基于matlab变声器的设计
变声器设计——精选推荐
信号与系统课程设计(论文)设计（论文）题目变声器的设计与实现学院名称专业名称学生姓名学生学号任课教师设计（论文）成绩教务处制2016年11月10 日摘要变声器的原理是通过改变输入声音频率，进而改变声音的音色，音调，是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改变而使输出声音改变。
目前，变声器被运用在各个领域，比如保护人生安全，防止打击报复，还有各种软件上都有变声软件。
在实验室里我们有两个方法到达变声的目的。
一是通过MATLAB编写程序对声音信号的时频域进行分析，通过傅里叶变换进行频谱分析，得到声音的特征，将男女生的声音进行对比，得出男女生声音的主要频段，分析男女生声音的特征；再对所得信号进行滤波处理，最后改变声音的音色和音调，到达变声的目的。
二是通过硬件来实现，我们用RTS0072B来实现变声，可以减少变声的步骤，但是需要硬件电路板来实现变声电路[1]。
关键词：MATLAB;RTS0072B;变声目录摘要 (2)第1章引言 (4)1.1设计背景 (4)1.2设计目的 (4)1.3设计要求 (4)第2章实验原理 (5)第3章基于MATLAB的语音信号分析 (6)3.1 常见声音信号的频率范围 (6)3.2 声音信号的时域和频域分析（程序详见附录（1）） (6)3.3 声音信号的滤波处理（程序详见附录（2）） (7)第4章基于STC89C52的变声器设计 (9)4.1硬件实现 (9)4.1.1实验器材 (9)4.1.2 实验原理图 (9)4.1.3 RST0072B芯片 (10)4.1.4 ISD1700存储芯片 (11)4.1.5 硬件实物图 (11)4.2软件实现 (12)第5章实验总结 (13)参考文献 (14)附录 (15)第1章引言1.1设计背景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，譬如，知名动画名侦探柯南中，柯南侦破案件时扮演毛利小五郎时，使用的蝴蝶结，就是一种变声器，柯南正是通过这一蝴蝶结，模拟成毛利小五郎的声音，进行案件侦破的，这一变声器可称之为蝴蝶结变声器。
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现
基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现一、引言语音信号处理与识别是人工智能领域中的重要研究方向之一，随着深度学习和人工智能技术的不断发展，基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计与实现变得越来越受到关注。
本文将介绍如何利用MATLAB进行语音信号处理与识别系统的设计与实现。
二、MATLAB在语音信号处理中的应用MATLAB作为一种强大的科学计算软件，提供了丰富的工具箱和函数库，可以方便地进行语音信号处理。
在语音信号处理中，MATLAB可以用于语音信号的采集、预处理、特征提取、模型训练等各个环节。
通过MATLAB提供的工具，可以高效地对语音信号进行分析和处理。
三、语音信号处理流程1. 语音信号采集在语音信号处理系统中，首先需要对语音信号进行采集。
通过MATLAB可以实现对声音的录制和采集，获取原始的语音信号数据。
2. 语音信号预处理采集到的语音信号数据通常包含噪声和杂音，需要进行预处理以提高后续处理的准确性。
预处理包括去噪、降噪、滤波等操作，可以有效地净化语音信号数据。
3. 特征提取在语音信号处理中，特征提取是一个关键步骤。
通过MATLAB可以提取出语音信号的频谱特征、时域特征等信息，为后续的模式识别和分类打下基础。
4. 模型训练与识别利用MATLAB可以构建各种机器学习模型和深度学习模型，对提取出的特征进行训练和识别。
通过模型训练，可以实现对不同语音信号的自动识别和分类。
四、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统设计1. 系统架构设计基于MATLAB的语音信号处理与识别系统通常包括数据采集模块、预处理模块、特征提取模块、模型训练模块和识别模块。
这些模块相互配合，构成一个完整的系统架构。
2. 界面设计为了方便用户使用，可以在MATLAB中设计用户友好的界面，包括数据输入界面、参数设置界面、结果展示界面等。
良好的界面设计可以提升系统的易用性和用户体验。
五、基于MATLAB的语音信号处理与识别系统实现1. 数据准备首先需要准备好用于训练和测试的语音数据集，包括正样本和负样本。
(总)基于MATLAB的简单音乐合成仿真设计.
