数字信号处理课程设计
      基于matlab的语音信号处理
       
摘要
利用所学习的数字信号处理知识，设计了一个有趣的音效处理系统，首先设计了几种不同的滤波器对声音进行滤波处理，分析了时域和频域的变化，比较了经过滤波处理后的声音与原来的声音有何变化。同时设计实现了语音的倒放，变速播放，回响，音调转换等处理效果，其中音调转换部分使用了重新采样改变基频，再进行时长规整的算法。
基于MATLAB的语音信号处理
语音信号的采集
　 录制或者截取一段音乐，时间在1分钟左右，存为.wav的文件。然后利用wavread对语音信号进行采样。我们一共选择了3段语音，其中
d.wav 真心英雄（周华健）（男声）
man.wav我的歌声里（自己录制）（男声）
girl.wav看的最远的地方（张韶涵）（女声）
语音信号的频谱分析
使用matlab画出语音信号的时域波形;然后对语音号进行快速傅里叶变换,得到信号的频谱特性，画出频谱图，分析频率成分。这里我们分析的是d.wav，通过分析知道频率分布在0—10KHz，主要分布在低频。
数字滤波器设计
这里我们设计了4种滤波器对语音进行处理，分别为椭圆低通滤波，椭圆高通滤波，等波纹逼近法FIR带通滤波器，双线性变换法切比雪夫数字高通滤波器，绘制出相应的幅度、相位谱图，滤波后的波形、频谱图。
各滤波器的设计如下：
椭圆低通滤波器：fb＝1 2matlab傅里叶变换的幅度谱和相位谱00 Hz,fc＝1 400 Hz,As＝100 dB,Ap＝1 dB
椭圆高通滤波器：fc＝4 800 Hz,fb＝5 000 Hz As＝100 dB,Ap＝1 dB
等波纹逼近法设计FIR带通滤波器
fb1＝1200Hz,fb2＝3000Hz,fc1＝1000Hz,fc2＝3000Hz,As＝100dB,Ap＝1dB
双线性变换法切比雪夫数字高通滤波器
fc＝4 800 Hz,fb＝5 000 Hz As＝100 dB,Ap＝1 dB
   
    滤波处理后，我们用函数sound()可以对声音进行回放,调用格式：sound(x,fs,bits);感觉滤波前后的声音。语音的低频部分沉稳，空间感较强;中频部分音质一般;高频部分音质非常尖锐，略微有尖音。此外中高频的幅度都不大，回放时音量较低。
语音变速播放
改变语音的播放速度也就是改变采样间隔（即改变了采样频率），但是这个频实现率依然要在2f(Nyquist rate)之上，否则就会产生失真。
%变速-慢放%
w=0.9;
M=w*fs;    %w>1为快放，w<1为慢放
sound(x,M,nbits);
语音倒放
    使用flipud()倒置语音矩阵，逆序输出音频即可。
回响效果
    回声在时域上幅值减小了，频域上的特征不变，只需要把原信号添加一个延时（delay）和对时域的幅度添加一个参数.然后和原信号叠加即可获得回响效果。
实现男女声转换音效效果
    我们使用另外写的voice(x,f)函数实现音调转换，x为需要转换的声音，通过抽取插值更改采样率来改变基频，当f>1时音调降低;f<1音调升高。然后再进行时长整合使语音文件恢复原来的时长。时长整合使用重叠叠加算法来实现。经过我们试听，转换效果还是很好的。
总结体会
通过对声音信号的滤波处理，比较其前后变化，感受到了滤波器在声音信号处理当中的作
用，同时在实践中掌握了滤波器的基本设计方法，加深了对各种类型的数字滤波器特性的理解。我们通过对声音的各种变换，产生了多种不同的音效，也体会到了语音处理的魅力。在课程设计过程中，我们发现自己对Matlab的应用还是不够熟练，基础不够扎实，花了不少时间编写调试。
代码附录
%读取声音信号%
[y,fs,nbits]=wavread('d'); %读取声音文件
x=y(:,1);      %读入的y矩阵有两列,取第1列
N=length(x);
n=0:N-1;
X= fft(x);                %傅里叶变换
Fs=2*fs;                  %2倍频
T=1/Fs;
f=n/N*Fs;               
figure;
subplot(2,1,1);
plot(n,x);                %声音的时域波形
title('原声音的波形');
xlabel('t/s');
ylabel('magnitude');
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(X));            %声音的频谱
title('原声音的频谱');
xlabel('frequency/Hz');
ylabel('magnitude');
% 滤波器设计%
% 椭圆低通滤波器%
fp1=1200;fs1=1400;                %低通滤波器通带截止频率1200Hz和阻带截止频率1400Hz
wp1=2*fp1/Fs; ws1=2*fs1/Fs;rp=1;as=100;
[N1,wp1]=ellipord(wp1,ws1,rp,as); %计算椭圆低通模拟滤波器的阶数和通带边界频率
[B,A]=ellip(N1,rp,as,wp1);        %计算低通滤波器模拟滤波器系统函数系数
y1=filter(B,A,x);                %滤波器软件实现
% 低通滤波器绘图部分%
figure;
freqz(B,A);     
figure;
subplot(2,1,1);
t=n*T;
plot(t,y1);
xlabel('t/s');ylabel('magnitude');title('低通滤波后的波形');
axis([0,t(end),min(y1),1.2*max(y1)])%坐标范围
subplot(2,1,2);
plot(f,abs(fft(y1)));
%椭圆高通滤波器%
fp2=4800;fs2=5000;                  %高通滤波器通带截止频率5000Hz和阻带截止频率4800Hz

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