樂器音色特征

時間：2022-10-07 06:08:08 藝術(shù)類畢業(yè)論文我要投稿

相關(guān)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(zhì)的基礎(chǔ)。

　　由于樂器發(fā)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(guān)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(lǐng)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(fā)展的成果，所以對音樂的研究具有至關(guān)重要的價值。

　　目前，基于多媒體內(nèi)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(tǒng)樂器、計算機輔助音樂教學(音樂標注)、音樂轉(zhuǎn)錄、高保真度的音樂壓縮編碼、自動件奏系統(tǒng)(包括變音)、輔助音樂創(chuàng)作等應(yīng)用中，對樂器音色特征的體現(xiàn)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(xiàn)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(lǐng)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(tài)變化。

　　因此，聲音的時域包絡(luò)也反映音色。

　　樂器單音的時域包絡(luò)一般分為四段，包括起奏(Attack)、衰減(Decay)、持續(xù)(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(xù)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(luò)、波峰因子、對數(shù)上升時間(Log Attacak Time)和時域質(zhì)心(Temporal Centroid)等。

　　以上參數(shù)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(jù)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(luò)描述了信號幅度隨時間的變化。

　　Langmead認為單音起奏包絡(luò)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(zhì)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(shù)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(zhì)因子是變化的。

　　另外，CQT在樂音信號分析中有著獨特的優(yōu)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(shù)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(zhì)因子保持常數(shù)，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(zhì)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(zhì)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(xù)樂音頓之間譜能量變化的度量，體現(xiàn)了樂音信號的動態(tài)特征。

　　樂音有明顯的諧波結(jié)構(gòu)，能量主要集中在低次諧波，不同樂器所含的諧波次數(shù)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(shù)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。