14｜音效三剑客：变调、均衡器、混响
冯建元
你好，我是建元。
你是否很好奇《名侦探柯南》里的变声器在现实中能否实现？百万调音师能让本来唱歌跑调的人的歌声变得好听，这到底是用了什么神奇的方法？其实今天我们要讲的音频中的音效，就是为了实现这些变声、修音等特效而设计的一系列的音频处理算法。
为了实现某种特定的效果，音效算法的种类有很多，这节课我主要介绍三种常见的音效算法：变调、均衡器和混响的设计和使用方法。
变调
其实在之前讲弱网对抗部分的时候，我们在做快慢放操作时就使用到了变速不变调算法，这其实是变调算法中的一种用法。在讲算法具体实现之前我们先想一下，变调的物理含义是什么？
之前我们讲语音信号分析的时候说过，不同的人发音的基频是不一样的。而音调和基频是直接相关的，要变调其实就是要改变基频。而基频的本质是一个信号的循环周期的倒数，比如基频是 250Hz，那么当前时间的语音信号就是以 4ms 为周期的信号。我们要变调，其实就是把这个循环周期进行扩大或者缩小。
如图 1 所示，如果我们把语音信号的基频提升一倍，或者说提升一个八度或者 12 个半音，那么时域信号（绿线部分，上面为变调前，下面为变调后）语音的波形还是很相似的，只是每一个周期都缩短了一半。
再看看频域信号（红色部分）是不是变得更稀疏了？最下面的那根亮线代表的基频从 250Hz 左右提升到了大约 500Hz 的位置。由于谐波的频率是基频的倍数，所以谐波之间的间隔也变大了。
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本文深入介绍了音频处理中的三种常见音效算法：变调、均衡器和混响。其中，变调算法通过重采样和信号拼接实现音调的提升或降低，而均衡器则通过滤波器调整不同频段的音频能量分布。关于混响算法，文章提到了采样混响和人工混响效果器的生成原理，以及Schroeder和Moorer混响模型的结构。此外，文章还提到了混响生成器的参数调节和开源库的应用。总的来说，本文对音频处理中的常见算法进行了深入浅出的介绍，为对音频处理感兴趣的读者提供了一定的参考价值。
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大土豆这章来的正好，我明天在部门分享音频处理，正好用的上，哈哈。日常的声音处理，各种重采样，男女生变调，音量加减，淡入淡出，变速不变调，变调不变速等，其实ffmpeg+soundtouch都可以完美实现了。我们业务开发基本是游标卡尺式的开发，看字节数组的长度就基本完事了，输入一帧PCM 4096字节，变速不变调2倍的话，输出是2048字节，那就稳了，如果是变调不变速呢，还是4096字节，如果是48000重采样成8000呢？4096/6的结果就稳了。作者回复: cool，学以致用。
2021-12-223
四十老师，请问是否可以通过混响来模拟不同设备录制的声音差异，我发现不同app（尤其h5），不同设备录制出的音频，人声音色变化很大，请问这个可以通过混响来模拟吗，通过加入混响数据增强，来提高模型效果。作者回复: 混响主要和房间的大小结构有关系，而不同设备的音色差异主要是麦克风硬件设备的采集能力的差异。如果人声本声录制的地方混响比较小，适当的加入混响可以提升听感
2022-04-222
劝老师，你好，用ffmpeg的均衡器filter调了重低音后出现暴音一般要怎么处理作者回复: 一般会加一个limiter对幅度的范围进行限制
2022-02-24
tony通过均衡器调整达到美声效果有哪些开源项目呢？谢谢作者回复: 均衡器的实现github上有很多，但均衡器其实主要的是需要调节的参数。如何通过各种均衡器参数实现听感调整可以参考一下李金城的《混音全揭秘》
2022-01-14- Geek_495a1c不知道老师有机会讲一下根据pcm分析常见的音频问题，或则有什么推荐的文章。
作者回复: 根据PCM直接分析需要比较深的经验理解，其实分析音频的起手式一般是把链路中每个中间步骤的PCM都下载下来逐一排查是哪一步出了问题。如果直接从最终的PCM来分析问题即使是多年经验的音频工作者也是容易犯错的
2021-12-26 
springXu哈，不懂就问。像谍中谍里的，让别人说一段话后，就可以用个麦克风说的话和那位一样了。这个是如何在短时间内做到的？记得网易也有个让使用者读十句句子，就可以用TTS的方式，让这个人帮你读文章了。这又是如何实现的？作者回复: 哈哈这个问题正是下一节课的内容，声纹TTS或者说声纹变声
2021-12-235- Geek_345096请问下冯老师，这样理解有问题嘛。 实现变调不变速比如您说的250hz变成500hz的基频，原来周期是20ms的信号，现在周期是10ms，人听着速度变快了，想变慢就要还信号还是在20ms的时间播放，通过重构10ms的信号，时间变成20ms，可以通过往10ms信号里面加空帧实现2024-02-25归属地：北京
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