用不同方式改变音视频的时间而不影响音高

音频变形揭秘：改变时间而不影响音高

技术突破解锁音视频内容的新可能性

技术的不断进步正在为音视频内容创作者创造更多可能，其中最具变革性的功能之一就是音频和视频的时间变形。这项技术可以改变音视频的时间而不影响音高，这在电影、音乐制作和其他创意领域中有着广泛的应用。

揭秘音频变速的原理

音频变速涉及修改音频信号，改变其播放速度，而不会影响音高。这种技术可以广泛用于电影和电视制作，用于创建慢动作或快动作效果，在音乐制作中用于调整节奏或音调。

实现音频变速的方法有两种主要技术：时域压扩（TSM）和波形相似叠加（WSOLA）。

时域压扩：简单高效的变速方法

TSM 是一种相对简单易行的变速方法。它通过改变音频信号的采样率来调整时间。提高采样率会加快音速，而降低采样率会减慢音速。

波形相似叠加：平滑自然的时域变形

WSOLA 是一种更复杂但更先进的变速方法。它通过合成新的波形来改变音频信号的时间，该波形与原始波形相似，但具有不同的时间长度。这允许在保持音高不变的情况下进行更平滑、更自然的音速调整。

代码示例：使用 Python 进行音频变速

import librosa
import soundfile as sf

# 读取音频文件
audio_data, sample_rate = librosa.load("audio.wav")

# 使用 TSM 改变音频速度
tsm_audio = librosa.resample(audio_data, sample_rate, sample_rate * 1.5)

# 使用 WSOLA 改变音频速度
ws_audio = librosa.resample(audio_data, sample_rate, sample_rate * 1.5, res_type="polyphase")

# 保存新音频文件
sf.write("audio_tsm.wav", tsm_audio, sample_rate * 1.5)
sf.write("audio_ws.wav", ws_audio, sample_rate * 1.5)

音频 PCM 数据的组成

为了理解音频变速的技术，了解音频原始 PCM 数据的组成非常重要。PCM（脉冲编码调制）数据是未压缩的音频数据格式，由以下元素组成：

• 采样率： 表示每秒对音频信号采样的次数。常见的采样率为 44100 Hz（CD 音质）和 48000 Hz（DVD 音质）。
• 采样通道数： 表示音频信号中同时记录的声道数。单声道音频只有一条声道，而立体声音频有两条声道。
• 位宽： 表示每个采样中存储的比特数。常见的位宽为 8 位（CD 音质）和 16 位（DVD 音质）。

常见的问答

• TSM 和 WSOLA 有什么区别？
  • TSM 通过改变采样率进行简单有效的时间变形，而 WSOLA 通过合成新的波形进行更平滑自然的时间变形。
• 音频变速有哪些应用？
  • 音频变速广泛用于电影、音乐制作和创意内容创建中，用于创建慢动作或快动作效果、调整节奏和音调。
• 变速时如何保持音高不变？
  • WSOLA 技术可以通过合成新的波形来改变音频时间，同时保持原始音高不变。
• 哪种方法更适合我的项目？
  • TSM 更适合实时处理和简单的时间调整，而 WSOLA 更适合需要高保真时间变形的后处理应用。
• 音频变速的未来是什么？
  • 预计未来音频变速领域将出现更多创新和突破，如基于人工智能的时间变形和基于物理模型的声音模拟。

结论

音频变速不变调技术正在为音视频内容创作者提供前所未有的可能性。通过了解 TSM 和 WSOLA 背后的技术原理，创作者可以充分利用这种强大的工具，创建引人入胜且独特的音视频内容。随着技术的不断发展，预计未来音频变速领域将不断创新，进一步扩展其应用范围。