Java音频变调技巧TarsosDSP实现教程

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直接修改采样率不能正确变速，因未重采样而仅欺骗播放器，导致音高与时长错乱；应使用WSOLAProcessor实现变速不变调，或配合ResampleProcessor实现变速变调。

为什么直接改采样率不能实现正确变速

很多人尝试用 TarsosDSP 修改音频的采样率（比如把 AudioEvent.getAudioBuffer().getSampleRate() 硬改成 2 倍），结果发现声音变尖、失真严重，甚至播放中断。这是因为单纯改采样率只是欺骗播放器，并未重采样——原始波形点没变，只是被“挤”得更密或更疏，导致音高和时长同时错乱。

用 WSOLA 算法做时间伸缩（Time-Stretching）

TarsosDSP 自带的 WSOLAProcessor 是唯一能真正实现「变速不变调」的方案。它基于波形相似性做重叠相加，保留基频特征。使用时注意三点：

• 必须在 AudioDispatcher 的处理链中插入 WSOLAProcessor，不能后处理已解码的 PCM 数组
• WSOLAProcessor 的构造参数是「速度倍数」，1.5f 表示快 50%，0.8f 表示慢 20%
• 它只支持单声道（AudioFormat.getChannels() == 1），双声道需先转单声道（如取左右均值）

AudioDispatcher dispatcher = AudioDispatcherFactory.fromFile(
    new File("input.wav"), 1024, 0);
dispatcher.addAudioProcessor(new WSOLAProcessor(1.3f)); // 变速到 130%
dispatcher.addAudioProcessor(new AudioPlayer(format));
dispatcher.run();

变调（Pitch Shifting）要配合重采样

如果目标是「变速+变调」（比如升调同时加快），不能只靠 WSOLAProcessor。它只动时间轴，不动频率轴。正确做法是：先用 WSOLAProcessor 调整速度，再用 ResampleProcessor 调整采样率来间接变调——因为人耳感知的音高正比于采样率/原始基频。

• 升调 3 半音 ≈ 采样率 × 2^(3/12) ≈ ×1.189
• 降调 5 半音 ≈ 采样率 × 2^(-5/12) ≈ ×0.749
• ResampleProcessor 的参数是目标采样率（不是倍数），需根据原始采样率计算

int originalRate = format.getSampleRate(); // 假设为 44100
float pitchFactor = (float) Math.pow(2.0, 3.0 / 12.0); // +3 半音
int targetRate = Math.round(originalRate * pitchFactor);
AudioDispatcher dispatcher = AudioDispatcherFactory.fromFile(
new File("input.wav"), 1024, 0);
dispatcher.addAudioProcessor(new WSOLAProcessor(1.2f)); // 先加速 20%
dispatcher.addAudioProcessor(new ResampleProcessor(originalRate, targetRate));
dispatcher.addAudioProcessor(new AudioPlayer(new AudioFormat(
Encoding.PCM_SIGNED, targetRate, 16, 1, 2, targetRate, false)));
dispatcher.run();

常见报错与绕过方式

运行时容易遇到 IllegalArgumentException: Unsupported audio format 或 NullPointerException 在 WSOLAProcessor.process()。根本原因是输入格式不满足要求：

• AudioFormat 必须是 PCM 编码、小端序（isBigEndian == false）、16 位深度（getSampleSizeInBits() == 16）
• 若源文件是 MP3/AAC，AudioDispatcherFactory.fromFile() 默认用 Java Sound API 解码，可能输出非标准格式；建议先用 FFmpeg 转成 WAV：ffmpeg -i input.mp3 -ar 44100 -ac 1 -sample_fmt s16 output.wav
• WSOLAProcessor 内部缓冲区大小依赖 bufferSize（构造时传入的第二个参数），默认 1024 太小会导致跳帧；生产环境建议设为 2048 或 4096

TarsosDSP 的变速逻辑全在实时处理链里，一旦开始 dispatcher.run() 就无法动态调整速度——想做播放时变速，得自己缓存原始音频并重建 dispatcher。

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