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2024年3月31日发(作者：)
变声器的原理分类实
现及应用
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变声器的原理、分类、实现及应用
2009130309 徐佩
变声器的原理：变声器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。变声器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的。通过自己发音，共振峰频率的改变是基本重采样实
现的，从重采样原理知道，这也同时引发了基频的变化，为保证基频变化和
共振频率变化的独立、互不相关，在基频移动是必须考虑抵消重采样带来的
偏移，理论上只要基频检测足够精确，确保可以保证基频改变和共振峰频率
改变间的互不相关，通过搬移和改变基频、语速，实现变声。
变声器的分类：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：
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
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
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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。
变声器的实现：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，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。
专用变音集成电路
1、特点：宽电压范围3.0-5.0V＊无需外部存储器＊低功耗＊使
用可变电阻或者开关来调整声音效果＊可选择高音低音放大音机
器人声音可以应用于玩具变声，电话系统或其他声音领域＊有静
音功能
2、概述：RTS0072B是一种单片CMOS大规模集成电路设计的语
音转换ＩＣ，它可以将声音移调或转变成另外一个声音，通过将
输入的正常速率的声音信号进行非正常速度的编码转换，这是通
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过输入音频信号抽样后转换成数字信号，并重组数信号以产生不
同的声音。
3、管脚图和内部功能图：
Ra:麦克风调节
控制,(40K – 20K) VR2: 音量控制 Rb: 最小音量設定(22-120Ω)
上图为增加了LM386放大的应用电路,下图为三极管放大的应用
电路
变声器的应用：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
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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 ，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。
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