吻別鋼琴曲合成

1、電子音樂的合成侯冬冬一 電子音樂發(fā)展及語音當(dāng)代語音技術(shù)電子音樂是現(xiàn)代音樂的一種形式，是一種與古典主義截然不同的音樂形式。而今越來越多鐘情于電子音樂的音樂家們相信通過電流產(chǎn)生的聲音打破音樂的結(jié)構(gòu)及人們習(xí)慣的聽覺經(jīng)驗(yàn)人與人之間的情感是可以溝通的。電子音樂是一種科技的見證。真正的電子音樂可以追溯到貝爾，他發(fā)明的可以將聲音轉(zhuǎn)化成電子信號的電話。音樂與電子的結(jié)合由于一些科學(xué)家對于電的使用簡直到了著迷的程度。各種在當(dāng)時(shí)看來不可能運(yùn)用到實(shí)際生活中的電器被陸續(xù)發(fā)明出來。這些發(fā)明者也很快意識(shí)到電波的原理實(shí)際上和聲波類似，都是一種頻率上的振動(dòng)。振動(dòng)規(guī)則與否產(chǎn)生了各種不同的聲音。這種通過電流振動(dòng)而產(chǎn)生的頻率出現(xiàn)在人

2、耳朵可以聽見的范圍內(nèi)就成了我們能聽到的聲音。電子音樂技術(shù)的不斷更新，噪音的地位在音樂應(yīng)用中也逐漸重要起來。音樂作曲技法也隨之達(dá)到了極致 。比如二戰(zhàn)后最重要的一位音樂試驗(yàn)家約翰.凱奇就摒棄了傳統(tǒng)的演奏技巧和作曲技法。一般情況下像瓦雷茲 魯索羅和希林格這樣的音樂家們更多的是記錄下他們的想法。而真正實(shí)行起來卻是另一回事， 這種情況一直到新的錄音設(shè)備出現(xiàn)才得以改變。例如磁帶錄音機(jī)的誕生,爵士樂與搖滾樂的改變,年代電子音樂大爆發(fā)等等自1976年應(yīng)用調(diào)頻(FM)音樂合成技術(shù)以來，其樂音已經(jīng)很逼真。1984年又開發(fā)出另一種更真實(shí)的音樂合成技術(shù)-波形表(Wavetable)合成。 語音合成技術(shù)的研究

3、已有兩百多年的歷史，但真正具有實(shí)用意義的近代語音合成技術(shù)是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來的，主要是讓計(jì)算機(jī)能夠產(chǎn)生高清晰度、高自然度的連續(xù)語音。在語音合成技術(shù)的發(fā)展過程中，早期的研究主要是采用參數(shù)合成方法，后來隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展又出現(xiàn)了波形拼接的合成方法。參數(shù)合成：調(diào)整靈活，但音質(zhì)差。在語音合成技術(shù)的發(fā)展中，早期的研究主要是采用參數(shù)合成方法。值得提及的是Holmes的并聯(lián)共振峰合成器（1973）和Klatt的串/并聯(lián)共振峰合成器（1980），只要精心調(diào)整參數(shù)，這兩個(gè)合成器都能合成出非常自然的語音。最具代表性的文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)當(dāng)數(shù)美國DEC公司的DECtalk（1987）。但是經(jīng)

4、過多年的研究與實(shí)踐表明，由于準(zhǔn)確提取共振峰參數(shù)比較困難，雖然利用共振峰合成器可以得到許多逼真的合成語音，但是整體合成語音的音質(zhì)難以達(dá)到文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的實(shí)用要求。波形拼接：音質(zhì)好，自然度高，但受調(diào)整算法限制，只能作有限調(diào)整自八十年代末期至今，語言合成技術(shù)又有了新的進(jìn)展，特別是基音同步疊加（PSOLA）方法的提出（1990），使基于時(shí)域波形拼接方法合成的語音的音色和自然度大大提高。九十年代初，基于PSOLA技術(shù)的法語、德語、英語、日語等語種的文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)都已經(jīng)研制成功。這些系統(tǒng)的自然度比以前基于LPC方法或共振峰合成器的文語合成系統(tǒng)的自然度要高，并且基于PSOLA方法的合成器結(jié)構(gòu)簡單易于實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，有

