] = audioread('audio.wav');
```
读取音频文件后,可以使用`sound`函数将音频数据播放出来。
```MATLAB
sound(audio, Fs);
```
二、音频特效设计
音频特效可以使音频听起来更加有趣和吸引人。在MATLAB中,可以使用多种技术实现音频特效设计。下面将介绍几个常见的音频特效。
1. 声音合成
声音合成是一种将不同声音信号合并成一个声音信号的技术。在MATLAB中,可以使用`add`函数将两个声音信号相加,实现声音合成。
```MATLAB
newAudio = audio1 + audio2;
```
2. 混响效果
混响是一种通过模拟声音在不同环境中反射和衰减的效果,使声音更加富有层
次感。在MATLAB中,可以使用`reverb`函数实现混响效果。
```MATLAB
数字变声器
数字变声器设计方案
基于FFT算法的数字变声器
201242216
河北北方学院宣化教学部河北宣化 075100
【摘要】本数字变声器是实现男声变女声和女声变男声以及变成童声的系统。设计本数字变声器的目的是锻炼自己的学习实践能力。通过matlab编写程序修改语音参数来实现男声女声之间的变换。
【关键词】变音算法数字滤波器语音信号数字滤波器频谱分析 MATLAB
1 引言
变声器在现实生活中应用广泛,变声器是通过改变输入音频的音色、音调,并将变声后的音频输出的工具。根据变声器材质不同,变声器分为变声器硬件和变声器软件。变声器硬件,即通过硬件实现变声的工具;变声器软件,即通过软件实现变声的工具,软件类变声器,运行平台皆为电脑系统。无论是硬件变声器,还是软件变声器,其原理都是,通过改变输入声音频率,进而改变声音的音色、音调,使输出声音在感官上与原声音不同。我们每个人的声音不同,源于我们的每个人的音色和音调不同,我们所说的男中音、男高音,就是音调的不同,而即便音调一致,
我们依然能区分出两个不同人的声音,或不同乐器的声音,这就是音色的不同。变声器,正是借助对声音音色和音调的双重复合改变,实现输出声音的改变。我们这里的变声器就是matlab来实现变声。
2 数字变声器的原理和算法
发音方法,发音时,喉头、口腔、鼻腔节制气流的方式和状态,包括发音时构成阻碍和克服阻碍的方式,气流强弱的情况及声带是否振动等几个方面。人类语音可分为有380声语音和无声语音,前者是由声带振动激励的脉冲信号经声腔调制变成不同的音,它是人类语言中元音的基础,声带振动的频率称为基频。无声语音则是声带保持开启状态,禁止振动引发的。一般来说,由声门振动决定的基频跟说话人的性别特征有关,如下表,而无声语音则没有体现这个特征。说话人的个性化音色和语音的另外一个声学参数——共振峰频率的分布有关。儿童由于声道短,其共振峰频率高于成年人,成年女性的声道一般短于成年男性,所以女性的共振峰频率一般高于男性。本实验是基于男生录制的声音进行相关参数提取,修改接近于女声、童声、老人声,
基于MATLAB的声音文件播放器设计设计
毕业论文(设计)论文题目:基于MATLAB的声音文件播放器设计
学生姓名:
学号:
所在院系:电气信息工程学院
专业名称:电子信息科学与技术
届次:
指导教师:
淮南师范学院本科毕业论文(设计)
诚信承诺书
1.本人郑重承诺:所呈交的毕业论文(设计),题目《
》是本人在指导教师指导下独立完成的,没有弄虚作假,没有抄袭、剽窃别人的内容;
2.毕业论文(设计)所使用的相关资料、数据、观点等均真实可靠,文中所有引用的他人观点、材料、数据、图表均已注释说明来源;矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
3. 毕业论文(设计)中无抄袭、剽窃或不正当引用他人学术观点、思想和学术成果,伪造、篡改数据的情况;
4.本人已被告知并清楚:学院对毕业论文(设计)中的抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为将严肃处理,并可能导致毕业论文(设计)成绩不合格,无法正常毕业、取消学士学位资格或注销并追回已发放的毕业证书、学士学位证书等严重后果;聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
5.若在省教育厅、学院组织的毕业论文(设计)检查、评比中,被发现有抄袭、剽窃、弄虚作假等违反学术规范的行为,本人愿意接受学院按有关规定给予的处理,并承担相应责任。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
学生(签名):
日期:年月日
目录
前言...................................................................................................... 2酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
1 设计背景与概述.............................................................................. 3彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。
