面向信息化時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，實(shí)時(shí)音頻與高清視頻的傳輸質(zhì)量大幅度提升，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于教育教學(xué)之中。此次新冠疫情期間，全國教育系統(tǒng)線上教學(xué)模式的大面積推廣，成為疫情防控期間教育行業(yè)快速轉(zhuǎn)型的主要推動(dòng)力量。

一、現(xiàn)狀

伴隨科技不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)線上多媒體授課技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)之中，線上與線下教學(xué)的創(chuàng)新融合成為未來發(fā)展的必然趨勢。2020年新冠疫情期間，大規(guī)模的線上教育在全國范圍得到了廣泛的實(shí)踐和應(yīng)用，雖無法完全取代線下教學(xué)，但其靈活與便利性對教育行業(yè)教學(xué)模式的完善起到重要的補(bǔ)充作用。

區(qū)別于以往藝術(shù)類教學(xué)的面對面授課，“口傳心授”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，線上授課的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和教學(xué)方式都有所不同，突破了時(shí)間與空間的限制，以此實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的拓展。通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸音視頻等新媒體手段，豐富了課堂內(nèi)容，有效輔助教師開展教學(xué)工作。然而，音樂專業(yè)類課程因其實(shí)操性及聲音傳輸實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，對授課應(yīng)用軟件及設(shè)備提出了更高的要求。目前，使用頻率較高的部分線上教學(xué)平臺，其設(shè)備功能尚不能完全滿足該類特殊課程的線上教學(xué)需要，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的穩(wěn)定性，聲音傳輸?shù)难訒r(shí)、失真及噪音干擾等因素，使得音樂專業(yè)類課程線上教學(xué)的發(fā)展，面臨更大的挑戰(zhàn)。

二、測試

線上教學(xué)軟件作為一種典型的音視頻同步通信系統(tǒng)，需實(shí)現(xiàn)不同時(shí)空之間的即時(shí)互動(dòng)和溝通，使圖像與聲音完美融合，盡可能地模擬還原現(xiàn)實(shí)效果，為此，基于音樂專業(yè)類課程教學(xué)的特殊性，分別選擇高音弦樂器小提琴和低音弦樂器低音提琴作為測試對象，選用現(xiàn)階段國內(nèi)使用率較高的五款線上教學(xué)應(yīng)用軟件：騰訊會議（2.0.0.459）、QQ軟件（pc2020）、釘釘（5.1.28.12）、企業(yè)微信（3.0.31.2998）和一起練琴（4.5.6?.456），通過電子設(shè)備數(shù)據(jù)采集，根據(jù)各自特點(diǎn)及功能，做出使用分析。

（一）測試使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備

參與本次測試的電子設(shè)備及演奏者均置于專業(yè)測試環(huán)境中，以保障測試結(jié)果準(zhǔn)確，所用設(shè)備及其軟件具體如下：

設(shè)備 品牌/型號測試主機(jī) P775高性能移動(dòng)工作站（RME驅(qū)動(dòng)）測試副機(jī) 5臺清華同方品牌臺式電腦聲卡 RME Fireface UC監(jiān)聽耳機(jī) 鐵三角M50傳聲器 DPA 4006錄音筆 SONY D100專業(yè)錄音筆測距儀 BOSCH激光測距儀內(nèi)錄軟件 Virtual Audio Streaming分析軟件 GMAS、Sonic Visualiser

（二）測試實(shí)施步驟

測試前期準(zhǔn)備階段，連接各項(xiàng)設(shè)備，將聲卡、傳聲器與電腦主機(jī)連接并調(diào)試后，確定支架位置，固定傳聲器和錄音筆放置于演奏員前方一米處，并處在同一位置且指向一致。

測試開始，主機(jī)開啟需參與測試的五款線上教學(xué)應(yīng)用軟件，通過互聯(lián)網(wǎng)鏈接至所有副機(jī)，均開啟語音或視頻通話，邀請?jiān)诎察o且封閉房間中的演奏員進(jìn)行演奏，用SONY D100錄音筆錄下現(xiàn)場音頻的原始波形數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，同時(shí)開啟副機(jī)聲音內(nèi)錄軟件（Virtual Audio Streaming），通過傳聲器（DPA 4006）將樣本傳送至分別裝有五款教學(xué)應(yīng)用軟件的五臺副機(jī)中，收集每臺副機(jī)聲音樣本并與原始數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行比對分析。

測試后期，特邀請不同音樂專業(yè)學(xué)科10位專家，分別對原始音頻樣本與每臺副機(jī)內(nèi)錄聲音樣本進(jìn)行對比，并做出主觀評分（滿分100分）。

