董政宇

【摘 要】一種提高音樂練習數(shù)據(jù)的軟件，主要是靠收音裝置進行采集練習音頻并轉(zhuǎn)換成信號數(shù)據(jù)，并與數(shù)據(jù)庫的標準數(shù)據(jù)及設(shè)置標準偏差值進行對比分析，能對使用不同演奏方式的練習者所演奏的音樂進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換并加以統(tǒng)計分析，找到練習過程中的問題并匯總出結(jié)果，使練習者和專業(yè)老師可以進一步了解練習狀況，并針對性進行糾正和練習，達到練習更有指導性，學習進步更快的目的。

【關(guān)鍵詞】音樂練習軟件;聲音數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;數(shù)據(jù)對比統(tǒng)計分析

中圖分類號：J6? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ?? ?文章編號：1007-0125（2019）17-0042-02

加拿大作家麥爾坎·葛拉威爾在《異數(shù)》一書中指出：“人們眼中的天才之所以卓越非凡，并非天資超人一等，而是付出了持續(xù)不斷的努力[1]。只要經(jīng)過1萬小時的錘煉，任何人都能從平凡變成超凡?！彼麑⒋朔Q為“一萬小時定律”。

一、背景

第一，音樂初學者在日常練習過程中關(guān)鍵在于音樂練習的音準要規(guī)范;第二，音樂練習者暫時沒有其他輔助設(shè)備或良好聽力能力來檢測每天的練習情況;第三，每周的音樂練習過程中，大多數(shù)家長不能對音樂練習者的練習情況進行有效的監(jiān)督和指導;第四，專業(yè)老師每周進行授課時，不能全面了解上一周每天的練習情況和經(jīng)常出現(xiàn)的問題點;第五，音樂練習軟件可以對每天練習的內(nèi)容及演奏過程中的音程、節(jié)奏情況進行匯總;第六，音樂練習軟件可以對練習者在指法、練習曲、樂曲演奏中的問題進行識別并進行匯總;第七，音樂練習軟件可通過歷史數(shù)據(jù)的分析對練習者的練習成長過程進行記錄，幫助找到經(jīng)常出現(xiàn)的問題和改正的情況;第八，專業(yè)藝術(shù)老師可以根據(jù)練習的練習的情況，調(diào)整授課內(nèi)容，有效提高音樂練習者的演奏水準。

二、軟件功能

該軟件通過手機麥克風等聲音收集裝置，將音頻轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并與數(shù)據(jù)庫內(nèi)數(shù)據(jù)進行對比評價，支持多種樂器聲音，快速、精確的根據(jù)每天音樂練習的時間、內(nèi)容、音高、節(jié)奏進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析。具有如下特色功能。

第一，支持對各種不同演奏方式的樂器進行選擇;第二，支持不同樂器練習內(nèi)容的選擇;第三，支持不同演奏樂器中的的基本單音、雙音音階選擇練習、練習曲、樂曲及分階段曲目的選擇;第四，支持通過音頻轉(zhuǎn)換信號數(shù)字數(shù)據(jù)功能;第五，支持轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)與標準數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的對比功能;第六，支持音頻數(shù)據(jù)中音分偏移、波動指示功能;第七，支持音頻數(shù)據(jù)中音量強弱指示功能;第八，支持音頻數(shù)據(jù)節(jié)奏正確顯示功能;第九，支持三種抗噪級別：最低抗噪能夠進行0.1s時長的短音檢測，最高抗噪能夠在雜音為4倍基音震幅下檢測出準確的標準基音，默認設(shè)置是II，為最高抗噪級別;第十，支持三種精度設(shè)置：0.1音分、1音分、3音分，默認設(shè)置是：O，為最高精度狀態(tài);第十一，三種信號輸入模式：麥克風、拾音器、藍牙。

三、軟件構(gòu)成的模塊分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計在音樂練習中的作用是通過對練習者在基本音階練習、練習曲和樂曲的演奏中的音頻轉(zhuǎn)換信號數(shù)據(jù)后，將演奏的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫演奏的數(shù)據(jù)進行對比，對演奏的音高得分、音長得分、音強得分、節(jié)奏得分進行分析，判斷在哪些方面存在不足，找出練習中的短板，進行針對性的練習或提升[2]。軟件分為信息選取與評價顯示系統(tǒng)，數(shù)據(jù)輸入與設(shè)置系統(tǒng)，音頻轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)對比系統(tǒng)。

（一）信息選取與評分系統(tǒng)。包括信息登陸單元、界面選擇單元、當日評比數(shù)據(jù)單元、歷史數(shù)據(jù)分析單元、數(shù)據(jù)庫操作單元;信息登陸單元將練習人員信息、時間等相關(guān)信息進行錄入，支持聯(lián)網(wǎng)登陸并了解相關(guān)練習信息，便于隨時查詢練習數(shù)據(jù);界面選擇單元是對練習演奏的方式、練習的課目的顯示界面;數(shù)據(jù)庫操作單元主要實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)操作，在練習時，可以選擇查詢儲存單元中儲存的練習內(nèi)容、練習曲目，點取曲庫中的曲目后，學生還可以查詢本曲目的背景信息，幫助學生練習前復習。

當日評比數(shù)據(jù)單元主要顯示當日練習內(nèi)容中，關(guān)于音階練習、指法練習、練習曲練習、樂曲練習的分類練習中的音長、音強、節(jié)奏的分值，同時來顯示不同的練習時間段演奏的問題，對出現(xiàn)的問題進行對比描述。