5、很大的商用前景。國內(nèi)的漢語語音合成研究起步較晚些，但從八十年代初就基本上與國際上研究同步發(fā)展。大致也經(jīng)歷了共振峰合成、LPC合成至應(yīng)用PSOLA技術(shù)的過程。在國家863計(jì)劃，國家自然科學(xué)基金委，國家攻關(guān)計(jì)劃，中國科學(xué)院有關(guān)項(xiàng)目等支持下，漢語文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)研究近年來取得了令人舉目的進(jìn)展，其中不乏成功的例子：如中國科學(xué)院聲學(xué)所的KX-PSOLA（1993）, 聯(lián)想佳音（1995）；清華大學(xué)的TH_SPEECH (1993)；中國科技大學(xué)的KDTALK（1995）等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)基本上都是采用基于PSOLA方法的時(shí)域波形拼接技術(shù)，其合成漢語普通話的可懂度、清晰度達(dá)到了很高的水平。然

6、而同國外其它語種的文語轉(zhuǎn)換系統(tǒng)一樣，這些系統(tǒng)合成的句子及篇章語音機(jī)器味較濃，其自然度還不能達(dá)到用戶可廣泛接受的程度，從而制約了這項(xiàng)技術(shù)的大規(guī)模進(jìn)入市場。   參考文獻(xiàn)： 于潤洋 西方音樂史周日升 電子音樂從國外到國內(nèi)的發(fā)展脈絡(luò)二 電子音樂原理電子樂器可以模仿各種樂器發(fā)出的聲音，要模仿的逼真，其關(guān)鍵是要電子樂器所發(fā)出的聲音，要與模仿樂器發(fā)出的聲音的音色特征盡可能的一致跟一般的電器的材質(zhì)、發(fā)聲原理都不同 電子樂器在現(xiàn)代發(fā)展迅速，軟件為主的虛擬機(jī)器已成為主流，主要的平臺(tái)為Steinberg Cubase為主的VST Plugin 由軟件模擬的混音器及各種效果器

7、Reverb混響，Chrous合聲，EQ 均衡等效果器，真空管音箱模擬TUBE AMP 延遲 Delay，以及其他各種模擬效果器Pitch,Wah-Wah.用來替代早期的各種錄音效果器. 音序器Sequencer，早期用來記載音符時(shí)值及力度，速度及其他控制數(shù)位訊號的機(jī)器，現(xiàn)代亦由軟件模擬取代. 多軌錄音器Multitrack Recording Machine，也由軟件所取代.成為在電腦上使用硬盤紀(jì)錄錄音音軌資料. 早期的混音器（Mixer)現(xiàn)代亦由軟件所取代. 軟件模擬機(jī)器，在電腦屏幕上由視窗化的GUI接口，使用者可以再操作時(shí)看到與實(shí)體機(jī)器一樣的外觀和類似的操作方法. 并無不同. 合成器（S

8、ynthizer)，鼓組音源（Drum)的其他插件，用來取代早期硬件機(jī)器的音源器，合成器. MIDI接口的各種樂器將可簡單的接上電腦直接彈奏或打擊并且簡易的錄制下來編修存盤. 麥克風(fēng)前級及壓縮限制器現(xiàn)代亦由軟件模擬所取代。三 簡單音樂的實(shí)現(xiàn)方法本文試圖以matlab合成一段鋼琴曲。MATLAB是由美國mathworks公司發(fā)布的主要面對科學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種全面的解

9、決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語言（如C、Fortran）的編輯模式，代表了當(dāng)今國際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。1. 音樂基本特征一個(gè)樂音，包括必備的三要素：音高、音色和響度。若把一個(gè)樂音放在運(yùn)動(dòng)的旋律中，它還應(yīng)具備時(shí)值-持續(xù)時(shí)間。這些要素的理想配合是產(chǎn)生優(yōu)美動(dòng)聽的旋律的必要條件。 音高：音高指聲波的基頻?；l越低，給人的感覺越低沉。對于平均律(一種普遍使用的音律)來說，各音的對應(yīng)頻率如圖表所示。音階CDEFGAB簡譜1234567頻率（Hz）261293330349392440494知道了音高與頻率的關(guān)系，我們就能夠設(shè)法產(chǎn)生規(guī)定音高的單音了。音色：具有固定音高和相同諧波的樂音，

