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基于MATLAB算法的數(shù)字變聲器畢業(yè)設(shè)計(jì)
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  • 基于MATLAB算法的數(shù)字變聲器【摘要】變聲器的原理是通過改變輸入聲音頻率，進(jìn)行改變聲音的音色、音調(diào)，使輸出聲音在感官上與原聲音不同。變聲器是借助對聲音音色和音調(diào)的雙重復(fù)合改變，實(shí)現(xiàn)輸出聲音的改變。通過自己發(fā)聲，共振峰頻率的改變是基于重采樣實(shí)現(xiàn)的。同時用LPC倒譜分析法分析共振峰的范圍，通過MATLAB編寫程序并構(gòu)置GUI界面。實(shí)驗(yàn)中通過MATLAB軟件對采集來的語言信號進(jìn)行頻譜分析，討論不同人之間的噪音源參數(shù)和共振峰參數(shù)，通過對不同人語言信號頻率和幅度的改變來實(shí)現(xiàn)不同人之間的語音轉(zhuǎn)換。
    【關(guān)鍵詞】短時自相關(guān)法； LPC倒譜； 語音信號； matlab GUI；
    1引言
    隨著生活水平的提高，科技的不斷進(jìn)步，很多人為了娛樂，從而希望改變自己的聲音；還有如今的許多的訪問節(jié)目為了保護(hù)被訪問者，都對聲音進(jìn)行了相應(yīng)的處理。本設(shè)計(jì)通過編寫matlab程序，借助對聲音音色和音調(diào)的雙重復(fù)合改變，實(shí)現(xiàn)輸出聲音的改變。共振峰頻率的改變是基于重采樣實(shí)現(xiàn)的，從重采樣原理知道，這也同時印發(fā)了基頻的變化，為保證基頻變化和共振峰頻率變化的獨(dú)立、互不相關(guān)，在基頻移動時必須考慮抵消重采樣帶來的偏移，理論上只要基頻檢測足夠精確，確實(shí)可以保證基頻改變和共振峰頻率改變間的互不相關(guān)。保證變聲效果的自然度主要是沒有采用基因檢測將基因移動和共振峰變化徹底隔離的緣故。
    本次課程設(shè)計(jì)就是運(yùn)用我們所學(xué)到的理論知識，用MATLAB軟件來實(shí)現(xiàn)對語音信號的變聲處理，理論聯(lián)系實(shí)際，從而更好地掌握以及運(yùn)用所學(xué)習(xí)的知識。
    2數(shù)字變聲器的原理與算法
    2.1基本原理
    語音科學(xué)家將人類發(fā)聲過程視作一個由聲門源輸送的氣流經(jīng)以聲道、口、鼻腔組成的濾波器調(diào)制而成的。人類語音可分為有聲語音和無聲語音，前者是由聲帶振動激勵的脈沖信號經(jīng)聲腔調(diào)制變成不同的音，它是人類語言中元音的基礎(chǔ)，聲帶振動的頻率稱為基頻。無聲語音則是聲帶保持開啟狀態(tài)，禁止振動引發(fā)的。一般來說，由聲門振動決定的基頻跟說話人的性別特征有關(guān)，如下表，而無聲語音則沒有體現(xiàn)這個特征。說話人的個性化音色和語音的另外一個聲學(xué)參數(shù)——共振峰頻率的分布有關(guān)。兒童由于聲道短，其共振峰頻率高于成年人，成年女性的聲道一般短于成年男性，所以女性的共振峰頻率一般高于男性。
    在進(jìn)行性別變聲時，主要考慮基音周期、基頻和共振峰頻率的變化。其中男生、女生和童聲的基頻、共振峰的關(guān)系如圖1所示；基音周期改變時，基頻、共振峰同時變化，若伸展既有男變女、女變童，反之亦可。本實(shí)驗(yàn)是基于打開一種聲音進(jìn)行相關(guān)參數(shù)提取，修改
    接近于女聲、男聲或童聲，實(shí)現(xiàn)聲音的變換。



    2.2實(shí)現(xiàn)過程及算法
    采用線性預(yù)測參數(shù)合成法。線性預(yù)測參數(shù)合成法利用LPC語音分析方法，通過分析自然語音樣本，計(jì)算出LPC系數(shù)，就可以建立信號產(chǎn)生模型，從而合成出語音。大致流程如圖2所示。...
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