[实用新型]一种可任意调节的语音自然变声装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及语音信号处理技术，具体涉及一种将语音信号在声道中进行建模，再改变声道的模型，获得变声信号的装置。

背景技术

利用信号处理的方法改变语音信号的音调和音色，实现语音变声，甚至男女声的互相变换，既是语音信号处理的重要理论研究内容，同时也具有很强的应用价值。男女声频率的范围存在很大差异，男声频率范围大约在80—7000HZ，而女声的频率范围大约在150—11000HZ，比男声高了几乎一倍。如果要实现男女声的互相变换，那么就一定要改变语音信号的频率，使之提高或降低一个水平，这样就可以达到变声的目的。目前已有不少的方法应用于语音变声，最常用的大概是基于以下两种思想，以将男声变为女声为例，第一种方法是将语音信号在时域进行处理，通过缩短时域长度来提高信号的频率，使之变为女声，再通过插值使新信号与原信号保持一致（CN03137014.4）；第二种方法是在频域进行处理，主要就是对频谱搬移，即将语音信号先进行插值或抽检，再对其作傅里叶变换，在频域上使其频谱整体向高频率范围移动一段距离，最后再将其变换回时域，通过这种方法也可以达到使语音信号频率提高的效果，最终实现变声的目的(CN200410062337.1)。

由此可以看到，目前的语音变声方法都是将信号在频域或时域进行直接处理，使之频率改变，从而达到变声的效果。但是这些方法都没从发音系统角度出发设计，使得变声后语音的谐波关系保持的不佳，造成了语音的不自然。此外，现有的方法只能在几种特定的声音模式之间进行切换，无法做到根据要求快速地随意进行变声。

本实用新型从声音的产生过程出发，提出了一种在系统域进行变换来实现变声的装置，可以有效解决上述方法中的不足，在实现语音变声的同时，保证了声音的质量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有变声方法存在的声音不自然、有机器味、不能随意变成任何人声音等不足，提供一种可任意调节的语音自然变声装置，具体技术方案如下。

本实用新型还提供实现所述语音自然变声方法的装置，其包括电源模块、输入输出模块、控制模块和处理模块，其中，所述控制模块与处理模块及输入输出模块相连接，用于向处理模块输入变声参数及控制整个装置开始及结束工作；所述输入输出模块与处理模块相连接，用于向处理模块输入激励信号及输出变声后声音信号，并在输入输出前进行数字/模拟信号的互相转化；处理模块用于根据输入的变声参数，对输入信号进行变声，并将变声后的信号送入输入输出模块。上述装置还可包括接口模块，接口模块与处理模块和电源模块相连。如果输出信号需要在某些系统中进行使用，则由接口模块完成传送。所述接口模块可以是USB接口。

上述装置中，所述输入输出模块包括麦克风、音箱及A/D转换器和D/A转换器，麦克风的输出端通过A/D转换器与处理模块的输入端连接，音箱的输入端通过D/A转换器与处理模块的输出端连接。由操作者输入参数至控制模块，控制模块将参数送至处理模块并控制系统运行的起止。由输入输出模块的麦克风输入声音信号，并转化为数字信号，送入处理模块中，处理模块根据输入的参数对信号进行处理，形成变声信号后送入输入输出模块，再转化为模拟信号，并由音箱输出。

上述装置中，处理模块用于根据输入的变声参数，对输入信号进行变声，包括如下步骤：

步骤一、建立通过声道后的语音信号的声道模型：声带振动产生一个激励，通过口腔后形成一个语音信号G[n]，使G[n]通过一个声道，输出一个信号y[n]，该信号的声道模型为：

y[n]=G[n]+Σi=1Naiy[n-i]]]>     （公式1），

公式1中，系数a_i即为声道模型的参数，G[n]表示为：