基于主客观综合的民族乐器的音色研究

本项目围绕民族乐器的音色特性开展理论和实验研究，工作主要包括两部分内容：（1）利用专业消声室采集数据，建立我国民族乐器综合专业数据库，选择并提取与音色特性相关的客观参数；（2）研究客观参数变化对民乐音色的影响，通过主观测听等生理学、心理学实验方式，探索并建立民族乐器客观参数与主观音色的直接联系。.音色，与音高，音强，音长一起是描述乐音的主要参数。与其他参数不同，"音色"特性尚无一个明确概念，尤其缺乏统一科学分析和量化标准；此外目前音色研究基本针对西方乐器，对我国民族乐器音色的系统综合研究几乎是空白。本项目针对民族音乐，兼顾音色客观特性和主观特性开展工作，填补了国内外相关研究的空白，成果可为民族乐器的声音合成，声音控制等方面的应用打下基础。项目研究对于推动我国音乐声学领域的发展和民族乐器的产业化进程，具有重要意义。

音色是声音的一种重要感知属性，它不仅能够用于区别不同类型的乐器，还能反映同类乐器之间声音品质的差异。但目前音色特性缺乏统一科学分析和量化标准，而且对我国民族乐器音色的系统综合研究相对较少。本项目针对民族音乐，兼顾音色客观特性和主观特性开展工作，填补了国内外相关研究的空白，以期对民族乐器的声音合成，声音控制等方面的应用提供相应的借鉴。项目执行四年来，基本按照预定研究计划进行，取得的研究成果达到了项目计划书的预期要求。 .首先，项目组完成了拉弦乐器数据采集平台、吹管乐器数据采集平台和拉弦乐器数据采集平台的建设；在专业全消声室中采集了典型拉弦乐器中的二胡和高胡，典型吹管乐器中的36键高音键笙和24键传统笙、曲笛、梆笛和箫，典型弹拨乐器中的柳琴、琵琶和中阮的样本数据，建立民乐数据库；并对音色数据库进行客观量分析提取，设计并建立与民乐音色相关的客观量数据库。.其次，项目组以二胡和笙为例尝试建立民族乐器音色中主观量和客观量的关系，通过主观实验证实了音色主客观研究中响度调整的必要性。针对传统响度均衡方法需要进行大量主观实验，费时费力的特点，项目组提出了基于Moore响度调整方法的新均衡方法，解决了音色感知主观实验中的响度控制问题，其有效性通过多维尺度模型得到了验证。通过这样的响度均衡处理，项目组初步建立了以谱心为代表的音色主客观联系。.最后，为研究传统笙的物理结构与音色之间的关系，项目组提出了传统笙的物理模型及声音合成方法。在簧舌振动模型的基础上，结合指孔和音窗的传递矩阵计算方法，建立了笙管的等效电路，并将二者结合，得到笙的完整物理模型。为了验证模型的有效性，设计了一套笙的实验系统，实现了对笙管发声过程中特征量的多通道同步测量。通过对比实验和模型仿真结果的时频域特点以及与音色相关的特征量，分析了模型的性能。结果表明，该模型对于模拟传统笙管的发声过程具有较好的效果，合成笙样本能够较准确的反映真实笙样本的音色特征。