8000 GitHub - xiaomochen520/WALL-E-Voice: WALL·E Voice
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xiaomochen520/WALL-E-Voice

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WALL·E 语音转换器

License: MIT Python Version

这个项目是一个基于 Python 的音频处理工具,可以将普通的人声转换为类似 WALL·E(电影《机器人总动员》中的主角)的独特声音。通过一系列专业的音频处理技术,包括音高变换、延迟效果、颤音、失真和均衡处理,实现从人声到机器人声音的转换。

💡 提示:原始录音建议用较高音调模仿WALL·E的语调,男声可尝试假声录制。效果强度需根据人声灵活调整,过度处理可能导致失真过载。

安装与使用

依赖安装

pip install numpy pydub scipy librosa

命令行使用

python walle_voice.py 44.1_16_1.wav 44.1_16_1.out.wav

参数调整

WallEVoiceEffect 类中调整效果参数:

def __init__(self, sample_rate):
    self.sample_rate = sample_rate
    self.pitch_shift = 6     # 提高音高度数
    self.robot_delay = 0.025  # 增加延迟时间
    self.chorus_depth = 0.02  # 增加颤音深度
    self.chorus_rate = 1.0    # 加快颤音速度
    self.distortion_gain = 7.0  # 增强失真效果

支持格式

  • 输入:16位单声道 WAV
  • 输出:16位单声道 WAV

技术栈

  • NumPy:高效音频样本处理
  • Pydub:音频文件读写和基础处理
  • Librosa:高质量音高变换
  • SciPy:滤波器设计和信号处理

许可证

本项目采用 MIT 许可证 - 详见 LICENSE 文件

致谢

  • WALL·E 角色由 Pixar Animation Studios 创造
  • 灵感来源于电影《机器人总动员》(WALL·E, 2008)

通过这个工具,你可以轻松地将普通语音转换为 WALL·E 标志性的机器人声音。无论是用于创意项目、电影制作还是语音交互应用,都能带来独特的声音体验!

声学知识背景

1. 音高变换 (Pitch Shift)

音高变换是通过改变音频信号的基频来调整声音的高低。在本项目中,我们使用 librosa.effects.pitch_shift 实现高质量的音高提升:

  • 原理:通过相位声码器(Phase Vocoder)技术,在频域对音频进行处理
  • 参数:提升 5-6 个半音,使声音更高更接近机器人音调
  • 公式f_shifted = f_original * 2^(n/12),其中 n 为半音数

2. 机器人效果 (Robot Effect)

机器人效果通过添加延迟模拟电子设备的回声:

  • 原理:创建原始音频的延迟副本并混合
  • 参数:20-25ms 延迟时间,模拟机器人的电子声
  • 公式y(t) = x(t) + α * x(t - τ),其中 τ 为延迟时间,α 为衰减系数

3. 颤音效果 (Chorus Effect)

颤音效果通过低频振荡器(LFO)调制延迟时间:

  • 原理:使用正弦波调制延迟时间,创造声音的波动感
  • 参数:0.8-1.2Hz 振荡频率,15-20ms 调制深度
  • 公式y(t) = x(t) + β * x(t - τ(t)),其中 τ(t) = A * sin(2πft + φ)

4. 失真效果 (Distortion)

失真效果通过非线性处理模拟老式电子设备:

  • 原理:使用双曲正切函数进行软削波失真
  • 参数:5-7 倍增益增强,低通滤波平滑
  • 公式y(t) = tanh(G * x(t)),其中 G 为增益系数

5. 均衡处理 (Equalization)

均衡处理通过滤波器调整不同频段的能量:

  • 原理:使用双二阶滤波器精确控制频响
  • 参数
    • 提升 1.2kHz (+5dB) 增强机械感
    • 衰减 300Hz (-4dB) 减少浑浊感
    • 80Hz 高通滤波去除低频噪音
  • 滤波器类型:峰值均衡器、高通滤波器

数学原理

双二阶滤波器设计

双二阶滤波器是音频处理中的核心组件,其传递函数为:

H(z) = (b+ bz⁻¹ + bz⁻²) / (1 + az⁻¹ + az⁻²)

峰值均衡器系数计算:

A = 10^(gain/40)
w= 2πf/sample_rate
α = sin(w₀)/(2Q)

b= 1 + αA
b= -2cos(w₀)
b= 1 - αA
a= 1 + α/A
a= -2cos(w₀)
a= 1 - α/A

高通滤波器系数计算:

w= 2πf/sample_rate
α = sin(w₀)/(2*0.707)  # Q=0.707

b= (1 + cos(w₀))/2
b= -(1 + cos(w₀))
b= ba= 1 + α
a= -2cos(w₀)
a= 1 - α

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WALL·E Voice

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