名偵探柯南是眾多人心中崇拜的偶像，沒有案子能難倒柯南。

不過，柯南辦案離不開高科技“武器”，其中最讓人夢寐以求的一種“武器”就是蝴蝶結變聲器，因為它隨心所欲地克隆任何人的聲音。

其實，在現實世界中，這樣的變聲器並不少見。網上搜索“變聲器”，便跳出各種軟件，“帥哥變蘿莉，大媽變御姐”，任君選擇。

百度變聲器搜索頁面

在某些領域，變聲技術也成了企業業務中的重要支撐。比如高德地圖裏林志玲、周星馳的導航聲音，就得到了很多人的支持。

那“變聲”是怎麼實現的呢？

“變聲”變的是什麼？

首先，我們先得了解聲音具有哪些性質。判斷兩個聲音是否相同，我們一般從音調，響度，音色三個方面進行比較。

音調強調聲音的高低，響度反應聲音能傳播的距離，音色是一聲音特有波形的外在表現，結合這3個因素，就能分辨出不同的聲音。

圖片來源：《名偵探柯南》

要想實現“變聲”，就要從這三個因素下手。通常來講，變聲器藉助對音色和音調的雙重複合改變，實現對聲音的改變。

變聲器之所以能變聲是因為建立了一套獨特的算法，能識別聲音的音色和音調並對其進行調整，讓聲音產生變化。

變聲器app截圖，可選擇不同的聲音進行變聲圖片來源於網絡

變聲器類型

目前市場上的變聲器主要有兩大類，一類是硬件變聲器，一類是軟件變聲器。雖然表現形式不一，但是變聲原理相似。

硬件變聲器是通過各種聲卡（也就是硬件聲卡）變聲，聲卡里預置了各種設置好算法的聲音，藉此實現“變聲”。但這種方式缺點很明顯，那就是電流聲明顯且種類相對較少。

相比之下，軟件變聲器使用更方便，能滿足各種變聲需求（比如唱歌，播音主持等），使聲音更加立體，音效也更為豐富。

怎麼實現變聲

那這些不同的變聲器到底是怎麼改變聲音特質的呢？

01 聲波採樣和時域分析

人發聲的本質是通過聲帶震動，帶動空氣產生氣壓差，從而讓聲波在空氣中傳播。變聲器要在一定範圍內採集量化這些聲音，通常採樣在44100Hz，量化的範圍在16bit，）也就是説，在一秒內可採樣44100個樣本點來描繪波形。

這些波形裏面有各種不同的小波形，學術上叫做“基波”，每個人的基波不一樣，都有自己的基音週期，也就是“基音頻率”，即個體所擁有的獨特的音頻/音質/音色/音調，從而建立起各種各樣聲音的“數據庫”。

圖片來源：科學探索中心

02 傅里葉轉換

對聲音進行了採樣和量化，接下來就是傅里葉轉換，只有轉換成頻譜圖，然後通過各種算法去捕捉規律，對聲音信號以及不同聲音頻率的識別和分析，從而達到變聲。

傅里葉轉換小科普：傅里葉轉換是由傅里葉數學家所發明，要想完整的從數學角度瞭解傅里葉轉換必須具有高等數學的基礎，不過從通俗易懂的角度去理解，傅里葉轉換就是指將一件事情從兩個維度去分析，比如一首歌，不同的時間段有不同的音調，但是從另一方面分析，可以把每個時間段的音調轉換成數字，從而精準定位不同時間段的不同“調調”。

03 賦予音色風格

變聲器不僅要能識別音頻和語言內容，還要能賦予音色不同風格（比如語速快慢、強弱），只有這樣，變聲才稱得上是隨心所欲。

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#柯南#變聲器

原文鏈接：蝌蚪五線譜 責任編輯：陳馳