淺談音樂信號處理對聲樂演唱評價的影響

黃鑫

摘要：音樂信號的處理對聲樂演唱評價具有很大的影響，音樂信號能夠對聲樂演唱評價起到一定輔助作用，進而幫助聲樂演唱和教學活動達到最好的效果，因此，就需要深入研究音樂信號處理對聲樂演唱評價的影響，進而科學處理音樂信號，給人們帶來更好的聽覺享受。本文通過簡述音樂信號處理的重要性、可行性以及對聲音信號提取的最優方法，淺談音樂信號對聲樂演唱的影響。

關鍵詞：音樂信號處理 聲樂演唱評價 聲樂演唱影響 輔助作用

中圖分類號：J616 文獻標識碼：A 文章編號：1008-3359（2018）22-0069-02

調查研究發現，現階段我國聲樂演唱評價體系還沒有得到完善構建，主要依靠教師、評委的主觀意見進行評價，存在著較大的弊端和問題，且在聲樂教學方面，將傳統言傳身教的教學模式延續下來，影響到聲樂教學效果。進入新時期后，文化多元化趨勢日趨明顯，出現了較多類型的音樂風格與表現形式，且在較大程度上改變了人們的審美觀念，人們開始從更多的角度去理解音樂。因此在歌唱比賽等特殊場合下，為了更加客觀的評價與分析音樂呈現，就會將聲音的物理指標運用過來，以便促使主觀意見的片面性得到彌補。研究發現，音樂信號分析能夠緊密結合信號處理的諸多方法，可以輔助聲樂評價工作的開展。

一、音樂信號處理的重要性

音樂信號的處理是在傳統信號處理中衍生出來的，通過多年的演變使其發生了很大變化和進步。研究發現，過去主要是在音樂符號的基礎上開展計算機研究音樂，如MIDI電子音樂就是典型的代表。在科學技術快速革新作用下，逐步出現了數字音頻，計算機也擁有了更強大的處理能力，開始將音樂信號的分析處理作為研究的重點。從歌唱表演角度來講，聲樂表達整體效果會直接受到音色的影響，因此通過深入研究音樂的音色，可以更加量化的評價音質情況。針對這種情況，就需要采取信號處理技術，將音頻波形中的信息有效提取出來。在具體實踐中，需要處理人員首先要對相關性質做出詳細的了解，這對音頻信號處理非常重要。在音樂信號處理中，要充分考慮音樂特性與聯系，包括表現形式、聲源協調程度等，只有這樣，方可以對音樂信號更好的分析。

二、音樂信號處理應用的可行性

研究發現，音樂信號處理技術的創新，與實驗性音樂存在著緊密的聯系，且目前在聲音合成、修剪等工作中已經實施了信號處理技術。根據相關資料表明，一般情況下，從這些方面分析音樂信號：音高、旋律、節奏、音色等。就目前來講，已經可以比較成熟的分析音高、和聲與節奏。從本質上來講，音樂信號疊加了正弦波信號，在特定音高上，不同音符帶給人們的感受呈現出較大的差異，因此，音樂的一個重要因素為音高。從這個角度來講，借助于短時傅里葉變換技術，即可對音樂信號的時頻特征有效獲取，進而對音樂信號的音高、和聲等科學分析。節奏屬于脈沖信號，且與速度有著緊密的聯系。在音樂理解中，速度、節奏都是非常重要的指標，結合音高的處理技術，也可以借助于短時傅里葉變換，對某一時間段內規律變化的脈沖信號進行獲取，通過差分運算處理，即可對音樂信號中速度、節奏的變化特點、規律等有效獲取。

在分析音樂中的音高、節奏、速度等方面，目前分析技術、分析流程已經十分完善和成熟，但是本文主要是對聲樂信號的音質、泛音等進行分析，其屬于音色的范疇，且在聲樂訓練、評價中創造性的應用。根據定義描述可以得知，能夠區分兩個響度和音高都相同的聲音的特征即為音色，其中，基音頻率的諧波是音色的基礎。目前來講，音色分析技術還不夠成熟，因此，本文設計了一種方法，以此來對發音質量量化處理，且借助于梅爾頻率來分析諧波頻率，促使與人的聽覺響應特性所符合，進而對聲樂音色特征差異科學分析。

