樂器音色特征

時間：2022-10-07 06:08:08 藝術類畢業論文我要投稿

相關推薦

樂器音色特征

　　樂器音色特征

樂器音色特征

　　摘要樂器音色的分類研宄是探索樂器音色本質的基礎。

　　由于樂器發聲機理的差別、音色衡量的不確定性以及人類對人耳聽覺感知過程認識的有限性，使得樂器音色的研究處于一個瓶頸階段。

　　本文主要從時域、頻域和倒頻域三個方面對樂器單音的音色特征進行研究。

　　關鍵詞樂器分類音色特征

　　音頻蘊含著大量的信息。

　　音頻信息的處理、分析、檢索和識別是當前信號處理領域的重要研究課題，在搜索引擎的音頻搜索中，扮演著重要角色。

　　樂器音色的分析提取是其中必不可缺的一部分。

　　音樂是全人類的共同語言，是人類幾千年文化發展的成果，所以對音樂的研究具有至關重要的價值。

　　目前，基于多媒體內容的管理和檢索(如音樂自動摘要、音樂情感分析和音樂流派分類等)、音樂可視化(如多媒體音樂噴泉)、電子器件模擬傳統樂器、計算機輔助音樂教學(音樂標注)、音樂轉錄、高保真度的音樂壓縮編碼、自動件奏系統(包括變音)、輔助音樂創作等應用中，對樂器音色特征的體現尚存在很大的欠缺。

　　這一欠缺直接影響了計算機智能分析音樂的準確度及音樂實現的真實感。

　　因此，尋找一組能夠準確反映樂器音色的特征成為樂音信號處理領域迫切需要解決的問題。

　　1樂器音色的時域特征

　　時域特征反映了聲音的動態變化。

　　因此，聲音的時域包絡也反映音色。

　　樂器單音的時域包絡一般分為四段，包括起奏(Attack)、衰減(Decay)、持續(Sustain)、消逝(Release)，每段都對音色有影響。

　　例如，打擊樂起奏很短，敲擊木魚只有起奏和持續兩段，管風琴沒有衰減段，有些合成器只有起奏、衰減段。

　　用于描述音色的時域特征有很多，例如過零率、短時能量、均方根包絡、波峰因子、對數上升時間(Log Attacak Time)和時域質心(Temporal Centroid)等。

　　以上參數分別從不同的方面反映了音色的差別。

　　過零率是給定音樂信號時域符號的變化，一定程度上可以反映出頻率的信息，可根據過零率識別打擊樂器。

　　均方根是對信號功率的度量，均方根包絡描述了信號幅度隨時間的變化。

　　Langmead認為單音起奏包絡傾斜度(Spectral Onset Asynchronous)不同，對樂音音色有較大的影響。

　　2樂器音色的頻域特征

　　音色主要由頻譜特征決定。

　　對音色的描述有諧波譜質心(Harmonic SpectralCentroid)、諧波譜偏差(Harmonic Spectral Deviation)、諧波譜伸展(HarmonicSpectral Spread)、諧波譜波動(Harmonic Spectral Variation)、譜職心(SpectralCentroid)、譜滾降、諧波能量比、諧度、偶次諧波含量、奇次借波含量和謂波的三色激勵參數等。

　　頻域分析尺度不同會得到不同的頻譜。

　　最常用的STFT濾波器組中心頻率成線性上升，每個濾波器的帶寬不變，而品質因子是變化的。

　　另外，CQT在樂音信號分析中有著獨特的優勢，特別是在音準很好的樂器音分析中。

　　CQT通過中心頻率成指數分布的濾波器組，將樂音信號表示為確定音樂單音的譜能量，濾波器組的品質因子保持常數，在低頻處具有較高的頻率分辨率、較低的時間分辨率，在高頻處具有較高的時間分辨率、較低的頻率分辨率。

　　頻域的音色特征從不同的方面反映了聲音的物理特性。

　　譜質心是對聲音明亮度的衡量。

　　譜滾降通常指示一幀中頻率的不對稱性。

　　譜滾降、譜質心都反映了信號能量在頻率上的分布情況。

　　譜通量是對連續樂音頓之間譜能量變化的度量，體現了樂音信號的動態特征。

　　樂音有明顯的諧波結構，能量主要集中在低次諧波，不同樂器所含的諧波次數不同。

　　高次諧波豐富、幅度大的樂音，聽起來較明亮。

　　聲音的諧波次數反映了音色，一般第1～7個諧波最重要，而更高階次的諧波對音色的貢獻并不明顯。