声码器简介
声码器是一种立即可识别的合成器声音,自 20 世纪 60 年代以来一直用于流行音乐。它们可以让你“像机器人一样说话”,这虽然很有趣,但通常在音乐上没有用处。然而,如果在歌曲中正确使用,它们可以很好地发挥作用,并为一首音乐添加(现在相当复古)技术效果。那么这一切是如何运作的呢?
声码器需要两个输入才能正常工作。一个“载波”和一个“调制器”输入。载波是您想要进行语音编码的声音,调制器是您的声音。调制器获取您的声音,找到它的基频(重要位),并将它们转换为一系列带通滤波器上的幅度级别(这就是为什么某些声码器具有不同数量的频段) - 一般来说,频段越多您的演讲越容易理解。然后,这些带通滤波器信号被传递到产生最终声音的载波上。
重要的是要记住,任何东西都可以用作声码器中的载体和调制器 - 只是大多数人希望使用语音作为调制器来实现经典的机器人声码器效果。为了获得创造性的结果,请尝试通过调制器输入运行其他合成器甚至其他乐器,看看您会得到什么结果。载波通常应该是一个很好的大合成器声音,例如长锯齿波垫或弦乐声音,但任何具有相当深度和长度的声音都将取得有用的结果。
与音序器和板载效果器一样,声码器现已成为基于计算机的硬件和软件合成器的标准功能,不可避免地有人会说没有什么听起来像专用的模拟声码器。由于声码器“黄金时代”的模拟压控电路,这是事实,但就像生活中的大多数事情一样,一分钱一分货。传奇的 Roland VP-330 一台状况良好的琴至少要花 1 英镑左右,而同样老的 Korg VC-10 则便宜得多,也便宜得多。对于现代的替代方案,请考虑专用的 Roland VP-550 或 Korg R3,甚至是像 MicroKorg 这样小巧且价格实惠的产品 - 它配备麦克风是有原因的。
请记住,并非所有“机器人语音”声音都来自声码器 - 经常使用语音盒(例如 Daft Punk 的“Robot Rock”),并且近年来出现了语音合成的使用(有人还记得 Microsoft Sam 吗?)自动调整软件变得越来越流行。 声码器的效果是带通滤波器、包络跟随器和放大器相互作用的结果。如果语音信号在某一频段包含许多谐波,相应频段载体中的谐波也将更多的通过放大器,因为此时放大器大开。但如果语音信号在某一频段的能量少些,包络跟随器就是低电平输出,这一频段的放大器增益减少,载体中该段谐波通过放大器的就少些。如果语音信号在某一频段完全没有能量,这一段的包络跟随器输出为0,放大器因此关闭,载体相应频段的谐波就被截止。 技术的考虑 总而言之,声码器仅仅能够对谐波作减法,而决不能加进行的谐波。因此用作载体的声音应该含有丰富的谐波。如果你试图用象长笛那样类似正弦波的音色作载体,将听不到声码器有什么效果。
早期的声码器只能分8到10个频段,因为它们使用分立元件构成的硬件电路,每多加一段就会提高整机的成本。当声码器改由软件(DSP)来执行,频段很快就增加到16段以上。
人类发音器官的结构使语音产生强烈的谐波共振,独特的架构。例如元音“ee”的声音就与“oo”大不相同,常使声码器发生错觉。
语音信号经常在极高音区包含有重要的信息,例如子音中的齿音“s”和摩擦音“f”,甚至展宽的锯齿波合成音色被用于载体时也没有上述子音在极高音区有那么多的能量。结果有的声码器就在极高频区设一个开关,让齿音和摩擦音直接混合到载体信号,以增加清晰度。
少数声码器如Clavia的Nord Modular和CreamWare的Pulsar允许将包络跟随器的输出交叉连接到非对应频段放大器,这样做的结果语音就变成听不懂的,但载体仍保有一个轮廓,表情的形状。交叉连接对打击乐循环被当作语音信号使用特别有效。你能选择一个含有很多能量的频段(例如低音鼓)连接到包含大量谐波的载体,载体的声音中就获得了低音鼓的节奏。这时的声码器实际已经成为一个可以选频率的门开关。
还有的声码器让你调整各频段的输出电平或滤波器的斜率,或者能对载体或语音库之间的频率偏移编程,使一个库稍高(或低)与另一个以增加可理解度或创造一个变性效果
只是想起的一个画面! 喜欢! 声码器在发送端对语音信号进行分析,提取出语音信号的特征参量加以编码和加密,以取得和信道的匹配,经信息通道传递到接受端,再根据收到的特征参量恢复原始语音波形。分析可在频域中进行,对语音信号作频谱分析,鉴别清浊音,测定浊音基频,进而选取清-浊判断、浊音基频和频谱包络作为特征参量加以传送;分析也可在时域中进行,利用其周期性提取一些参数进行线性预测,或对语音信号作相关分析。
简略的说,声码器就是语音压缩编码解码,利用参量编码实现语音通信的芯片成为声码器芯片。(例如一个2.4kbps编码速率的声码器,以8k采样的20ms为一帧所采的320个字节的语音样本压缩编码成6个字节的数据)
2、为什么需要声码器
我们使用声码器对语音信号压缩编码,是为了去除语音信息中的冗余度,降低传输比特率或存储空间。
(1) 信道扩容:语音编码技术的第一动力就是解决信道容量的问题。语音编码速率越低,就以为这提供更多的话音通道。如国际海事卫星组织采用6.4kbps的话音通道,与64kbps的PCM信道相比,相当于扩大了10倍的通信容量。
(2) 保密通信:保密通信是低速率语音编码技术的主要应用领域。由于数字加密技术的具有高度的可靠性,一般在军事保密通信中采用声码器对语音进行加密处理然后在窄带信道上传输。
(3) 个人移动通信:由于频带的限制,为了扩大每个小区(蜂窝)内的信道容量,减少每个语音信道所占的频带宽度。
(4) 语音存储通信:在一些需要大量语音存储的场合,以及多媒体通信中语音信息能与图像数据传输存储,这些地方都需要减小存储量和传输速度,一般都需要对语音信号进行压缩编码。
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