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1、第页1 *实践教学* 兰州理工大学计算机与通信学院2012 年春季学期计算机通信课程设计题目：魔音变声器的课程设计专业班级：通信工程四班姓名：唐宋奇子学号：09250417 指导教师：蔺莹成绩：第页2 摘要本文对话音变换的多种方法和多种音频特效的实现方法进行了讨论变声器是 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 声的工具变声原理。 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
2、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，这就是音色的不同的变声器，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。关键字：输入音频、变声原理、硬件变声器、软件变声器第页3 目录第一章 设计任务 . 4 第二章 方案论证与比较. 4 2.1 方案一 . 4 2.2 方案二 . 4 2.3 最终方案 . 4 第三章 系统设计与理论分析. 5 3.1 引言 . . 5 3.2 变声原理及功能 . . 5 3.3 频率/ 电压变换器 . . 6 3.4 音频功率放大器. . 9 3.4.1封
3、装形式 . 10 3.4.2特性 . 10 3.4.3应用特点 . 10 3.4.4详细介绍 . 10 （一） LM386内部电路 . . 10 （二） LM386的引脚图 . . 11 （三） LM386应用电路 . . 11 3.5 专用变音集成电路。 . . 12 3.6 极性电容 . . 13 3.7 滑动变阻器 . 13 3.8 音频效果分类. . 13 3.8.1 音频效果解释 . 14 3.8.2各种音效的实现. . 14 3.8.3 音量调节 . 14 3.9 各种音效的实现 . . 14 3.9.1 音量调节 . 14 3.9.2 回声 . . 14 3.9.3 回响 . .
4、 14 3.9.4 左右移动. 14 3.9.5 相位变化. 15 3.9.6 淡入淡出. 15 4.10 测试结果分析. 15 第四章 附目 . 16 附目录一： . . 16 附目录二： . . 17 第页4 第一章设计任务设计并制作一个对话音变换的多种方法和多种音频特效变声系统。综合话音 变换和一部分音频特效技术，设计了一种广泛适合于电影配音、话音安全以及娱 乐等多领域的实时变声。第二章方案论证与比较2.1 方案一不修改采样数据，仅改变Fs 。这种方法比较简单，但是考虑到最后要在芯 片上，这种方法就不那么理想了。2.2 方案二直接乘以一个余弦函数，进行频谱整体的搬移。理论上，这样应该是完
5、全 可行的。但我们也不采用这种方法，采用这种方法，意味着最后我们要在DSP 的 EEPROM 上保一张完整的余弦表， 而且它的长度还得是符合要求的长度，且频率要 大于变声器的上限变化幅度， 实现起来非常麻烦；另外一个原因是，我们使用Matlab 进行了测试，发现用此种方法变换出来的声音会变得像机器人的声音，不自然。2.3 最终方案插值以后重新抽样。基本过程是这样的：已知当前帧帧长FL （采样）点， 采样频率Fs ， 目标变换帧频率Fs ， 则目标变换帧帧长FL=FL*Fs/Fs 。记 Rate = Fs /Fs ，那么 FL=FL * Rate ， 其中 Rate 为基频变化率。变换开始时，
6、先 求得 FL 和 FL 的最小公倍数AL ， 再将原音频帧插值为AL 点， 最后将插值 后的语音段重新抽样，得到长 FL 点的变声后的数据。第页5 第三章系统设计3.1 引言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。语 音转换是指改变一个说话人的语音个性特征，使之具有另外一个说话人的语音个性 特征。 语音转换拥有很广泛的应用空间，例如： （ 1 ） 在文语转换系统中应用。 （ 2 ） 可以在电影配音中应用。 （ 3 ） 语音转换的思想可以用于恢复受损语音，帮助声道受损的说话人的语 音提高可懂度。 （ 4 ） 可用于在保密通信中进行语音个性化的伪装。 （ 5 ） 作为语
7、音识别的前端预处理，减少说话人差异的影响。语音的个性特 征可以分为以下三类： 音段特征：描述的是语音的音色特征。特征参数主要包括基音频率、共振 峰位置、共振峰带宽、基音频率、能量等。 超音段特征：描述的是语音的韵律特征。特征参数主要包括因素的时长、 基音频率的变化（音调） 、能量等。 语言特征：包括习惯用语、方言、口音等。基音是指发浊音时声带振动所 引起的周期性，而基音周期是指声带振动频率的倒数。基音周期是语音信号最重 要的参数之一，它描述了语音激励源的一个重要特征。不同的人以及同一个人在 不同的年龄时期有不同的基音周期。人唱歌时，其基音频率范围大约是：童声高音 频率范围为 260-880Hz
8、 ，低音频率范围为 196-700Hz ，女声高音频率范围为 220-1.1KHz, 低音频率范围为 200-700Hz ，男声高音频率范围为 160-523Hz 低音 频率范围为 80-358Hz 。此外，基音的变化模式称为声调，它携带着非常重要的具 有辨意作用的信息。本文先就如何实时地通过基音频率的变化来实现语声变声，进 行讨论，一个并在 Matlab 平台上仿真并验证了算法。然后对处理后的语音添加场 景效果等，在 DSP 上实现了一个集变声与特效处理一体的实时话音变换设备。3.2 变声原理及功能无论是硬件变声器，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
9、，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。其功能要点如下：第页6 1. 无限制式多格式录音：可以对来自麦克风、系统等众多设备的声音进 行实时的录制，支持多设备选择性录音，录音不需要临时文件，并可一次性 保存为 WAV/WMA/MP3等众多流行格式。在录音过程中还允许对声音进行男女 变声处理！ 2. 音乐重混音录制功能：允许您选择一首歌曲（音频或视
10、频），然后对 其进行各种特效处理，比如保持原唱的同时进行节奏快慢处理，或者进行男 女声变换处理。在混录过程中也允许您随时调节各特效参数，就像一个专业 混音师那样！通过这些混录功能，您可以制作出和原音乐风格不同的轻快歌 曲或类似迪斯科类型的快速歌曲，也可以是更轻柔的背景歌曲！然后您新创 作的歌曲将可以保存为新的音频文件。 3. 文件混音功能：支持对一首歌曲（音频或视频）进行裁剪并对结尾部 分施加淡出效果，或增大原音乐音量，同时还允许将其和其他音乐进行混音 处理，并允许保存为WAV/WMA/MP3 等众多流行格式。3.3 频率 / 电压变换器音频功率放大器 LM386是一种音频集成功放，具有自身功耗低、更新内链 增益可调整、电源电压范围大、外接元件少和总谐波失真小等优点的功率放大器， 广泛应用于录音机和收音机之中。 一、概述 本课题要求熟悉集成频率电压变换器LM331的主要性能和一种应用；熟练 掌握运算放大器基本电路的原理，并掌握它们的设计、测量和调整方法。 二、技术要求 当正弦波信号的频率fi在 200Hz2kHz范围内变化时 , 对应输出的直流电压Vi 在 15V范围内线形变化 ; 正弦波信号源采用函数波形发生器的输出; 采用 12V电 源供电 . 第页7 -输入 比较器定时 比较器+5671sQT