（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比

本次研究共選取兩種弦樂器：高音弦樂器小提琴和低音弦樂器低音提琴作為測試對象，通過數(shù)個(gè)采樣音，進(jìn)行泛音列、頻譜以及波形圖的數(shù)據(jù)收集整理，對比分析其不同軟件終端的接收效果。

泛音列分析用GMAS 2.0。泛音列是衡量音色音質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，泛音列較多的樂器往往音色的豐滿度會更高，反之泛音列越少則代表音越“純凈”，相對單薄。

頻譜及其波形圖分析用Sonic Visualiser。頻譜是聲音在可聽頻率范圍內(nèi)覆蓋量的一種直觀圖，它的覆蓋量大小也在很大程度上影響音色的質(zhì)量。波形圖則能很直觀地看出音頻的完整性，以判斷缺失、丟音等現(xiàn)象。

1.小提琴

（1）小提琴諧音數(shù)量的測量比較

SONY 小提琴取樣音G3①

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 195.60/G3-3/-13.38 第二分音 391.20/G4-4/-0.93第三分音 586.80/D5-2/-7.67 第四分音 784.20/G5+0/-3.19第五分音 979.80/B5-15/2.93 第六分音 1175.40/D6+1/-3.14

①騰訊會議

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失② 第二分音 391.20/G4-4/-0.93第二分音 391.91/G4-1/17.60 第四分音 784.20/G5+0/-3.19第三分音 587.87/D5+1/4.71 第四分音 783.83/G5-1/6.95第五分音 979.78/B5-15/2.66 第六分音 1175.74/D6+1/-0.09

②企業(yè)微信

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 392.58/G4+2/9.93第三分音 588.04/D5+2/-2.44 第四分音 783.51/G5-2/2.64第五分音 978.98/B5-16/-1.91 第六分音 1176.09/D6+2/-3.89

③釘釘

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 391.92/G4-1/16.14第三分音 587.89/D5+1/3.62 第四分音 783.85/G5-1/6.07第五分音 979.81/B5-15/-2.30 第六分音 1175.77/D6+1/-10.37

④QQ

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 195.96/G3+0/-3.97 第二分音 391.91/G4-1/3.75第三分音 587.87/D5+1/0.81 第四分音 783.83/G5-1/7.09第五分音 978.71/B5-16/-1.15 第六分音 1174.66/D6+0/-1.15

⑤一起練琴

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 392.23/G4+1/13.56第三分音 缺失 第四分音 782.91/G5-3/-1.65第五分音 979.79/B5-15/1.63 第六分音

（2）小提琴波形圖測量

圖示1 為小提琴波形測量圖，其中包括：00-SONY、01-騰訊會議、02-企業(yè)微信、03-釘釘、04-QQ、05-一起練琴。

圖示1

（3）小提琴頻譜圖測量

（SONY）

（騰訊會議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專家對比原始音頻與各應(yīng)用軟件內(nèi)錄音頻的主觀評分

騰訊會議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴專家1 50 75 60 70 80專家2 55 60 62 70 72專家3 60 70 60 65 70專家4 60 70 71 76 92專家5 40 45 40 60 80專家6 73 77 75 79 82專家7 60 70 60 80 90專家8 82 84 85 88 90專家9 65 80 73 85 90專家10 50 80 50 82 89

分別去掉最高和最低得分后每個(gè)應(yīng)用程序評分如下：

騰訊會議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴59 72 63 75 84

（5）分析小節(jié)

通過實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果分析得出，“騰訊會議”和“釘釘”在取樣音的諧音列中音頻丟失次數(shù)較多，和弦分音聲音能量不均衡，與之相比“QQ”和“企業(yè)微信”基本還原了器樂的諧音列且分音較為豐富，同時(shí)，“QQ”的波音圖還原度最高，音頻完整且相對穩(wěn)定，“一起練琴”雖然高頻部分被嚴(yán)重切除，但在中低頻的表現(xiàn)上最接近SONY D100的數(shù)據(jù)，其波形圖的完整性也相對最高。另外除“一起練琴”，其他軟件在測試過程中，均存在音頻丟失、頻譜缺失、雜音嚴(yán)重等現(xiàn)象。因此，對于小提琴而言，其傳播音質(zhì)最佳的軟件是“一起練琴”。

2.低音提琴

（1）諧音數(shù)量的測量比較

SONY 低音貝司取樣音 E4③

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 328.39/E4-15/39.71 第二分音 658.58/E5-10/25.42第三分音 986.98/B5-10/34.27 第四分音 1317.17/E6-10/21.76第五分音 1645.56/?G6-26/17.92

①騰訊會議

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 156.62/?D3+4/3.46 第二分音 329.90/E4-12/19.19第三分音 990.62/B5-3/0.19 第四分音 1319.52/E6-7/-17.20第五分音 1648.42/?G6-22/-12.31

