《计算机通信与网络》课程设计数字变声器的设计 定稿.doc

《计算机通信与网络》课程设计--数字变声器的设计 定稿 5. foundpitch函数程序 19 第2章 MATLAB语言编程与运行 21 2.1 MATLAB的介绍 21 2.2 MATLAB的基本应用 22 第3章 总结分析 24 总结与致谢 25 参考文献 26 前 言 语言是我们人类所特有的功能,它是传承和记载人类几千年文明史的工具,没有语言就没有我们今天人类的文明。语音是语言最基本的表现形式,是相互传递信息的重要手段,是人类最重要、最有效、最常用和最方便的交换信息的形式。 语音信号处理属于信息科学的一个重要分支,大规模集成技术的高度发展和计算机技术的飞速前进,推动了这一技术的发展;它是研究用数字信号处理技术对语音信号进行处理的一门新兴学科,同时又是综合的多学科领域和涉及面很广的交叉学科,因此我们进行语音信号处理具有时代的意义。语音学和数字信号处理的交叉结合便形成了语音信号处理。语音信号处理是建立在语音学和数字信号处理基础之上的,对语音信号模型进行分析、存储、传输、识别和合成等方面的一门综合性学科。 语音信号的进一步处理分析工作选用了MATLAB平台。MATLA是一种科学计算软件,专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起,并提供了大量的内置函数,不断完善MATLAB产品以提高产品自身的竞争能力MATLAB的数据分析和处理能力十分强大,运用它来进行语音信号的分析、处理和可视化相当便捷。在编程效率、程序可读性、可移植性和可扩充性上MATLAB远远优于其他的高级编程语言,而且编程易学、直观,代码非常符合人们的思维习惯。另外MATLAB为用户提供了丰富的Windows图形界面设计方法,使用户能够在利用其强大的数值计算功能的同时可设计出友好的图形界面,它受到了越来越多的用户的欢迎。 MATLAB几乎可以在各种机型和操作系统上运行,所以在可移植性和可扩充性上,MATLAB优越于其它的高级编成语言。MATLAB具有强大的数值计算能力和视图能力,但是,和其他语言相比,MATLAB程序的执行速度较慢。在目前电脑处理速度不断升的情况下,如果实时性不是非常高的情况下,使用MATLAB开发就不存在此类问题了。 第1章 课程设计基本原理 1.1 设计要求 要求录制一段自己的语音信号后,在MATLAB软件中采集语音信号、回放语音信号并画出语音信号的时域波形和频谱图;对所采集的信号用MATLAB做FFT得到频谱,并进行时域和频谱分析;对比变换前后的时域图和频谱图。再用双线性变换法实现模拟滤波器到数字滤波器的转换,画出滤波前后的时域图及频谱图。最后再将频域信号恢复成时域信号,可以将自己的声音变成小孩的声音、女性的声音或老人的声音。在进行性别变声时,主要考虑基频和共振频率的变化。当基频伸展,共振峰频也同时伸展时,可由男声变成女声,女声变成童声;反之,基频收缩,共振频率也同时收缩时,则由童声变成女声,女声变成男声。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换。 1.2 设计方案 1语音信号录制 首先,录制一段时间为10s到15秒的语音信号;在MATLAB中用wavread命令来读入(采集)语音信号,采样值赋在向量y中,用sound命令播放文件,再画出该信号的波形图。 程序流图如下所示: fs16000; %取样频率 duration5;%录音时间 fprintfPress any key to start %g seconds of recording\n,duration; pause; fprintfRecording\n; ywavrecordduration*fs,fs; wavwritey,fs,D:\1.wav; %duration*fs 是总的采样点数 fprintfFinished recording.\n; fprintfPress any key to play the recording\n; pause; wavplayy,fs fileNameD:\1.wav;%注:将需要读取的文件名赋值给fileName soundy,fs;%播放该文件 figure1 subplot2,1,1;ploty;title波形; 波形图如图1.1所示: 图1.1 原始语音波形 2对信号做1024点FFT变换 FFT即为快速傅里叶变换,是离散傅氏变换的快速算法,它是根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅里叶变换的算法进行改进获得的。 在MATLAB的信号处理工具中函数FFT和IFFFT用于快速傅立叶变换和逆变换。函数FFT用于序列快速傅里叶变换,其调用格式为yfftx,其中,x是序列,y是序列的FFT,x可以为一向量或矩阵,若?x为一向量,y是