歷史數(shù)據(jù)分析單元是對練習者長期練習過程中的在基本音階練習、指法練習、練習曲練習中的音高、音長、音強的分析及出錯點位置進行查詢，并可以根據(jù)演奏水平，系統(tǒng)自動評判處音高得分、音長得分、音強得分、節(jié)奏得分和綜合得分，能夠更方便的讓學生了解自己的學習糾證錯誤情況和專老師適當調(diào)整授課內(nèi)容的有力依據(jù)。

（二）數(shù)據(jù)輸入與設(shè)置系統(tǒng)。包括演奏練習方式單元、基本練習單元、指法練習單元、練習曲練習單元、樂曲練習單元。

演奏練習方式單元指聲樂、鋼琴、管弦樂器、民族樂器、打擊樂器等方式的輸入存儲數(shù)據(jù);基本功練習單元是根據(jù)不同練習方式的對基本功的練習要求，將相關(guān)的標準數(shù)據(jù)輸入存儲;指法練習單元是根據(jù)不同的演奏方式對指法練習的要求不同而進行數(shù)據(jù)輸入的存儲單元;練習曲單元是不同演奏方式對練習曲目要求的音高、音長、音強進行數(shù)據(jù)輸入并設(shè)置根據(jù)樂曲的要求設(shè)置偏值。

此系統(tǒng)是負責將各種樂器基本音階練習、指法練習、練習曲練習、樂曲練習的各種數(shù)據(jù)按不同的時間階段，將該階段內(nèi)的音強、音長、節(jié)奏等數(shù)據(jù)進行輸入存儲，同時將該階段的音強、音長、節(jié)奏根據(jù)作曲者的要求設(shè)置不同的標準偏差范圍，以便與轉(zhuǎn)換的信號數(shù)據(jù)進行對比。

（三）音頻轉(zhuǎn)換與數(shù)據(jù)對比系統(tǒng)。包括標準模塊單元、聲音處理模塊單元、聲音評判單元。標準模塊單元包括信號加窗分幀模塊、音長標準模塊、音強標準模塊、音色標準模塊、音高標準模塊和節(jié)奏標準模塊;聲音處理單元包括音高處理模塊、音長處理模塊、音強處理模塊、音色處理模塊和節(jié)奏處理模塊。

當AD轉(zhuǎn)換模塊將聲音的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，音頻切分模塊將連續(xù)的數(shù)字信號切分為與數(shù)據(jù)庫輸入演奏相同時間數(shù)據(jù)段，使用音長提取模塊對每個錄音數(shù)據(jù)每間隔XX毫秒，切割成一個數(shù)據(jù)段，得到音長標準模塊，將音頻數(shù)字信號切分后，使用wave音高提取模塊的wave文件進行音高提取，并使用信號加窗分幀模塊通過對語音信號加窗分幀，音高處理模塊通過自相關(guān)函數(shù)計算，然后使用帶通濾波器，去掉過高或者過低的峰值提取出基音周期，得到音高標準模塊;再對每個語音數(shù)據(jù)段的語音信號加窗分幀，讀取每幀信號的平均幅值作為此幀的音強值，設(shè)定的聲音信號采樣率為6-8kHz采樣點數(shù)為256，每幀長為12-15ms，幀移為0，對每個數(shù)據(jù)段的每個音符提取音強特征，得到音強標準模塊。

聲音評判單元是將音頻轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)對比數(shù)據(jù)庫內(nèi)音長、音強、節(jié)奏模塊進行一個對比評判并進行顯示存儲差異值，包括音高得分計算模塊、音長得分計算模塊、音強得分計算模塊、節(jié)奏得分計算模塊和加權(quán)計算模塊。

音高計算模塊用于計算音高得分，音長計算模塊用于計算音長得分，音強計算模塊用于計算音強得分，音色計算模塊用于計算音色得分，節(jié)奏得分計算模塊用于計算節(jié)奏得分[3]。

最后使用加權(quán)計算模塊根據(jù)每項所占權(quán)重，得到最終的演奏成績。對練習者所選擇的演奏方式在基本功、指法練習、練習曲練習、樂曲練習中的音高、音長、音強、音色在練習過程中的分值及出現(xiàn)問題的點。

四、軟件實際應用分析

音樂練習時，隨機提取演奏的音高模塊、音長模塊、音強模塊、節(jié)奏模塊，使用對比評判單元進行對比，找出練習過程中的問題，有針對性進行反復練習固化練習成果，從而可以針對性的練習并達到持續(xù)改善和提高演奏音準。

該軟件可以儲存多種樂器演奏方式和多個標準音樂曲目，練習時，可以查詢儲存單元中儲存的各個曲目，根據(jù)自己的喜好點取某個曲目進行練習，點取曲庫中的曲目后，還可以設(shè)定不同的演奏階段，并查詢本曲目的音高、音長、音強和音色等要求信息，幫助練習前復習，提高練習者有效的提高音樂練習水準和藝術(shù)素養(yǎng)。

參考文獻：

[1]顏胤盛，佘琳.音樂軟件在曲式分析教學中運用之研究——以音樂軟件Sibelius為例[J].北方音樂，2018，（9）99-100.

[2]張萍.聲勢律動在音樂教學中的應用分析[J].學周刊，2018，（5）：166-167.

[3]薛亮，黃美帆.華語流行音樂的歌詞情緒分析——基于新媒體音樂終端的大數(shù)據(jù)分析方法[J].音樂傳播，2017，（4）：91-94.