RFID技术中的数字音频变调算法的研究_变调资源-CSDN文库

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RFID技术中的数字音频变调算法的研究技术中的数字音频变调算法的研究

1 引言改变声音信号的音调是许多商用设备的一种功能，最典型的应属卡拉OK机了。由于发音音调高低因人而

异，人们希望伴奏音乐的音调适合自己的嗓音，因此卡拉OK机中设计了专门的硬件来实现这一功能。例如雅马

哈公司的用于数字变调的大规摸集成电路 YSS222D和YSS216B，内部集成了A/D，D/A和数字信号处理器，利

用采样和重放数据时速度的不同来实现变调。功能，重放比采样速度快则升调，反之则降调。另外，为了使播

放时间不变，还需对数据段进行复制或删除。由于商业保密的需要，具体算法未公开，据可询资料实现的系

统，不能有效解决因复制或删除数据带来的相位不连续问题。当前，声卡已成为计算机的基本配置，但无变

1 引言

改变声音信号的音调是许多商用设备的一种功能，最典型的应属卡拉

OK机了。由于发音音调高低因人而异，人们希望伴奏音乐的音调适合

自己的嗓音，因此卡拉OK机中设计了专门的硬件来实现这一功能。例

如雅马哈公司的用于数字变调的大规摸集成电路 YSS222D和

YSS216B，内部集成了A/D，D/A和数字信号处理器，利用采样和重放

数据时速度的不同来实现变调。功能，重放比采样速度快则升调，反之

则降调。另外，为了使播放时间不变，还需对数据段进行复制或删除。

由于商业保密的需要，具体算法未公开，据可询资料实现的系统，不能

有效解决因复制或删除数据带来的相位不连续问题。

当前，声卡已成为计算机的基本配置，但无变调功能，为弥补这一缺

憾，可以采用件的方法对声音文件重新编码，使声卡回放时音调改变。

另外，数字音频工作站也需要软件实现变调功能。因此笔者讨论了3种

软件实现算法，围绕着如何变调而不变时间，以及如何解决相位不连接

问题，从变调原理着手，讨论了时域实现的理论依据，最后找到了一种

有效的变调方法-- 频域处理法，实验证实效果良好。

2 变调的乐理基础

声音是由物体振动产生的，声音的基本要素有：音调、音强和音色。乐

音体系根据振动频率即音调的不同，将乐音分成音级，基本音级广泛采

用CDEFGAB这8个字母命名，某音级与往上数8个音级之间的距离称

为"纯八度"，世界上普遍采用的12平均律将一个纯八度分成12个均等的

半音，相邻两个半音间的物理振动频率相差21/12倍，也就是说各半音

间的振动频率成等比关系，一个纯八度频率相差2倍。

如果将信号中的所有频率成分升高或降低21/12倍，就能使音调升高或

降低一个半音。假设原信号频率为f,变调后频率为f,二者的关系应该满足

f=fx2d/12, d=±1 ，±2，±3 (1)

当d>0时，升调，反之，降调；d每变化1，音调升高或降低一个半音。

3 时域实现的依据及存在的问题

一种实现变调的作法[1]，[2]是采用硬件实现相似的办法，即改变WAV

文件头中有关采样率的信息。如果采样率提高，则声卡回放速度加快，

产生升调的效果，同时回放时间变短；反之，产生降调的效果，回放时

间变长。为保持时间不变，以帧为单位，利用信号的短时周期性，升调

时将帧内后部数据段复制，降调时将帧内后部数据段删除，图1画出了

一帧的数据处理情况。可以看到，若是升调，帧间数据是连续的，但由

于数据段的复制，帧内数据段间相位不连续；若是降调，帧内数据连

续，但帧间数据相位不连续，因此声音质量必然受到影响，产生喀嚓

声。

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