密级：学号：2013248731本科生毕业论文（设计）基于MATLAB的简单音乐合成仿真设计学院：信息工程年级： 13级专业：通信工程学生姓名：何世欣指导教师：魏涛学士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名（手写）：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
（请在以上相应方框内打“√”）学位论文作者签名（手写）：指导老师签名（手写）：签字日期：年月日签字日期：年摘要科学技术的发展使得社会生活越来越趋于信息化和数字化，在此基础上语音信号也可以基于数字信号处理技术和语音学相关知识进行信息化处理，此类技术因应用性广便捷性高受到社会的广泛关注，已成为信息科学工程与研究领域的核心技术，被越来越多的高科技产业广泛使用。
计算机合成音乐也在其基础上得以迅速普及，而且理论上可以创造出任何一种声音。
MATLAB是一种用于数据分析和处理的计算机应用软件，它可以将语音文件进行信息化处理转化为离散的数据文件，再通过内置强大的矩阵运算能力如数字滤波、时域和频域分析、傅里叶变换、时域和频域分析、声音合成以及各种图形的呈现等处理数据。
利用MATLAB自带的功能函数可以快捷而又方便地完成语音信号的处理和分析以及信号的可视化，使人机交互更加便捷。
音乐可视为不同频率与振幅的正弦波叠加并加以不同包络所形成的信号，它的这个特点使得MATLAB的处理有了可能，通过处理不同的音频MATLAB可以进行简单的音乐合成。
基于MATLAB乐器校音系统的设计说明
****** 本科毕业设计（论文）乐器校音方法的研究学院（系）：信息与通信工程学院专业：电子信息工程学生姓名：学号：指导教师：评阅教师：完成日期：2011年6月10日摘要乐器校音对一般人而言是一项难以胜任的工作，而现有的校音设备又存在着诸多弊端。
开发一种操作简单，价位适中，误差率小的乐器校音软件已成为21世纪电脑音乐时代的要求。
本文简要介绍了钢琴调律的基础知识、以及运用MATLAB语言对声音信号进行分析的过程。
利用基于傅里叶变换的谐波峰值法检测基频。
通过分析，提高基频的检测精度，结合音律确定声音的调整方向。
通过MATLAB仿真结果表明，运用此方法可达到的5高频精度较好，而高频精度相对较差。
乐器校音系统的设计很好地综合了音乐和技术领域的知识，初步实现了机器检测音律的功能。
随着科学技术的不断发展，运用多媒体技术校音的手法必将成为乐器校音的主流。
关键字：乐器校音；谐波峰值法；频率校正；音律The Method Of Tuning Musical Instrument TuningAbstractMusical Instruments Tuning For most people it is very difficult, and existing equipment of tuning device has many malpractice. So develop a simple, affordable, small error rate software of instrument tuning is the requirements of computer music times in 21st century.This paper introduces the basics of piano tuning and the process of using MATLAB to analysis the sound signals. And using the method of harmonic peak algorithm based on FFT to detection the fundamental frequency. By analyzing ，increase the detection accuracy of baseband, combined with temperament determine the direction of the sound adjustment. MATLAB simulation results show that this method can make the accuracy batter for low frequency but high frequency is poor.Instrument tuning system combines the knowledge of music and technology. The initial realization of the function of machine detect the temperament. With the continuous development of science and technology, Use of multimedia technology will become the way to musical instrument tuning.Keywords: Instrument Tuning; Harmonic Peak Algorithm; Frequency Correction; Temperament目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.1.1 为什么乐器需要校音 (1)1.1.2 近现代的主要调音方法 (2)1.2 乐器校音系统的意义 (2)1.3 本设计的主要容 (3)2 乐器校音的基础知识 (4)2.1 音 (4)2.2 律 (4)2.2.1 五度相生律 (5)2.2.2 十二平均律 (5)2.2.3 五度相生律与十二平均律的比较 (6)2.3 音高频率 (7)3 基频检测 (9)3.1 系统框图 (9)3.2 检测方法 (9)3.2.1 时域的算法 (9)3.2.2 频域的算法 (10)3.3 时域分析 (11)3.4 频域分析 (13)4 离散频谱分析的校正 (16)4.1频率校正法 (16)4.2 幅值校正法 (17)4.3 相位校正法 (17)4.4 校正过程 (18)总结.................................................. 错误!未定义书签。
