浅谈音乐信号处理对声乐演唱评价的影响

黄鑫

摘要：音乐信号的处理对声乐演唱评价具有很大的影响，音乐信号能够对声乐演唱评价起到一定辅助作用，进而帮助声乐演唱和教学活动达到最好的效果，因此，就需要深入研究音乐信号处理对声乐演唱评价的影响，进而科学处理音乐信号，给人们带来更好的听觉享受。本文通过简述音乐信号处理的重要性、可行性以及对声音信号提取的最优方法，浅谈音乐信号对声乐演唱的影响。

关键词：音乐信号处理 声乐演唱评价 声乐演唱影响 辅助作用

中图分类号：J616 文献标识码：A 文章编号：1008-3359（2018）22-0069-02

调查研究发现，现阶段我国声乐演唱评价体系还没有得到完善构建，主要依靠教师、评委的主观意见进行评价，存在着较大的弊端和问题，且在声乐教学方面，将传统言传身教的教学模式延续下来，影响到声乐教学效果。进入新时期后，文化多元化趋势日趋明显，出现了较多类型的音乐风格与表现形式，且在较大程度上改变了人们的审美观念，人们开始从更多的角度去理解音乐。因此在歌唱比赛等特殊场合下，为了更加客观的评价与分析音乐呈现，就会将声音的物理指标运用过来，以便促使主观意见的片面性得到弥补。研究发现，音乐信号分析能够紧密结合信号处理的诸多方法，可以辅助声乐评价工作的开展。

一、音乐信号处理的重要性

音乐信号的处理是在传统信号处理中衍生出来的，通过多年的演变使其发生了很大变化和进步。研究发现，过去主要是在音乐符号的基础上开展计算机研究音乐，如MIDI电子音乐就是典型的代表。在科学技术快速革新作用下，逐步出现了数字音频，计算机也拥有了更强大的处理能力，开始将音乐信号的分析处理作为研究的重点。从歌唱表演角度来讲，声乐表达整体效果会直接受到音色的影响，因此通过深入研究音乐的音色，可以更加量化的评价音质情况。针对这种情况，就需要采取信号处理技术，将音频波形中的信息有效提取出来。在具体实践中，需要处理人员首先要对相关性质做出详细的了解，这对音频信号处理非常重要。在音乐信号处理中，要充分考虑音乐特性与联系，包括表现形式、声源协调程度等，只有这样，方可以对音乐信号更好的分析。

二、音乐信号处理应用的可行性

研究发现，音乐信号处理技术的创新，与实验性音乐存在着紧密的联系，且目前在声音合成、修剪等工作中已经实施了信号处理技术。根据相关资料表明，一般情况下，从这些方面分析音乐信号：音高、旋律、节奏、音色等。就目前来讲，已经可以比较成熟的分析音高、和声与节奏。从本质上来讲，音乐信号叠加了正弦波信号，在特定音高上，不同音符带给人们的感受呈现出较大的差异，因此，音乐的一个重要因素为音高。从这个角度来讲，借助于短时傅里叶变换技术，即可对音乐信号的时频特征有效获取，进而对音乐信号的音高、和声等科学分析。节奏属于脉冲信号，且与速度有着紧密的联系。在音乐理解中，速度、节奏都是非常重要的指标，结合音高的处理技术，也可以借助于短时傅里叶变换，对某一时间段内规律变化的脉冲信号进行获取，通过差分运算处理，即可对音乐信号中速度、节奏的变化特点、规律等有效获取。

在分析音乐中的音高、节奏、速度等方面，目前分析技术、分析流程已经十分完善和成熟，但是本文主要是对声乐信号的音质、泛音等进行分析，其属于音色的范畴，且在声乐训练、评价中创造性的应用。根据定义描述可以得知，能够区分两个响度和音高都相同的声音的特征即为音色，其中，基音频率的谐波是音色的基础。目前来讲，音色分析技术还不够成熟，因此，本文设计了一种方法，以此来对发音质量量化处理，且借助于梅尔频率来分析谐波频率，促使与人的听觉响应特性所符合，进而对声乐音色特征差异科学分析。