要想發現發聲之間的差異，可以借助于梅爾頻率的濾波器組來實現，通過提取分析不同頻段的聲樂演唱信號，對相異聲樂特征向量科學提出，將不同發音之間聲樂音色特征中存在的不同反映出來。通過對比優秀發音，即可對發音質量量化評判，然后在聲樂評價訓練之中科學運用。

三、對聲音信號提取的最優方法

通過提取聲音信號特征，即可在聲樂演唱評價中科學運用音樂信號處理技術。其中，可以從兩個方面來劃分評價系統，首先是提取學習模板音樂信號的特征數據，將其作為參考標準，方便后續評價工作的開展。在具體實踐中，我們可以把國際上最為優秀的歌唱作品中不同高音進行提取，然后進行練習，同時將它保存在備考模式當中。其次是提取等待評價的音樂信號特征數據，結合被評價音樂信號的音高，選擇相同音高的參考音樂信號，從泛音、飽滿度等方面進行對比和分析，將兩者之間音樂特征差異給找出來。

對于音樂信號的處理來說和語音信號的預處理十分相似，在處理音樂信號的時候我們也要加重對于分幀的處理，首先對輸入音樂信號高頻分量進行預加重處理，這樣可以有效避免發音受到口唇輻射的不利作用。之后采取針對性的技術，分幀處理采樣信號，在這個過程中注意合理選擇幀長和幀步進。

在分析聲樂信號頻譜的時候，為了從根本上控制頻率泄露的問題，必須要做好對于分幀后的信號進加窗處理，并在此基礎上對加窗后的信號做快速傅里葉變換得到音樂信號的頻譜，這樣可以準確的提取出音樂信號的頻率特性。在演唱實踐中，部分音符具有特定的音高，那么就會有一根譜線產生于基頻處，同時，還會有復混合頻譜產生于其他部分。而人們發音的共鳴、泛音特征會直接受到這些譜線能量的決定性影響，針對這種情況，除了要提取信號的幅度特征之外，還需要進行平方處理，以便對功率譜有效獲取。

有專家結合相同距離下不同聽眾對音高感性判斷的差異，將梅爾刻度這個概念提了出來。通過實踐研究發現，梅爾刻度能夠有效擬合人耳的聽覺特性，因此在本文中借助于梅爾刻度來量度不同頻率，以便更好的分析在不同音色下，人們聽覺效果存在的差異。利用濾波器組建模處理人耳，然后合理選擇不同頻率，在梅爾刻度的支持下，就可以將三角濾波器組設計出來，其擁有差異化的截止頻率與中心頻率。借助于差異化的梅爾濾波器，按照相應的流程，濾波處理不同數據幀下的功率譜密度函數，就可以對濾波器組濾波后的功率譜有效獲取，通過求和處理，即可對不同中心梅爾刻度下音樂信號的能量有效提取，在這個過程中，可以高效的平均處理音樂信號。然后從特征能量的角度上，分別對比提取信號與樣例，就可以將不同梅爾濾波器組提取到的樣例能量差異給找出來。分析音樂信號實踐當中，通過對音樂信號的梅爾特征能量進行高效提取，然后對比分析目標音色，即可以科學公正的判斷評價演唱者的音色特征。為了提升評判的科學性與公平性，在評分實踐中，可以將其與模式中樣例特征能量的平均差別充分納入考慮范圍。

總之，通過提取聲樂特征能量，然后與樣例特征能量進行對比，結合文中提出的分析手段，能夠將不同聲樂信號的特征能量向量之間差異給快速找出來。量化處理之后，對人的發音方式仔細觀察，可以提升評價的客觀性和公正性，且合理運用本項技術，能夠對人發音缺陷進行一定程度的糾正和改善。

四、結語

綜上所述，對于聲樂演唱評價來說音樂信號的處理有著很大的影響，如果使用一些比較成熟的信號分析方法處理音樂信號，可以讓人們從感性角度感受音樂帶來的美妙體驗，同時深刻的體會到音樂藝術的多元化。在群眾藝術演出中，也要注意適當的加強對于音樂信號的處理，采取科學有效的方式進行聲樂輔導，確保每一個演員都能以正確的發聲方式進行表演，同時對自己的表現做出合理的客觀評價，爭取為人們帶去最好的音樂聽賞體驗。總而言之，在聲樂演唱評價中進行音樂信號處理是一個全新的聲樂研究方向，相信在不久的將來，在這方面的探索和研究成果逐漸會變得更加成熟，應用也會更加廣泛。

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