当前课程知识点：计算机音乐 > 第一章 基本概念 > 1.2 计算机音乐课程主要内容 > 计算机课程主要内容
同学们大家好
欢迎回到计算机音乐的课堂
上一节课我们简要地介绍了一下
计算机音乐所研究的范围
这节课我们需要来介绍一下
我们课程中所涉及到的具体课题
那么尽管我们课程中的内容
只是计算机音乐研究当中的一个小部分
但是他们与我们所熟悉的音乐应用
的联系是非常的紧密的
我们首先会介绍一些必要的基础知识
包括音乐信息的表达
时域和频域的两种
音频处理技术
之后我们会面对具体的课题
包括音色合成
一维振动模型
音高跟踪
音频同步等等的课题
进行展开
首先让我们看一下最早的一种音乐信息
早在计算机出现之前
音乐家就为了制作能够自动演奏的机器
就已经尝试把音乐演奏中的乐谱
进行了信息化
这就是所谓的打孔卷纸乐谱
这种乐谱配合一种自动工作的机械
自动钢琴Player Piano
就能够在没有人干预的情况下
进行自动演奏
我们通过下面一段视频来看一下
自动演奏的钢琴是怎么工作的
其实我们小时候玩过的八音盒呢
就是自动钢琴的简化版本
在自动钢琴的卷轴上
具有复杂的联动机械
根据乐谱的孔位
可以带动每个键上的机械
让整个钢琴工作起来
早期的自动钢琴需要用脚踏板来提供动力
让卷轴转动起来
但后来版本都是使用电动的鼓风箱
全自动的演奏了
这种打孔卷纸形式的乐谱呢
可以认为是最早的一种
音乐信息表达形式
它跟我们今天看到的MIDI格式呢
是一脉相承的
它把音乐表达成音高跟时间的二维关系
每个音符都用音高跟时值来进行符号化
甚至我们可以对每一个音的强度
还有音色的变化呢也进行符号化
甚至我们可以对每一个音的强度
和音色也进行符号化
并且把这些信息都通过量化的形式
记录到计算机当中
例如我们可以来看一下巴赫的C大调赋格
被符号化之后的乐谱
显然在实际演奏当中
一个音符从发声到结束
音强上的变化是非常复杂的
而且伴随着更加复杂音色的变化
但是有一些作品对每个音的变化要求
没有那么高
因此MIDI形式的表达
它可以提供音乐的大致描述
尽管这种MIDI形式的乐谱
只是一种粗略的描述
但是这种数字形式的乐谱
给存储提供了很多的可能性
有了这种形式的乐谱
就可以编写计算机程序来合成相应的音符
从而让计算机来演奏这段音乐了
这就是数字合成器的作用
下面就让我们来听一下这段C大调赋格
尽管MIDI形式的乐谱
只是一种粗略的描述
但是这种数字形式的乐谱
为存储提供了很多的可能性
有了这种形式的乐谱
我们就可以编写计算机程序
来合成相应的音符
从而让计算机来演奏音乐了
这就是数字合成器的作用
小时候学过电子琴的同学
应该不会对这一台雅马哈的dx7
这台合成器感到任何的陌生
那么利用合成器呢
我们甚至可以以图形的形式来播放音乐
比如像这样播放音乐
那么除了合成音乐之外呢
我们还可以在MIDI的文件中
去搜索特定的旋律片段
并且把匹配的片段标记出来
那我们就可以实现
基于乐谱的信息检索了
这无论对于音乐学研究
还是具体的应用来说
都是非常重要的技术
例如我们听到一首歌
对其中的一个片段非常的喜欢
那么我们就可以用这个片段
去搜索类似的歌曲
假如我们在计算机中存储了大量的乐谱
那么计算机自动搜索能力
将会超越人类的极限
从而演变出新的可能
在刚才的音乐信息检索的例子当中
如果我们把用来查询的乐谱
替换成真实的声音
然后同样在数据库里面去进行搜索
那么我们不仅可以搜索
这段声音来自哪个作品
而且还可以找出这个作品
不同人演奏的版本
并且可以搜索与这个作品风格相近的作品
这就涉及到另一种音乐的表达形式
