竹笛电声化研究

王涛+路志鹏

摘 要：电声乐器，以其灵活多变的特性，逐渐被广大音乐爱好者所青睐。与现代迅速发展的电声乐器的相比较，传统竹笛在应用场合、使用范围、演奏形式上存在一定劣势。本文从多功能电声笛子的形制结构以及技术实现方式进行研究探讨，为实现传统竹笛电声化提供经验。

关键词：竹笛；电声化；多功能

中图分类号：J632.11 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2017）33-0093-01

受发音原理以及自身腔体的限制，竹笛的电子化难度远大于小提琴、二胡等乐器。受电声乐器的启发，笔者及团队开始对竹笛的电声化进行探索研究，使竹笛能与电声乐器一样可根据乐曲特色、观众多少、演出场地大小等随意调整音量、音色，演奏形式更加灵活外放，从而带给观众全新的音乐体验。

一、电声笛子形制结构

为了最大程度上保留竹笛的原有特色，本文的数字化电声笛子是在传统竹笛本体上加以改造，保证演奏方法与传统竹笛一致，便于学习演奏。本文中所提出的电声笛子外观主要包括以下模块：声音采集系统、带屏幕的音色与音调调节系统、音色库、外部音色控制系统、数字化信号传输接口。

二、电声笛子技术实现方式

1.声音采集。电声笛子的声音采集需要对传统竹笛进行适当的改造。在笛膜孔下方、笛身背面，开出微型小孔，将微型拾音器通过小孔安装于笛腔内。在拾音器与腔壁之间的空隙处注入竹粉和胶体，保持竹笛腔壁结构完整和密封性，降低拾音器的振动所产生的噪音，提高拾取的声音的质量。将声音采集和音效修正系统安置于笛头空间内（笛头空间不属于发音腔体），并通过电源线和信号线与微型拾音器相连接。为保证电声笛子的声音质量，在笛头音效修正系统中集成数字信号评判与修正模块，滤除噪音干扰，对声音信号进行校正。

2.调音与音色合成。为了发挥电子技术的优势，在笛身上安装音色音调调节与混音模块。模块带有屏幕，并且利用现代数字电子技术，实现音色、音调可调。调节模块利用声音处理芯片等现代数字信号处理方法，在竹笛的声音信号传送到外部音响前调节声音信号的频率，从而调节竹笛所输出的音色和音调。在模块中集成不同樂器的音色库，通过选择、调节操作，可以通过一支笛子输出多种声音效果。在实际演奏中，拾音器通过采集竹笛腔体中的气流振动识别基础音调，音色与音调调节模块根据演奏者的设置，实现对拾音器采集的音频信号智能动态调节，最终的输出信号由音色与音调调节模块完成。演奏者所演奏出的音调，在屏幕上得以显示，并且存储在音频存储系统中，便于记录与回放，演奏者可以非常直观地了解演奏情况。同时，本系统也对演奏过程中出现的音准等问题进行校正。

3.混音。混音是将多种音源的声音、不同音色的声音进行混合、处理和输出的过程。数字化后的音乐信号，进行有选择性的、可控制的进行叠加处理，可以实现不同的效果。集成混音模块，针对民乐合奏的特点，利用所开发的混音软件编程，在输出信号中叠加其他乐器的音频信号，实现民族乐器的合奏效果。

混音主要采用加法合成，即所得到的竹笛音频信号，经过采样、量化等过程，转变成数字信号，依据演奏者的需求和设置，系统将一定的音频成分加入到原音频中，实现混音。为产生不同的混音效果，设置参数ρi作为混音音频在混音点i处的的强度系数，通过调节参数可以达到按需求设置各种音效的要求。

式（1）是正常情况下的混音公式。混音过程中，系统根据音色库中的乐器音色、演奏者混音设置，采用数字信号叠加方法，完成混音。

数字信号混音过程中，受限于数字量的表示方式，如16bit系统，最大的数字量是32768，因此，简单的将信号叠加，有可能计算结果超出系统所能表示的最大值，造成信号失真，即当混音后可能会发生数据溢出。在式（1）中增加一个可变的衰减因子，根据各种乐器的发声特点选择对应的衰减参数，对出现溢出的音频段进行衰减。这个衰减因子也就混入信号流的对应乐器音频强度的权重，为保证系统运行的速度，系统按照可能的失真程度，设置衰减阶梯，进入衰减过程中，系统利用查表的方式，实现衰减因子随着音频数据的变化而变化。当溢出时，衰减因子较小，使得溢出的数据在衰减后能够处于临界值以内。

式（2）是在出现混音后失真的情况下，采用混音校正模式下的混音公式。

三、结语

利用现代电子科学技术使传统竹笛电子化，赋予笛子优秀的电声性能，使其音色、音准、音量、音域方便可调，便于后期处理，拓宽了演奏环境及使用范围，演奏形式更加灵活多样，音乐表现力更加丰富，使竹笛这件传统的民族乐器换发出新的艺术魅力。

参考文献：

[1]王涛，王利，张辉.功能电声笛子研究[J].乐器，2016（02）.

[2]南江.发明专利名称：电声葫芦丝[P].发明专利号：2010205886073.

[3]王涛，王利，张辉.多功能电埙研究[J].乐器，2016（04）.

[4]金云霞.电子小提琴的演进之路[J].文教资料，2014（04）.

[5]王涛，宋智慧.合琴的共鸣腔体设计与发音原理[J].沈阳师范大学学报：社会科学版，2015（04）.