信号与系统频域研讨——罗海小组.doc

《信号与系统》课程研究性学习手册 姓名 罗海 学号 同组成员 赵鹏 龙俐 王优 罗 指导教师 胡健 时间 2011.12.4 信号的频域分析专题研讨 题目4：男生女生声音信号的转换 (1) 采集wav格式的男女生语音信号。 (2) 对所采集的男女生信号进行频谱分析，比较男女生频谱的特点。 (3) 实现男生女生声音信号的转换。 【知识点】 连续非周期信号的频谱，离散非周期信号的频谱，时域抽样，频域抽样 【温馨提示】 可以根据傅里叶变换公式，利用数值积分计算；也可以利用MATLAB提供的函数fft计算。 【男生女生声音信号转换的方法】 更改基频。不 同人的基频不同 统计如下： 正常成年男声：0~200Hz； 正常成年女声：200~450Hz； 小孩声音的基频要比女声的高，老年人 的基频要比男声的低。 经过整理统计可知 女声基频=男声基频*1.5。 本程序使用的是通过抽样与插值的方式 来达到基频的改变。 以女变男为例： 用整数 D 对语音信号 X（n）进行抽取 Xd=X（Dn）； 然后将 X（n）的抽样频率提高到 I（整数）倍 ，即为对 X（n）的插值。时长规整 通过抽样插值来改变基频 也使播放速 度，播放时间发生改变， 因此通过时 长规整的方式来使播放速度 和时间恢 复到原来。 本程序使用的是用重叠叠加算法来达到 时长规整。 重叠叠加算法原理： 它分为两个阶段——分解和合成 将原始信号以帧长 N，帧间距 sa 进行分 解，然后以帧间距 ss 进行合成。 sa 与 ss 的的比值决定了时长规整因子 F=sa/ss。[x,fs,bits]=wavread(a.wav) x=x(:,1); sigLength=length(x) t=(0:sigLength-1)/fs;; y=fft(x); y=fftshift(y); plot(t,y) xlabel(Time(s)); sound(x,fs) [x,fs,bits]=wavread(b.wav) x=x(:,1); sigLength=length(x) t=(0:sigLength-1)/fs;; y=fft(x); y=fftshift(y); plot(t,y) xlabel(Time(s)); sound(x,fs) 其中，a为女生音频，b为男生音频。 （3）女变男： function Y=voical(x) [x,fs,bits]=wavread(a.wav) d=resample(x,3,2) W=400; Wov=W/2; Kmax=2*W; Wsim=Wov; xdecim=8; kdecim=2; X=d; F=1.5; Ss=W-Wov; xpts=size(X,2); ypts=round(xpts/F); Y=zeros(1,ypts); xfwin=(1:Wov)/(Wov+1); ovix=(1-Wov):0; newix=1:(W-Wov); simix=(1:xdecim:Wsim)-Wsim; padX=[zeros(1,Wsim),X,zeros(1,Kmax+W-Wov)]; Y(1:Wsim)=X(1:Wsim); xabs=0; lastxpos=0; km=0; for ypos=Wsim:Ss:(ypts-W); xpos=F*ypos; kmpred=km+(xpos-lastxpos); lastxpos=xpos; if(kmpred=Kmax) km=kmpred; else ysim=Y(ypos+simix); rxy=zeros(1,Kmax+1); rxx=zeros(1,Kmax+1); Kmin=0; for k=Kmin:kdecim:Kmax xsim=padX(Wsim+xpo