音频表达
音频的形式呢
直接与我们听到的声音相关
因此
音频不仅是计算机音乐的基础研究对象
同时也是所有研究声音的科学的
基础研究对象
好在计算机音乐当中一个很重要的任务
就是实现
音频表达跟符号表达之间的一个转换
那么从音频到符号呢
是一种音频分析的过程
那么从符号到音频呢
是一种音频合成的过程
在这里面呢会涉及到很多复杂的技术
其中包括最基本的
时域的音频处理技术
以及频域的音频处理技术
那么围绕着合成和分析这两个任务
我们首先会介绍音频合成的基础
这里面就包括质点弹簧阻尼模型
以及Modal合成系统
这里面需要依赖的音频处理技术
是频域的音频处理技术
滤波器的技术
之后我们会介绍更加复杂的物理模型
一维振动模型
以理想弦模型作为基础
推广到管乐类的模型
这里面又涉及到弦振动模型的
数学物理方法
同时
我们也会介绍一种简单而高效的
音频合成方法
Karplus-Strong算法
在合成的课题之后
我们会进入到分析的课题
首先就是音高跟踪
那么音高跟踪的目标
就是实现音频到音高符号的自动转化
我们会介绍时域和频域的一些方法
并且用K歌评分的例子来做一些实践
在完成音高转换的课题之后
我们希望在时间上也做一些事情
例如实现音频的同步
这里面涉及到一些基本的音频特征提取
以及动态实践规划的算法
那么作为实践呢
我们将展示
音乐节奏校准的应用
OK这里就是我们这门课的主要内容。
那么除了我们讲解的内容之外
我们也将会提供足够多的
课外阅读材料
帮助同学们更加深入的
了解计算机音乐
在这里我们就真正的进入到
计算机音乐当中了
期待在下一节课里面见到你们
-欢迎辞
-1.1 计算机音乐导言
--计算机音乐导言
-1.2 计算机音乐课程主要内容
-1.3计算机音乐课程资源
-1.4 音乐的基本表达
--音乐的基本表达
-第一章作业
-2.1时域音频处理概述
--时域音频处理概述
-2.2 分窗处理1：OLA叠放
-2.3 分窗处理2：音量计算
-2.4 端点检测
--端点检测
-2.5 振幅包络
--振幅包络
-2.6 音频信号相乘
--音频信号相乘
-2.7 环形调制
--环形调制
-2.8 频率调制
--频率调制
-2.9 频率调制在音乐上的应用
-第二章作业
-3.1 频谱概述
--频谱概述
-3.2 傅里叶变换
--傅里叶变换
-3.3 短时傅里叶变换
--短时傅里叶变换
-3.4 加法合成
--加法合成
-3.5 线性滤波器
--线性滤波器
-3.6 京剧锣鼓经分析
--京剧锣鼓经分析
-第三章作业
-4.1 音色合成概述
--音色合成概述
-4.2 质点弹簧阻尼模型
--质点弹簧阻尼模型
-4.3 双线性滤波器
--双线性滤波器
-4.4 Modal合成
--Modal合成
-第四章测试
-5.1 一维振动模型概述
--一维振动模型概述
-5.2 弦振动模型
--弦振动模型
-5.3 达朗贝尔的行波解
--达朗贝尔的行波解
-5.4 梳状滤波器
--梳状滤波器
-5.5 Karplus Strong算法
-5.6 管状气鸣乐器模型
--管状气鸣乐器模型
-第五章作业
-6.1 音高跟踪概述
--音高跟踪
-6.2 时域音高跟踪
--时域音高跟踪
-6.3 频域音高跟踪
--频域音高跟踪
-6.4 K歌评分
--K歌评分
-第六章作业
-7.1 音频同步概述
--音频同步概述
-7.2 音乐特征提取 CQT
-7.3 音乐特征提取 Chroma
-7.4 动态时间规划概述
--动态时间规划概述
-7.5 动态时间规划实现
--动态时间规划实现
-第七章作业
