@數字信號處理大作業——基于matlab R2019a的男聲變女聲資料匯總與代碼

概述

參考了很多前人的資料，發現很多函式已經過時了，而且從我通過VIP下載的代碼來看，代碼的邏輯不是很清晰，廢話也多，注釋也寫的不清楚（也可能也是我太小白了看不懂哈哈哈哈哈）寫博客的初心是對自己這三天做的作業給個總結，方便以后的人，自己也感覺非常開心，嘿嘿！

看看我的檔案夾

各位小白菜注意，matlab的代碼和其他相關檔案一定要整整齊齊的放好，否則以后有你的苦吃，嘿嘿嘿；我也是小白嘿嘿，大家要互相學習鴨；第一次寫博客，排版丑希望多提建議，小朱給大家鞠躬！

演算法原理

查到了幾種，以下為小本本記錄的：

1. 對語音的采樣率進行變化，就能改變聲音，比如采樣率低于奈奎斯特定理中的2fh,就會丟失高頻分量，聲音音色自然會變化，但是這種會丟失資訊，而且不易用引數控制；
2. 可以通過改變播放的速度實作,快5%就是女聲,慢5%就是男聲，記得多普勒效應嗎？一輛響著汽笛聲的車，朝你來時聲音尖，離你遠去時聲音悶，大概有點這意思，但是顯然，我們不希望輸入輸出的聲音速度發生變化，這樣用戶體驗也太差了；
3. 所以男女聲變調必須是進行頻譜搬移，學過通電/信號與系統的同志們都知道，余弦函式乘個余弦函式，積化和差，會有和頻差頻分量生成，頻譜發生了搬移，這種變化稱為“調制”，所以我們可以通過這種方法實作嗎？不行，通電里可以，是因為兩個相乘量的頻率大小相差甚遠，生成的信號可以方便的濾出來，男聲女聲距離很近，頻帶又寬，所以用模擬的方法沒法實作，
4. 哈哈哈所以這時候就體現了數字信號處理的優越性，雖然目前我做的效果也不大好，但我相信我能做的更好，之后會更新的！有些代碼用cirshift進行搬移，可它就是個讓頻譜在固定范圍轉圈的函式，我真不明白用它有何用，所以我最后選擇時域乘exp(jwt),可效果也不好，我不明白為啥，這大概就是理想與現實的差距，說明理論落地很難，

try1.m

clc
[y1,Fs] = audioread('source.wav');  %讀出信號，采樣率和采樣位數， %注意檔案格式要求
%source為男聲音頻
%sound(y1,Fs);  %播放檔案

%設計巴特沃斯低通濾波器  此處加濾波器會使聲音變模糊，似乎很重要的高頻分量被丟掉了
%Wc1=2*1000/Fs;                                          %男聲截止頻率 1000Hz
%[b,a]=butter(4,Wc1);
%y1=filter(b,a,y1);

Y1 = fft(y1);%Fast Fourier transform

sigLength=length(y1);%Length of largest array dimension
f=Fs*(1:sigLength)/sigLength;
absY=abs(Y1);%Absolute value and complex magnitude

figure('Name','Measured Data','NumberTitle','off');
%Create figure window
%Specify the Name property again, but this time, set the NumberTitle property to 'off'. 
%The resulting title does not include the figure number.

%繪制男聲頻域
subplot(2,2,1);plot(f,absY);xlabel('Frequency(Hz)男聲頻域');grid on

%繪制男聲時域
t=(0:sigLength-1)/Fs;%t = 1 / f
subplot(2,2,2);plot(t,y1);xlabel('Time(s)男聲時域');grid on

%頻譜搬移（時域相移，頻域調制）
Y2 = fft(y1 .* exp(1000/(2 * pi) * 1i .* t'));

%繪制女聲頻域
absY2=abs(Y2);
subplot(2,2,3);plot(f,absY2);xlabel('Frequency(Hz)女聲頻域');grid on

