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数字信号处理 课程设计报告 课设题目： 语音信号变声处理系统 院 系： 计算机科学系 专 业： 通信工程 小组成员： 郑昌栋 杭嘉琪 杜天送 刘 洋 周 俊 颜全稳 指导教师： 方荟 闽 江 学 院 2013年 12月 26日 摘要 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。 在进行性别变声时，主要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时，可由男声变成女声，女声变成童声；反之，基频收缩，共振峰频率也同时收缩时，则由童声变女声，女声变男声。为了获得自然度、真实感较好的变声效果，基频和共振峰频率通常必须各自独立地伸缩变化。? 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。 目录 目录 3 第一章 课程设计任务 4 第二章 变声器原理及设计方案 5 2.1基本原理 5 第三章 变声器的实现及分析 7 3.1信号变声器的实现 7 3.2设计过程 7 3.3仿真结果及分析 10 第四章 课设总结 14 4.1小组总结 14 4.2个人总结 15 参考文献 16 附录： 17 第一章 课程设计任务 电视台经常针对某些事件的知情者进行采访，为了保护知情者，经常改变说话人的声音，利用所学的知识，将其实现。 1） 自己录制一段正常的声音文件，或者通过菜单选择的方式选择一段正常声音文件； 2） 能够播放该文件； 3） 对语音信号进行处理，要求处理后的语音信号基本不影响正常收听与理解； 5） 对处理参数能够通过matlab界面进行调节，以对比不同处理效果； 6） 能够对处理后的声音文件与原始声音文件的频谱进行观察、分析。 7） 编制GUI用户界面。 任务分配： 代码编写及运行调试：郑昌栋，杭嘉琪 实验报告整理与编写：杜天送 相关资料查询及整理：刘 洋 实验方案设计与编写：周 俊 Gui界面设计及制作：颜全稳 第二章 变声器原理及设计方案 2.1基本原理 语音科学家将人类发声过程视作一个由声门源输送的气流经以声道、口、鼻腔组成的滤波器调制而成的。人类语音可分为有声语音和无声语音，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。 表2.1 男声、女声和童声基频、共振峰频率关系表 人群 基频分布Hz 共振峰频率分布 男声 [50, 180] 偏低 女声 [160, 380] 中 童声 [400, 1000] 偏高 由上可知，在进行性别变声时，主要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时，可由男声变成女声，女声变成童声；反之，基频收缩，共振峰频率也同时收缩时，则由童声变女声，女声变男声。为了获得自然度、真实感较好的变声效果，基频和共振峰频率通常必须各自独立地伸缩变化。 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，这也同时引发了基频的变化，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。 ·2.2设计方案 1：选取需要变声的原始语音信号；得到原始语音信号的基音周期长度；根据基音周期长度定位整个原始语音信号的每一个基音周期的位置；在原始语音信号中的基音周期之间删除／插入基音周期，得到缩短／伸长的语音信号；将缩短／伸长的语音信号线性伸长／压缩至与原始语音信号一致的长度，得到变声后的语音信号。 图2.2语音处理实现框图 实现步骤： 1）语音信号的语音信号的频谱分析设计数字滤波器和画出其频率响应用滤波器对信号进行滤波比较滤波前后语音信号的波形及频谱3.2.1 分帧处理 对语音信号加Ha