简介

前面两章我们介绍了PCM音频格式的录制和播放，分别是使用AudioRecord录制，使用AudioTrack播放，其实得到了PCM格式的音频，我们并不能随意在播放器中播放，因为PCM格式的音频，播放器还不能识别，需要编码封装成mp3或者wav等格式才能播放，但是今天我们暂时不讨论如何进行PCM编码，先来对PCM进行一些处理，比如变声，添加BGM等，今天我们的主题是变声

变声原理

对于变声的处理一般有以下三种

• 变速又变调

即改变音频的速度（语速），又改变音频的频率（音调）

我们可以对原始音频进行重采样，重采样有上采样和下采样，分别是对原始音频进行插值和抽取，比如P/Q重采样，一般我们的处理是，先对原始音频进行插值，在相邻两点间插入P个采样点，全部插入结束后再每隔Q个采样点进行采样，这样得到的音频语速和音调都是原来的Q/P倍

• 变速不变调

只改变语速，不改变音调

只是改变语速的话，那么就要稍微复杂点，和重采样方法差不多，区别在于我们需要先规定一帧音频的长度，一般我们的采样率设为44.1KHz，也就是一秒钟采样44.1K次，我们可以规定一帧为1024，所有我们可以简单的根据丢帧和重复帧来实现变速不变调，比如对于P/Q变速，我们先对原始音频的每一帧重复P次，最后的结果再进行每隔Q帧取一帧，这样就得到音频音调不变，语速变为Q/P的音频

• 变调不变速

只改变音调，不改变语速

如果只是变调的话，就要结合重采样和变速不变调来做，我们先对音频信号进行变速不变调处理，再对其进行重采样，比如，我想要让音调变为原来的P/Q倍，那么我们需要先对其进行P/Q变速不变调，语速变为原来的Q/P，接着，在对其进行Q/P重采样，这样，最后就得到了语速不变，而音调变为原来的P/Q倍

当然，还有很多对声音的处理，比如一些K歌软件，可以实现KTV、空灵、磁性等效果，那些效果就比较复杂，不在今天的讨论范围内，我们暂时只讨论简单的变声

代码实现（Java）

我们这样是使用纯Java代码实现，其实这样是存在效率问题的，如果音频较大，还是得用C语言（使用JNI和NDK去实现），对于一些特殊情况，算法可能存在问题，仅供参考

• 帧长

private static final int FRAME_LENGTH = 1024;

• 变调又变速（提高）

//变调又变速（提高）
public static byte[] up(byte[] data, int up) {
    if (up == 1) {
        return data;
    }
    int length = data.length;
    int upLength = length / up;
    byte[] upData = new byte[upLength];
    for (int i = 0, j = 0; i < length; ) {
        if (j >= upLength) {
            break;
        }
        upData[j] = data[i];
        i += up;
        j++;
    }
    return upData;
}

• 变调又变速（降低）

public static byte[] down(byte[] data, int down) {
    if (down == 1) {
        return data;
    }
    int length = data.length;
    int downLength = length * down;
    byte[] downData = new byte[downLength];
    for (int i = 0, j = 0; i < length - 1; ) {
        for (int k = 0; k < down; k++) {
            downData[j] = data[i];
            j++;
        }
        i++;
    }
    return downData;
}

• 变速不变调（提高）

public static byte[] speedUp(byte[] data, int up) {
    if (up == 1) {
        return data;
    }
    int length = data.length;
    int frameShift = FRAME_LENGTH * up;
    int upLength = length / up;
    byte[] upData = new byte[upLength];
    for (int i = 0, j = 0; i < length; ) {
        if (i + FRAME_LENGTH >= length) {
            System.arraycopy(data, i, upData, j, length - i);
            break;
        }
        System.arraycopy(data, i, upData, j, FRAME_LENGTH);
        i += (FRAME_LENGTH + frameShift);
        j += FRAME_LENGTH;
    }
    return upData;
}

• 变速不变调（降低）

public static byte[] speedDown(byte[] data, int down) {
    if (down == 1) {
        return data;
    }
    int length = data.length;
    int downLength = length * down;
    byte[] downData = new byte[downLength];
    for (int i = 0, j = 0; i < length; ) {
        if (i + FRAME_LENGTH >= length) {
            int lastlength = length - i;
            for (int k = 0; k < down; k++) {
                System.arraycopy(data, lastlength, downData, j, lastlength);
                j += lastlength;
            }
            break;
        }
        for (int k = 0; k < down; k++) {
            System.arraycopy(data, i, downData, j, FRAME_LENGTH);
            j += FRAME_LENGTH;
        }
        i += FRAME_LENGTH;
    }
    return downData;
}

• 设置语速

public static byte[] setSpeed(byte[] data, int up, int down) {
    byte[] downData = speedDown(data, down);
    byte[] upData = speedUp(downData, up);
    return upData;
}

• 设置音调

public static byte[] setTone(byte[] data, int up, int down) {
    byte[] speedData = setSpeed(data, down, up);
    byte[] downData = down(speedData, down);
    byte[] upData = up(downData, up);
    return upData;
}

总结

我们在使用AudioRecord录音结束后，可以调用以上函数进行处理，然后再使用AudioTrack进行播放，对于up和down参数的配置，可以自己调，我将up设为4，down设为5，我的声音就变得低沉大叔的声音，更多的参数你可以自己去测试

注：如果设置的参数过大可能会出现异常，比如50，可能是算法存在问题，还需改进。

变声的简单介绍，希望大家喜欢。