%繪制女聲時域
y2=ifft(Y2);
subplot(2,2,4);plot(t,y2);xlabel('Time(s)女聲時域');grid on
y2=abs(y2);%audiowrite必須輸入為實數

%失敗的濾波器嘗試
%BPF = load('LPF_60M.mat');
%y3 = filter(BPF.LPF_60M,1,y2);

%能調通但是效果不好的濾波器嘗試
y3=highp(y2,400,500,0.0001,0.02,Fs);

audiowrite('transform30.wav',y3,Fs)
%transform30為生成的檔案，它生成的地址不是很確定，會發生變化，
%我還沒搞明白，以下是它出現的兩個位置：
%C:\Users\honor\Documents\MATLAB\Examples\R2019a\matlab\WriteanAudioFileExample
%E:\…\dsp_greatassignment\try
若不清楚可在電腦“開始”里搜一下具體在哪，

上面用到的highp函式，這段代碼很多網頁上都有，我是從https://www.cnblogs.com/tkppain/p/6691052.html?utm_source=itdadao&utm_medium=referral 復制粘貼過來并作了一些改動，

function y=highp(x,f1,f2,rp,rs,Fs)
%高通濾波,該代碼魯棒性很差，試試你就曉得了
%也可能是我不會用
%通帶或阻帶的截止頻率的選取范圍是不能超過采樣率的一半
%即，f1,f3的值都要小于 Fs/2
%x:需要帶通濾波的序列
% f 1：通帶截止頻率
% f 2：阻帶截止頻率
%rp：邊帶區衰減DB數設定
%rs：截止區衰減DB數設定
%FS：序列x的采樣頻率

wp=2*pi*f1/Fs;
ws=2*pi*f2/Fs;
% 設計切比雪夫濾波器；
[n,wn]=cheb1ord(wp/pi,ws/pi,rp,rs);
[bz1,az1]=cheby1(n,rp,wp/pi,'high');

%查看設計濾波器的曲線
[h,w]=freqz(bz1,az1,256,Fs);
h=20*log10(abs(h));
figure('Name','highpass filter','NumberTitle','off');
plot(w,h);title('所設計濾波器的通帶曲線');grid on;
y=filter(bz1,az1,x);
end

%失敗的濾波器嘗試 使用了通過VIP下載的代碼（就是參考代碼里的‘filter’），但是不知為何調不通，在MATLAB命令列視窗鍵入fdatool即可彈出設計濾波器的視窗，但是設計完直接保存后生成的是.fda檔案，沒法直接用，得變成.mat檔案；.mat檔案也沒法直接用，得在編輯器使用“load(‘BPF_130M.mat’)”或者在檔案夾雙擊它，可是，可能我匯出為mat檔案的引數沒選對，看著和參考代碼‘filter’一樣，就是調不通，捉急~~

資料

以下為艱難曲折探索程序中路過的有幫助的網頁，

https://jingyan.baidu.com/article/3052f5a108e14397f21f8658.html
打開.mat檔案

https://wenku.baidu.com/view/cf9f236cbd64783e09122b87.html#
fdatool和FIR MegaCore使用技巧的問題

https://blog.csdn.net/yangming2466/article/details/83548946
七種濾波方法

https://blog.csdn.net/flypassion/article/details/82082543?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522160343803219724838551089%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=160343803219724838551089&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2_allfirst_rank_v2~rank_v28-1-82082543.first_rank_ecpm_v3_pc_rank_v2&utm_term=%E9%AB%98%E9%80%9A%E6%BB%A4%E6%B3%A2%E5%99%A8matlab&spm=1018.2118.3001.4187
濾波器資料

https://www.cnblogs.com/lianjiehere/p/3806964.html
fda檔案

https://blog.csdn.net/qq_38559814/article/details/86521602
filter
https://www.cnblogs.com/tkppain/p/6691052.html
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