10、有時(shí)給人的感覺仍有很大差異。比如人們能夠分辨具有相同音高的鋼琴和小提琴聲音，這正是因?yàn)樗麄兊囊羯煌?。音色是由聲音的頻譜決定的：各階諧波的比例不同，隨時(shí)間衰減的程度不同，音色就不同?！靶√枴钡穆曇糁跃哂袠O強(qiáng)的穿透力和明亮感，只因“小號”聲音中高次諧波非常豐富。各種樂器的音色是由其自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。用計(jì)算機(jī)模擬具有強(qiáng)烈真實(shí)感的旋律，音色的變化是非常重要的。 響度：響度是對聲音強(qiáng)度的衡量，它是聽判樂音的基礎(chǔ)。人耳對于聲音細(xì)節(jié)的分辨與響度直接有關(guān)：只有在響度適中時(shí)，人耳辨音才最靈敏。 2. 簡單實(shí)現(xiàn)1） 樂譜分析由圖可知吻別的曲調(diào)定為G，即1=G，對應(yīng)的頻率為440Hz，據(jù)此可以計(jì)算出其他樂音

11、的頻率，例如5對應(yīng)的頻率為f5=440*21012=587，一次類推計(jì)算出第一小節(jié)各樂音對應(yīng)的頻率plot(x);可以畫出矩陣或函數(shù)圖形plot(s(:,1:20000) plot(t,fx)sound（x,fs）;X為保存音頻數(shù)據(jù)的矩陣，fs為采樣頻率而在MATLAB中表示樂音所用的抽樣頻率為fs=8000Hz，也就是所1s鐘內(nèi)有8000個(gè)點(diǎn)，抽樣點(diǎn)數(shù)的多少就可表示出每個(gè)樂音的持續(xù)時(shí)間的長短。用一個(gè)行向量來存儲(chǔ)這段音樂對應(yīng)的抽樣點(diǎn)，在用sound函數(shù)播放即可2）簡單音樂f=392 ,392, 392, 392, 440 ,494, 490, 293,330,392,392,440,494,3

12、92; %各個(gè)樂音的抽樣點(diǎn)數(shù)time=fs*0.25 ,0.25, 0.25, 0.25, 0.5, 0.25,1,0.5,0.5,0.5,0.5,0.5,0.25,1;N=length(time);%這段音樂的頻率點(diǎn)數(shù)east=zeros(1,N);%用east向量來儲(chǔ)存抽樣點(diǎn)n=1;for num=1:N%利用循環(huán)產(chǎn)生抽樣數(shù)據(jù)，num表示樂音編號 t=1/fs:1/fs:time(num)/fs;%產(chǎn)生第num個(gè)樂音的抽樣點(diǎn)east(n:n+time(num)-1)=sin(2*pi*f(num)*t);%抽樣點(diǎn)對應(yīng)的幅值 n=n+time(num);endsound(east,8000)

13、;%播放音樂3）繪制包絡(luò)線 實(shí)現(xiàn)聲音的漸變并消除噪音在上音樂中中聽到有“啪”的雜聲，下面通過加包絡(luò)來消噪音。最簡單的包絡(luò)為指數(shù)衰減。最簡單的指數(shù)衰減是對每個(gè)音乘以因子，在實(shí)驗(yàn)中首先加的是的衰減，這種衰減方法使用的是相同速度的衰減，但是發(fā)現(xiàn)噪音并沒有完全消除，播放的音樂效果不是很好，感覺音樂起伏性不強(qiáng)。于是采用不同速度的衰減，根據(jù)樂音持續(xù)時(shí)間的長短來確定衰減的快慢，樂音持續(xù)時(shí)間越長，衰減的越慢，持續(xù)時(shí)間越短，衰減的越快包絡(luò)指數(shù)衰減實(shí)現(xiàn)代碼 for num=1:N t=1/fs:1/fs:time(num)/fs; G=zeros(1,time(num); G(1:time(num)=exp(1:

14、(1/time(num):1/8000) east(n:n+time(num)1)= sin(2*pi*f(num)*t).*G(1:time(num); n=n+time(num); End4）添加諧音一段音樂如果有豐富的諧音效果更好fx=a0+n=1ancosnxL+bnsinnxL奇函數(shù)構(gòu)成類似一下函數(shù)實(shí)現(xiàn)代碼t=1/fs:1/fs:time(num)/fs;m=1 0.5 0.25 0.125 ;ss=zeros(1,length(t);for i=1:length(m) ss=ss+m(i)*sin(2*i*pi*f(num)*t);endeast(n:n+time(num)-1)=

