[发明专利]一种唱出管弦乐声的方法及其实现设备

说明书

技术领域

本发明涉及电子音乐技术领域，具体来说是涉及一种唱出管弦乐声的方法及其实现设备。

 

背景技术

常规的弦乐（小提琴、二胡）是通过琴弓摩擦或拨动琴弦使之振动，由指法操作音高、旋律经琴箱共鸣发出音响。常规的管乐如萨克斯是由簧片发声并通过指法控制音高、旋律经管腔共鸣获取音响效果。  

现有技术的电子琴靠键盘演奏，生成含旋律、音高的声音方波再由音色滤波器的有效应用来实现管弦乐声后供人欣赏。各种乐器的特色音，深深受到不同的音乐爱好者偏爱，但由于指法技巧要求较高，同时演奏者必须具有一定的演奏天赋等诸多原因，使其欣赏、普及受到严重的制约。

正是由于上述原因启示我们，如果有一种方法能突破现有键盘演奏的方式，通过摘取歌唱声的单音旋律、形成不同特色音的管乐或弦乐的音响效果，一定会及时占有市场的先机，可对电子音乐这一技术领域产生革命性的影响。

 

发明内容

为供进一步了解本发明的技术特征、运用的技术手段，现将本发明所依据的理论基础加以叙述如下：

事实上，各种乐器个性化的特色音效果之所以具有较强的感染力和欣赏性是由其输出的声音波形所确定的。研究人们演唱或哼唱输出的音频波形并按照管弦乐声的波形加以变换后输出是本发明最重要的技术特征。

傅立叶变换是数字信号处理领域一种很重要的算法。要知道傅立叶变换算法的意义，首先要了解傅立叶原理的意义。傅立叶原理表明：任何连续测量的时序或信号，都可以表示为不同频率的正弦波信号的无限叠加。而根据该原理创立的傅立叶变换算法利用直接测量到的原始信号，以累加方式来计算该信号中不同正弦波信号的频率、振幅和相位。

从数学模型简化三角级数傅立叶变换来理解，定义为对于音乐旋律中某高音A1期间的周期性函数：

                                                 

式中A0称作恒定直流分量，A1称为基波或第一谐波，它是音高的基本信号，本发明中定义为单音旋律音高。A2到A_N各项为高次谐波，其频率为基波的整数倍。

数学模型的核心结论在于：

1、音色是由波形确定的，其中基波A1确定音高，为单音旋律音高，它是该音阶的基本信号，而各次谐波分量A2到A_N的成分和比例决定音色。

2、非对称周期信号的音源谐波成份丰富，其中偶次谐波使音色和谐丰满。

本发明旨在探索和实践上述理论的实用性。其技术特征表现为从人的歌唱波形到管弦乐特色音波形的转换过程。

本发明的目的是提供一种唱出管弦乐声的方法及其实现设备。

为了达到上述目的，本发明唱出管弦乐声的方法采用下列技术方案实现，包括下列步骤：

第一步：从演唱者演唱的歌曲旋律中实时随动摘取每一个音符的音高A1方波，同步会得到高低8度音方波，这里高8度音方波音高为2A1，低8度音方波音高为二分之一的A1。

第二步：音源的生成。借助电子仿真传感器的物理特性，通过电磁与磁电的相互转换，扩展基音A1的各次谐波A2到A_N。特别是对于同步得到的高低8度音，借助各自的电子仿真传感器生成对应高8度2A2到2A_N各种谐波音和低8度音高为二分之一的A2到音高为二分之一A_N的各种谐波音，使该音高A1期间具有较丰富的整数倍的谐波成份，作为管弦乐声波形逼真神似的储备和选择。

第三步：对应不同管乐和弦乐特色音波形的要求：

A、有选择性的注入各次谐波的成份和比例，并借助成熟的电子滤波器技术，用以提升特色音的个性化特征。

B、有针对性附加管乐吹奏和旋律颤音效果，对弦乐的弹拨音效果等进行音型包装，从而更突显象形音型的个性化特色效果。

通过上述步骤摘取歌唱声（或哼唱、或口琴）的单音旋律音高A1转换生成高中低音8度的旋律方波，进而由仿真传感器以及音色和音型的包装神奇地形成不同特色音的管乐或弦乐的音响效果。