近年来,在移动互联网应用的快速发展和各档大型真人音乐选秀类节目的双重刺激下,歌曲演唱类APP蓬勃发展,同时也对歌声合成及音效处理带来了新的挑战。传统音效合成处理着眼于为用户歌声丰富空间和听感上的效果,而在歌曲演唱的应用场景中,往往由于用户自身演唱能力的不足,需要幕后伴唱歌手补充和修饰歌唱效果。然而,目前大部分歌曲演唱类APP依然停留在按传统的音效进行处理,无法根据不同用户演唱能力的差别生成适合的演唱和声。为此,本文以演唱者演唱和声生成为主要研究目标,以演唱者的清唱音频信号为研究对象,选取演唱者的演唱音色和音域作为其特质表征,结合演唱歌声节奏进而构建和声生成模型,最终应用于歌唱音效个性化上。根据演唱者演唱节奏的表征,为演唱者生成适合其声音特质的演唱和声。具体而言,本文工作包括以下三个部分:首先,本文针对演唱歌声句子切分问题,提出一种音乐语音分句端点检测方法。该方法根据人耳听觉感知特性对演唱歌声进行细粒度的端点检测,在此基础上利用演唱歌声句子之间停顿和发音间隔较长的特点,基于K-means聚类进行聚类分析得到分句端点位置。实验结果表明,本方法可较好地分析得到句子端点位置,句子切分准确率达到70%以上,并且能自适应不同语速音乐语音的分句。其次,本文对人声音色的表征进行分析,提出稳定音色的音乐语音变调方法。针对传统变调方法存在的影响音质、失真、边缘音处理粗糙等问题,提出改进线性预测变调算法,并针对音乐语音变调提出优化处理。通过技术指标客观结果分析和主观评价实验,结果表明提出的稳定音色变调方法能够使音乐语音信号在变调处理后改变音高而保持音色相对稳定不失真,并在语音质量上有较大的提高。最后,本文对演唱和声进行探索性研究,提出一种基于歌声节奏的演唱和声生成方法。该方法基于频谱通量对演唱者的演唱歌声进行节奏检测,根据歌声节奏自适应调整和声声部的延迟量以生成和声。实验结果表明,本方法能够有效提取歌声的拍速并降低处理时间复杂度,并且生成的和声能够丰富独唱者的音乐表现形式。