音乐特征提取.doc

1第1章 绪论1.1 问题的提出随着生活水平的不断提高，人们对自身素质也有更高的要求，越来越多的人开始学习乐器来提高自身的音乐素质。在各种培养学生音乐感受节奏的方法中，听、念、动三种需要教师播放CD、磁带上的音乐或用钢琴演奏相关的乐曲。CD和磁带上的音乐内容是固化了的，只能因教学的需要进行选择，而不能因教学的需要进行改变。钢琴在现代的音乐课堂上已成了必不可少的工具，利用钢琴教学，方便、灵活、有情感。但也有缺点，如：课堂上教师必须花一部分精力在弹奏钢琴上，无法全身心地投入到教学活动的组织中去；钢琴的弹奏不但受演奏技术程度的制约，也受人的精神和体力状态的制约，人在情绪欠佳或在长时间弹奏(如连续上多堂课)后略感疲劳，可能会弹错音或弹奏的节奏不准确；钢琴的音色较单一等等。这些缺点可由计算机音乐系统来弥补。 在音乐的坐标中，横轴是节奏的交替，竖轴是音的高低。在音乐的流动之中，正确地听辨音的高低是非常重要的。培养学生辨别音的高低的能力，要通过必要的音准训练来进行。计算机音乐系统辅助学生的音准训练，有较大的优势。对学生进行音准训练，先从基本音级开始，然后把变化音级一个个依次加入。训练方法主要有三种：听辨、模唱、听记。音的高低，必须有比较才能感觉，所以辨别音的高低至少要牵涉到两个音。任何两个音的出现体现出的特征为每个音的绝对位置和音与音之间的相对关系，而其中最重要的特征是音与音之间的相对关系。在调性音乐中音与音之间的关系体现于音乐的“调式”[1]。音乐的调式构成了音与音之间的不平等关系：统帅与从属、稳定与不稳定。所以辨别音的高低可以先给标准音，从音的绝对音高出发辨别音的高低；可以给某一作为基本音高的音，从一个调式主音出发辨别音的高低。在小字一组的基本音级里，大调式主音就是C，标准音是A，辨别音的高低可从这两个音开始。也有人主张从G—C开始，因为其体现的是大小调式的主属关系，不稳定到稳定的关系。这些见解都很有道理。在练习方法上，传统的方法总离不开钢琴弹奏，现在用计算机音乐系统辅助，更为简便。1.2 选题背景及其意义现代科学的发展历史证明，很多新的学科都是在不同学科的交叉点上生长出来的，70年代出现的“电脑音乐”[2]就是音乐艺术与信息科学的交叉学科。三十年来，电脑音乐已经取得了很多实用性的成果，电子乐器、音乐信号的数字编码、数字压缩、数字存储等技术迅速发展，促进了CD、VCD、数字广播、多媒体等的普及应用，展现了广阔的市场前景。但是，电脑音乐作为一个新学科，其根本目标是要用计算机来模拟人对音乐的认知和创作智能，涉及音乐理论、认知科学、人工智能、信息处理、模式识别、智能控制与自动化等学科，具有很大的难度。应该说，时至今日在此方面的研究还只是刚刚开始。计算机的出现推动了现代电子音乐技术的发展。计算机多媒体技术和信号处理技术的日新月异和其在音乐欣赏与创作领域的渗入，使以电子音乐为代表的现代音乐技术飞速发展，而且技术革新的领域也在逐渐扩大。基于计算机、电子技术的音乐识别、分类、特征提取等一系列问题，被越来越多研究人员关注。如果能将电子学的发展灵活运用到音乐欣赏创作的领域，无疑一方面会减轻音乐工作者的劳动强度，辅助他们工作；另一方面将促进实现音乐处理、识别、创作的智能化。因此，寻找一个合理而又有实践价值的结合点，对推动此交叉学科的发展有深远意义。基于电脑技术被运用到相应的音乐欣赏领域，指导或辅助音乐学习、鉴赏提出了音乐识别、音乐检索、录音分析等课题。其中，音乐识别、旋律提取、节拍分析、风格自动分类等研究已被给予一定关注[3]。这个“电子老师”会像音乐教育工作者或者其他接受过多年音乐训练的专业人员一样，智能地理解分析音乐，还可以指导演奏学习者在钢琴演奏领域的实践。1.3 当前研究现状目前，对音乐信息的研究主要分为音乐认知、音乐创作和音乐数据库检索三个方面。在音乐认知方面，既包括对节奏[4]、和声[5]等复杂特征的分析与识别，也包括能像人一样的分析音乐风格、感受音乐[6,7]，像演奏家一样演奏音乐的计算机系统。在音乐创作方面，又包括以下两方面的内容：一个是按照某种风格，或将一些音乐片断重新组合作曲[8]；另一方面是将音乐与视觉艺术相结合，根据音乐产生出不同的图形和动画。在音乐数据库检索方面，是根据一小段旋律，在音乐数据库中找到相应的曲目[9,10]，这对于音乐资料的查找将有重要的意义。由于音乐信息中含有大量的模糊性和不确定性，缺乏严格的数学描述和数学模型，无法用传统的信息处理方法来解决，因此多数研究采用了模糊系统、神经网络、专家系统、遗传算法等智能信息分析处理方法。1.4 本文研究内容本文从研究音乐特征开始入手，在音乐、物理的基础上首先明确了可以用于音乐识别的音乐特征的界定，着眼于对描述音乐的本质特征的探询，目的是探讨何谓可以识别音乐的特征，并力争