计算机课程主要内容在线视频

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