🎵 DSP 项目3 说明 - 人声变调实验

本文档为 DSP 课程项目3（人声变调实验）的项目说明，请仔细阅读后按步骤完成实验。

📁 项目文件结构

📋 实验流程

步骤详解

1. 阅读实验手册【人声变调】，可互相讨论，理解实验目的
2. 修改MATLAB当前文件夹路径为所有实验文件所在路径，如桌面
3. 在当前路径下，根据代码文件中的提示，完成 ex0, ex2, ex3, ex5（ex1和ex4已完成）
4. 使用 test_project3 文件进行检查：
   1. 在MATLAB中文件夹栏右键单击 test_project3.p 文件，选择"运行"
   2. 输入编号检查对应模块：0=ex0, 21=方法一, 22=方法二, 3=ex3, 5=ex5
   3. 输入 1 或 4 可验证已完成的ex1/ex4是否正常工作
   4. 程序将显示正确或错误，否则会提示问题所在行
5. 完成所有代码后，提交实验：
   1. 运行 test_project3，键入 9 后按回车
   2. 输入学号和姓名，程序将生成 128位加密成绩
   3. 将所有文件压缩为zip，重命名为【学号_姓名】
   4. 在学习通提交zip文件，并填写加密成绩

📝 函数说明

0️⃣ ex0_all - 主函数 需修改

函数签名

function [y_interpolated, fs] = ex0_all(audioPath, alpha, Lwin, Ra, method)

功能说明

主函数，调用各子函数完成完整的变调流程。在完成 ex1-ex5 所有内容后执行。

>> [y_interpolated, fs] = ex0_all('./audio/male2.wav', 2, 1024, 256, 2);
% 使用方法二将male2.wav升高2倍频率

1️⃣ ex1_analysis - STFT分析 已完成

函数签名

function Freq = ex1_analysis(x, fs, Lwin, Ra)

功能说明

对输入信号进行短时傅里叶变换（STFT），得到频谱矩阵。此函数已完成，无需修改。

2️⃣ ex2_process_method1 - 方法一变调 需修改

函数签名

function [Freq_out] = ex2_process_method1(Freq, Lwin, Ra, alpha)

功能说明

使用方法一（Phase Vocoder + 相位修正）实现频谱修改。

2️⃣ ex2_process_method2 - 方法二变调 需修改

函数签名

function [Freq_out] = ex2_process_method2(Freq, Lwin, Ra, alpha)

功能说明

使用方法二（频谱帧操作）实现频谱修改。通过对频谱帧进行抽取或复制改变帧数。

3️⃣ ex3_formant - 共振峰修正 需修改

函数签名

function new_Freq = ex3_formant(Freq_out, alpha)

功能说明

对频谱进行共振峰修正，保持原始音色不变。

4️⃣ ex4_synthesis - ISTFT合成 已完成

函数签名

function y = ex4_synthesis(Freq_out, Lwin, fs, Rs)

功能说明

对修改后的频谱进行逆短时傅里叶变换（ISTFT），重建时域信号。此函数已完成，无需修改。

5️⃣ ex5_reformation - 插值重建 需修改

函数签名

function [y_interpolated] = ex5_reformation(y, lx)

功能说明

通过插值将变调后的信号恢复到原始长度，实现变调但不变速。

🎵 音频文件说明

✅ 检查清单

在提交前，请确认：

• ex0 中的 synthesize_param 已正确填写（方法一用Ra*alpha，方法二用Ra）
• 所有 ex2, ex3, ex5 文件中的 ? 都已替换为正确代码
• 运行 test_project3.p，输入 9 检查，5个模块全部通过
• 运行 ex0_all 能够正常执行并听到变调音频
• 与参考音频对比，效果一致
• 压缩文件命名为【学号_姓名.zip】
• zip文件中包含所有必需文件
• 已获得128位加密成绩
• 已在学习通提交zip文件和加密成绩

📞 常见问题

% 1. 检查维度
size(spectrum)

% 2. 可视化频谱
imagesc(abs(spectrum));
colorbar;

% 3. 播放音频对比
sound(y_original, fs);
pause(2);
sound(y_shifted, fs);

🎯 学习目标

通过本实验，你将掌握：

1. 音频变调原理：基频与音高的关系
2. Phase Vocoder：相位声码器的变调应用
3. 共振峰（Formant）：理解其对音色的影响
4. 频谱包络修正：保持自然音色的变调技术
5. 信号插值：实现变调不变速

💡 选做题