15、ss.*G(1:time(num);n=n+time(num);5）回音與混響模仿音樂廳中的墻壁反射回音可以使用延時(shí)單元實(shí)現(xiàn)單回音y(n)=x(n)+ax(n-R) a<1 回音衰減系數(shù)傳遞函數(shù)多回音傳遞函數(shù) 實(shí)現(xiàn)代碼b=1,zeros(1,1000),0.4y=filter(1,1,zeros(1,1000),0.4,x');6）放大低頻制作均衡器經(jīng)歷過回聲音樂有些顫抖，加強(qiáng)某些頻率信號使其能在混響中表現(xiàn)出來 b=1;a=1,0.3; music1=filter(b,a,y); music2=0.5*y+0.5*(y-music1); wavwrite(music2,'

16、zjbwb.wav');經(jīng)過上述操作就可以得到一段效果較好的吻別鋼琴曲。四 結(jié)論時(shí)代的產(chǎn)物電子音樂與其說是高科技的產(chǎn)物，不如說是時(shí)代的產(chǎn)物，與過去的搖滾樂有所不同，它更提倡青年人的參與精神，每一個(gè)電子音樂的追隨者都堅(jiān)信只有TECHML近乎一百分貝的震撼，才能使人獲得心跳每分鐘一百三十下的刺激與享受。它要求并不是用耳朵去聽，而是要用全身心去感覺。突破了傳統(tǒng)思維模式這種突破從音樂的內(nèi)容到音樂的形式.從音樂的創(chuàng)作形態(tài)到音樂的傳播方法.從音樂的組織原則到音樂的發(fā)展邏輯 . 我們僅以音樂的組織原則為例.傳統(tǒng)音樂的基本特征可以形象化地概括為:以線性思維的方式組織音符"-即以節(jié)拍律動(dòng)形式構(gòu)

17、成節(jié)奏.以音高的組織形式構(gòu)成旋律.以音階的組合形式構(gòu)成調(diào)式體系.以和聲的序進(jìn)形式構(gòu)成縱向的多聲體系.以復(fù)調(diào)的組織形式構(gòu)成橫向的多聲體系等等，而電子音樂的組織特征則是以非線性思維的方式組織聲音"-即前期的原始聲音錄制.采樣等.中期的聲音加工處理.包括以各種電子化方式的變化和處理聲音原型.使之產(chǎn)生裂變和各種變形處理.局部分軌及局部拼貼.各類蒙太奇組合編輯和局部的合成等.以及后期的總體合成等.高度結(jié)合的特殊藝術(shù)這種特殊性決定了從事這門藝術(shù)的藝術(shù)家必須是音樂思維和技術(shù)思維同樣出眾的復(fù)合型人才.與純粹靠寫作樂譜的筆頭創(chuàng)作"的作曲家相比.從事電子音樂的作曲家知識(shí)結(jié)構(gòu)中技術(shù)性和操作性的理

18、工科"成分明顯重要，具體地講.在全面掌握音樂創(chuàng)作文科"方面的基本技術(shù)如傳統(tǒng)作曲技術(shù)的四大件"(和聲學(xué).曲式學(xué).對位法和配器法)之外.同樣必須掌握理工科"方面的技術(shù)四大件"(音樂聲學(xué).電子技術(shù).錄音技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)).二者相輔相成.缺一不可.今天的電腦.就象上個(gè)世紀(jì)的電吉他和上上個(gè)世紀(jì)的鋼琴:一件極平常極普通的樂器.更多情況下.作曲和演奏合二為一.這是電子音樂的一個(gè)特點(diǎn).一個(gè)人在實(shí)驗(yàn)室就可把作品創(chuàng)作完成.操作儀器.既是作曲又是演奏.而不再如傳統(tǒng)音樂那樣需要好多人數(shù)次煩瑣的排練.意見難以統(tǒng)一.既省了人力又省了時(shí)間.引入音樂的表現(xiàn)范疇電子音樂最早把空間的概念引入音樂的表現(xiàn)