要想发现发声之间的差异，可以借助于梅尔频率的滤波器组来实现，通过提取分析不同频段的声乐演唱信号，对相异声乐特征向量科学提出，将不同发音之间声乐音色特征中存在的不同反映出来。通过对比优秀发音，即可对发音质量量化评判，然后在声乐评价训练之中科学运用。

三、对声音信号提取的最优方法

通过提取声音信号特征，即可在声乐演唱评价中科学运用音乐信号处理技术。其中，可以从两个方面来划分评价系统，首先是提取学习模板音乐信号的特征数据，将其作为参考标准，方便后续评价工作的开展。在具体实践中，我们可以把国际上最为优秀的歌唱作品中不同高音进行提取，然后进行练习，同时将它保存在备考模式当中。其次是提取等待评价的音乐信号特征数据，结合被评价音乐信号的音高，选择相同音高的参考音乐信号，从泛音、饱满度等方面进行对比和分析，将两者之间音乐特征差异给找出来。

对于音乐信号的处理来说和语音信号的预处理十分相似，在处理音乐信号的时候我们也要加重对于分帧的处理，首先对输入音乐信号高频分量进行预加重处理，这样可以有效避免发音受到口唇辐射的不利作用。之后采取针对性的技术，分帧处理采样信号，在这个过程中注意合理选择帧长和帧步进。

在分析声乐信号频谱的时候，为了从根本上控制频率泄露的问题，必须要做好对于分帧后的信号进加窗处理，并在此基础上对加窗后的信号做快速傅里叶变换得到音乐信号的频谱，这样可以准确的提取出音乐信号的频率特性。在演唱实践中，部分音符具有特定的音高，那么就会有一根谱线产生于基频处，同时，还会有复混合频谱产生于其他部分。而人们發音的共鸣、泛音特征会直接受到这些谱线能量的决定性影响，针对这种情况，除了要提取信号的幅度特征之外，还需要进行平方处理，以便对功率谱有效获取。

有专家结合相同距离下不同听众对音高感性判断的差异，将梅尔刻度这个概念提了出来。通过实践研究发现，梅尔刻度能够有效拟合人耳的听觉特性，因此在本文中借助于梅尔刻度来量度不同频率，以便更好的分析在不同音色下，人们听觉效果存在的差异。利用滤波器组建模处理人耳，然后合理选择不同频率，在梅尔刻度的支持下，就可以将三角滤波器组设计出来，其拥有差异化的截止频率与中心频率。借助于差异化的梅尔滤波器，按照相应的流程，滤波处理不同数据帧下的功率谱密度函数，就可以对滤波器组滤波后的功率谱有效获取，通过求和处理，即可对不同中心梅尔刻度下音乐信号的能量有效提取，在这个过程中，可以高效的平均处理音乐信号。然后从特征能量的角度上，分别对比提取信号与样例，就可以将不同梅尔滤波器组提取到的样例能量差异给找出来。分析音乐信号实践当中，通过对音乐信号的梅尔特征能量进行高效提取，然后对比分析目标音色，即可以科学公正的判断评价演唱者的音色特征。为了提升评判的科学性与公平性，在评分实践中，可以将其与模式中样例特征能量的平均差别充分纳入考虑范围。

总之，通过提取声乐特征能量，然后与样例特征能量进行对比，结合文中提出的分析手段，能够将不同声乐信号的特征能量向量之间差异给快速找出来。量化处理之后，对人的发音方式仔细观察，可以提升评价的客观性和公正性，且合理运用本项技术，能够对人发音缺陷进行一定程度的纠正和改善。

四、结语

综上所述，对于声乐演唱评价来说音乐信号的处理有着很大的影响，如果使用一些比较成熟的信号分析方法处理音乐信号，可以让人们从感性角度感受音乐带来的美妙体验，同时深刻的体会到音乐艺术的多元化。在群众艺术演出中，也要注意适当的加强对于音乐信号的处理，采取科学有效的方式进行声乐辅导，确保每一个演员都能以正确的发声方式进行表演，同时对自己的表现做出合理的客观评价，争取为人们带去最好的音乐听赏体验。总而言之，在声乐演唱评价中进行音乐信号处理是一个全新的声乐研究方向，相信在不久的将来，在这方面的探索和研究成果逐渐会变得更加成熟，应用也会更加广泛。

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