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基于matlab变声器的设计
【摘要】为了实现由男声变换到女声,在语音信号参数分析过程采用短时自相关法提取语音信号的基音周期,同时用LPC倒谱分析法分析共振峰的范围,通过matlab编写程序修改语音参数并接近于女声的范围,构置GUI界面。在实验中,输入一段语音信号,输出时即实现了由男声到女声的变换效果。因此对于语音信号参数的修改能够实现男女声音之间的变换。
【关键词】短时自相关法;LPC倒谱;语音信号;matlab;GUI
随着生活水平的提高,科技的不断进步,很多人为了娱乐,从而希望改变自己的声音;还有如今的许多的访问节目为了保护被访问者,都对声音进行了相应的处理。本设计通过编写matlab程序,修改相关声音参数,使其频率发生相应的变化,在输出时达到变声。
1.变声原理
在进行性别变声时,主要考虑基音周期、基频和共振峰频率的变化。其中男生、女生和和童声的基频、共振峰的关系如图1所示;基音周期改变时,基频、共振峰同时变化,若伸展既有男变女、女变童,反之亦可。本实验是基于男生录制的声音进行相关参数提取,修改接近于女声,实现男声到女声的变换。
2.提取参数
2.1 基于短时自相关法的基音周期估值
进行自相关的计算可采用两种方法,一种是对语音信号进行低通滤波,另一种是对语音信号进行中心削波处理。本实验采用第一种方法,通过matlab③编程采用自相关算法可以实现基音周期的估值,即对语音信号进行低通滤波,然后进行自相关计算。在低通滤波时,采用巴特沃斯滤波器。
2.1.1 构建巴特沃斯低通滤波器
根据人的说话特征设定相应指标参数,对本段语音设计算出巴特沃斯模拟滤波器的阶数N为5,3dB截止频率,,算出为0.175,归一化低通原型系统函数为:
根据设定的滤波器编写matlab程序,当信号经过低通滤波器后,对原始信号滤波产生结果如图2所示,低通滤波后,保留基音频率,然后再用2kHz采样频率进行采样,采样序列为x(n),后进行下一步的自相关计算。
2.1.2 语音信号的短时自相关函数①
定义语音信号自相关函数如下:
其中k为信号延迟点数;为语音信号;N为语音帧长度。经过低通滤波之后,取160个样点数,帧长取10ms,对每帧语音求短时自相关,取得自相关最大点数,自相关函数在基音周期处表现为峰值,这些峰值点之间的间隔的平均值就是基音周期,从而估计出基音周期,但是由于图中存在野点,编写matlab程序除去野点算出对应基音周期如图3所示,设基音周期值为PT,调动PT,接近女声,设新的为PT1;
2.2 LPC倒谱法提取共振峰
通过线性预测分析得到合成滤波器的系统函数为:
其冲激响应为h(n),ai为预测系数。
下面求h(n)的倒谱,首先根据同态分析方法,有,因为H(z)是最小相位的,即在单位圆内是解析的,所以可以展开级数形式,即,就是说的逆变换是存在的。设=0,将式两端同时对求导,得到:
在本实验中,取预测阶数为10,语音的样点数为160,按照上式可直接从预测系数{ai}求得倒谱④,这个倒谱是根据线性预测模型得到,即称为LPC倒谱。编写matlab程序,实现如图4所示,谱的峰值基本上对应于共振峰频率,用GT 表示共振峰;修改共振峰,使共振峰接近女声范围,新的为GT1;
3.线性预测语音信号合成
根据线性预测①的基本思想,用过去M个样点值来预测⑥现在或未来的样点值:
上式表明采用最佳预测系数时,预测误差与过去的样点值正交。由于语音信号的短时平稳性,要分帧处理,对于每一个样点值记为,这段语音记为Yn。
对于语音段Yn,并记,对于语音段Yn,它的自相关函数为:
根据Yule—walker方程,可以解出样值,用这种方法定期地改变激励参数u (n)和预测系数,并使用修改过后的基因周期和共振峰参数,就能合成出语音,合成语音样本如下:
为预测系数;G为模型增益;u(n)为激励;合成样本s(n);p为预测器阶数;
编写matlab程序,合成效果如图5所示:
4.GUI界面设计
在matlab新建GUI③,添加各部件,完成如图6所示。
打开一段男生录制的声音,进行仿真实验,效果如图7所示。
5.结论
在实验中,用短时自相关法及LPC倒谱分析方法提取语音参数,用线性预测合成语音能够实现由男声到女声的变换。这种分析方法简单易行,且对参数有一个较好的把握,预测误差也会受到相应的变化,整个过程不会对合成效果产生较大的偏差,具有可行性;本实验最大不同点在于新建的LPC倒谱法,用于共振峰的提取,能够对参数比较有效的控制,减去比较复杂计算以及激励问题;整个过程成功实现由男声到女声的变换。
注释:
①张雪英.数字语音信号处理及matlab仿真[M].电子工业出版社,2011.
②高西全,丁玉美.数字信号处理(第三版)[M].西安电子科技大学出版社,2011.
③陈杰.Matlab宝典.电子工业出版社[M].2007.
④杨丹,姜占才,余菳良,李振起.语音信号共振峰提取方法的研究分析
[C].[s.n.],2012.
⑤赵力.语音信号处理[M].机械工业出版社,2008.
⑥贺艳平.基于线性预测下的语音合成[C].西北民族大学学报,2010.
⑦陈生潭,郭宝龙,李学武,高建宁.信号与系统(第三版)[M].西安电子科技大学出版社,2008.