基于.MATLAB的声音信号频谱分析仪设计说明书
1．概述随着软硬件技术的发展.仪器的智能化与虚拟化已成为未来实验室及研究机构的发展方向[1]。
虚拟仪器技术的优势在于可由用户定义自己的专用仪器系统.且功能灵活.很容易构建.所以应用面极为广泛。
基于计算机软硬件平台的虚拟仪器可代替传统的测量仪器.如示波器、逻辑分析仪、信号发生器、频谱分析仪等[2]。
从发展史看.电子测量仪器经历了由模拟仪器、智能仪器到虚拟仪器.由于计算机性能的飞速发展.已把传统仪器远远抛到后面.并给虚拟仪器生产厂家不断带来连锅端的技术更新速率。
目前已经有许多较成熟的频谱分析软件.如SpectraLAB、RSAVu、dBFA等。
声卡是多媒体计算机最基本的配置硬件之一.价格便宜.使用方便。
MATLAB是一个数据分析和处理功能十分强大的工程实用软件.他的数据采集工具箱为实现数据的输入和输出提供了十分方便的函数和命令[3]。
本文将给出基于声卡与MATLAB的声音信号频谱分析仪的设计原理与实现方法.功能包括：<1> 音频信号信号输入.从声卡输入、从WAV文件输入、从标准信号发生器输入；<2> 信号波形分析.包括幅值、频率、周期、相位的估计.以及统计量峰值、均值、均方值和方差的计算；<3> 信号频谱分析.频率、周期的估计.图形显示幅值谱、相位谱、实频谱、虚频谱和功率谱的曲线。
2．设计原理2.1波形分析原理2.1.1 信号频率、幅值和相位估计<1>频率<周期>检测对周期信号来说.可以用时域波形分析来确定信号的周期.也就是计算相邻的两个信号波峰的时间差、或过零点的时间差。
这里采用过零点<ti>的时间差T<周期>。
频率即为f = 1/T.由于能够求得多个T值<ti有多个>.故采用它们的平均值作为周期的估计值。
<2>幅值检测在一个周期内.求出信号最大值y max与最小值y min的差的一半.即A = <y max - y min>/2.同样.也会求出多个A值.但第1个A值对应的y max和y min不是在一个周期内搜索得到的.故以除第1个以外的A值的平均作为幅值的估计值。
matlab实现声音转换
matlab实现声音转换matlab实现声音转换数字信号处理——声音转换课题报告 1.课题研究目标利用matlab或其他编程软件对音频信号进行处理，要求实现声音的转换。
如男声和女声的转换，老人声音与童声的转换。
2．课题使用工具Matlab 3．课题技术线路分析和处理音频信号，首先要对声音信号进行采集。
Matlab的数据采集工具箱提供了一整套命令和函数，通过调用这些命令和函数，可直接控制声卡进行数据采集。
Windows自带的录音机程序也可驱动声卡来采集语音信号，并能保存为wav格式文件，供matlab相关函数直接读取，写入和播放。
本文以wav格式音频信号作为分析处理的输入数据，用matlab 处理音频信号的基本流程是：先将wav格式音频信号经wavread函数转换成matlab列数组变量；用matlab强大的运算能力进行数据分析和处理，即时域分析，频域分析，信号合成，识别和增强等；处理后的数据如是音频数据，则可用wavread转换成wav格式文件或用sound，wavplay等函数直接回放。
4．课题实现的原理本程序使用的方法是通过改变基频然后时长规整的方式来达到目的。
（1）更改基频通过资料的查询和整理，可以知道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。
D/I=3/2；（2）时长规整通过抽样插值来改变基频也使播放速度，播放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。
matlab声音模拟代码
matlab声音模拟代码
当我们谈到在MATLAB中进行声音模拟时，通常涉及到使用信号处理技术和音频处理工具箱。
下面是一个简单的示例代码，用于生成和播放一个简单的声音信号：
matlab.
% 设置参数。
fs = 44100; % 采样率。
duration = 3; % 声音持续时间（秒）。
% 生成时间向量。
t = 0:1/fs:duration;
% 生成声音信号。
f1 = 440; % 第一个频率为440Hz.
f2 = 880; % 第二个频率为880Hz.
y = sin(2pif1t) + sin(2pif2t); % 生成两个频率的正弦波信号叠加。
% 播放声音。
sound(y, fs);
在这个示例中，我们首先设置了采样率和声音的持续时间。
然后生成了一个时间向量t，用于表示声音的时间轴。
接下来，我们生成了两个频率为440Hz和880Hz的正弦波信号，并将它们叠加起来。
最后，使用`sound`函数播放生成的声音信号。
当然，这只是一个简单的示例。
在实际的声音模拟中，可能涉及到更复杂的信号处理和音频特征提取。
MATLAB提供了丰富的工具箱和函数，用于处理和分析声音信号，包括滤波、频谱分析、时域分析等。
你可以根据具体的需求和应用场景，进一步探索和应用这些工具来进行声音模拟和分析。
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 MATLAB1 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。
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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.