②企業(yè)微信

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 330.70/E4-3/7.29 第二分音 658.32/E5-11/-14.77第三分音 990.56/B5-3/9.16 第四分音 1316.65/E6-11/-7.36第五分音 1650.42/?G6-20/0.55

③釘釘

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 329.17/E4-11/15.73 第二分音 658.35/E5-11/-0.69第三分音 990.56/B5-3/8.02 第四分音 1319.77/E6-7/-5.05第五分音 1652.02/?G6-18/-2.62

④QQ

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 329.16/E4-11/9.23 第二分音 缺失第三分音 987.49/B5-9/-0.84 第四分音 1316.65/E6-11/-0.82第五分音 1639.66/?G6-31/-20.79

⑤一起練琴

丟失④

（2）低音提琴波形圖測量

低音提琴波形圖比較

（00-SONY，01-騰訊會議，02-企業(yè)微信，03-釘釘，04-QQ，05-一起練琴）

（3）低音提琴頻譜圖測量

（SONY）

（騰訊會議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專家對比原始音頻與各應(yīng)用軟件內(nèi)錄音頻的主觀評分：

騰訊會議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴專家1 70 55 50 80 88專家2 75 72 70 65 65專家3 60 60 60 60 80專家4 78 76 74 72 92專家5 60 60 50 50 80專家6 80 78 75 79 83專家7 75 70 70 80 90專家8 82 83 83 85 87專家9 81 78 70 78 84專家10 67 60 50 60 88

分別去掉最高和最低得分后每個(gè)應(yīng)用程序評分如下：

騰訊會議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴73 69 64 71 85

（5）分析小節(jié)

通過低音提琴的取樣音可以看出，在其低音區(qū)時(shí)，“騰訊會議”和“QQ”的諧音列表現(xiàn)較接近原始樣本；“釘釘”在中音區(qū)和高音區(qū)的諧音列表現(xiàn)與原始樣本較接近?！捌髽I(yè)微信”則音頻缺失嚴(yán)重?！耙黄鹁毲佟痹诓ㄐ螆D表現(xiàn)中完整度最高，頻譜帶寬至17000Hz，17000Hz以下的頻譜則與SONY D100的數(shù)據(jù)非常接近。反之“企業(yè)微信”和“QQ”波形圖的丟音現(xiàn)象較多，傳播頻譜帶寬也非常有限。因此，對于低音提琴而言，最佳的線上教學(xué)工具為“一起練琴”。

三、總結(jié)

伴隨5G技術(shù)高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)以其包容、開放、跨界的顛覆性創(chuàng)新思維，打破常態(tài)化教學(xué)模式，為線上音樂專業(yè)類課程教學(xué)提供了更多可能，以新媒體交互性的特點(diǎn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的局限性，為音樂教育提供多元化的傳播途徑?，F(xiàn)階段疫情防控成為當(dāng)前社會生活常態(tài)，音樂實(shí)操類課程的教學(xué)模式面臨變革，線上教學(xué)成為教學(xué)模式多元化發(fā)展的必然趨勢，線上線下教學(xué)模式的創(chuàng)新融合成為信息化時(shí)代發(fā)展的新標(biāo)識。本次測評研究，嘗試根據(jù)不同弦樂器的音域及音頻特點(diǎn)，協(xié)助教師與學(xué)生選擇較為合適的線上教學(xué)軟件。通過測評可見，目前線上教學(xué)軟件尚處于初級階段，使用效果尚不能完全滿足音樂專業(yè)類課程的教學(xué)需求。弦樂器演奏的音域、力度以及錄音設(shè)備都會對線上教學(xué)的聲音輸出產(chǎn)生影響。音頻丟失、運(yùn)行卡頓、聲音失真、延時(shí)等問題，使得課程質(zhì)量不甚理想，線上平臺教學(xué)很大程度上依賴于信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，整體仍有較大的改進(jìn)空間。

注釋：

①G3：小字組的“sol”。一般在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，C4代表小字一組的中央C，其他以此類推。

②缺失：基頻缺失，是一種聲學(xué)現(xiàn)象，這在一些彈撥樂器中經(jīng)常存在。不過這里基頻缺失的原因可能為這款軟件在網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能過度壓縮音頻造成基頻缺失，聽覺上表現(xiàn)為音色的豐滿度與厚實(shí)感下降。

③E4：小字組的“mi”。

④整個(gè)音在波形圖上“呈一直線”，即未檢測到此音的波形。原因有可能為應(yīng)用軟件在傳輸過程中對音頻造成過度的壓縮，或因網(wǎng)絡(luò)原因造成數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。