竹笛電聲化研究

王濤+路志鵬

摘 要：電聲樂器，以其靈活多變的特性，逐漸被廣大音樂愛好者所青睞。與現(xiàn)代迅速發(fā)展的電聲樂器的相比較，傳統(tǒng)竹笛在應(yīng)用場合、使用范圍、演奏形式上存在一定劣勢。本文從多功能電聲笛子的形制結(jié)構(gòu)以及技術(shù)實現(xiàn)方式進行研究探討，為實現(xiàn)傳統(tǒng)竹笛電聲化提供經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：竹笛；電聲化；多功能

中圖分類號：J632.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）33-0093-01

受發(fā)音原理以及自身腔體的限制，竹笛的電子化難度遠大于小提琴、二胡等樂器。受電聲樂器的啟發(fā)，筆者及團隊開始對竹笛的電聲化進行探索研究，使竹笛能與電聲樂器一樣可根據(jù)樂曲特色、觀眾多少、演出場地大小等隨意調(diào)整音量、音色，演奏形式更加靈活外放，從而帶給觀眾全新的音樂體驗。

一、電聲笛子形制結(jié)構(gòu)

為了最大程度上保留竹笛的原有特色，本文的數(shù)字化電聲笛子是在傳統(tǒng)竹笛本體上加以改造，保證演奏方法與傳統(tǒng)竹笛一致，便于學(xué)習(xí)演奏。本文中所提出的電聲笛子外觀主要包括以下模塊：聲音采集系統(tǒng)、帶屏幕的音色與音調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、音色庫、外部音色控制系統(tǒng)、數(shù)字化信號傳輸接口。

二、電聲笛子技術(shù)實現(xiàn)方式

1.聲音采集。電聲笛子的聲音采集需要對傳統(tǒng)竹笛進行適當(dāng)?shù)母脑臁Ｔ诘涯た紫路?、笛身背面，開出微型小孔，將微型拾音器通過小孔安裝于笛腔內(nèi)。在拾音器與腔壁之間的空隙處注入竹粉和膠體，保持竹笛腔壁結(jié)構(gòu)完整和密封性，降低拾音器的振動所產(chǎn)生的噪音，提高拾取的聲音的質(zhì)量。將聲音采集和音效修正系統(tǒng)安置于笛頭空間內(nèi)（笛頭空間不屬于發(fā)音腔體），并通過電源線和信號線與微型拾音器相連接。為保證電聲笛子的聲音質(zhì)量，在笛頭音效修正系統(tǒng)中集成數(shù)字信號評判與修正模塊，濾除噪音干擾，對聲音信號進行校正。

2.調(diào)音與音色合成。為了發(fā)揮電子技術(shù)的優(yōu)勢，在笛身上安裝音色音調(diào)調(diào)節(jié)與混音模塊。模塊帶有屏幕，并且利用現(xiàn)代數(shù)字電子技術(shù)，實現(xiàn)音色、音調(diào)可調(diào)。調(diào)節(jié)模塊利用聲音處理芯片等現(xiàn)代數(shù)字信號處理方法，在竹笛的聲音信號傳送到外部音響前調(diào)節(jié)聲音信號的頻率，從而調(diào)節(jié)竹笛所輸出的音色和音調(diào)。在模塊中集成不同樂器的音色庫，通過選擇、調(diào)節(jié)操作，可以通過一支笛子輸出多種聲音效果。在實際演奏中，拾音器通過采集竹笛腔體中的氣流振動識別基礎(chǔ)音調(diào)，音色與音調(diào)調(diào)節(jié)模塊根據(jù)演奏者的設(shè)置，實現(xiàn)對拾音器采集的音頻信號智能動態(tài)調(diào)節(jié)，最終的輸出信號由音色與音調(diào)調(diào)節(jié)模塊完成。演奏者所演奏出的音調(diào)，在屏幕上得以顯示，并且存儲在音頻存儲系統(tǒng)中，便于記錄與回放，演奏者可以非常直觀地了解演奏情況。同時，本系統(tǒng)也對演奏過程中出現(xiàn)的音準(zhǔn)等問題進行校正。

3.混音?；煲羰菍⒍喾N音源的聲音、不同音色的聲音進行混合、處理和輸出的過程。數(shù)字化后的音樂信號，進行有選擇性的、可控制的進行疊加處理，可以實現(xiàn)不同的效果。集成混音模塊，針對民樂合奏的特點，利用所開發(fā)的混音軟件編程，在輸出信號中疊加其他樂器的音頻信號，實現(xiàn)民族樂器的合奏效果。

混音主要采用加法合成，即所得到的竹笛音頻信號，經(jīng)過采樣、量化等過程，轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，依據(jù)演奏者的需求和設(shè)置，系統(tǒng)將一定的音頻成分加入到原音頻中，實現(xiàn)混音。為產(chǎn)生不同的混音效果，設(shè)置參數(shù)ρi作為混音音頻在混音點i處的的強度系數(shù)，通過調(diào)節(jié)參數(shù)可以達到按需求設(shè)置各種音效的要求。

式（1）是正常情況下的混音公式?；煲暨^程中，系統(tǒng)根據(jù)音色庫中的樂器音色、演奏者混音設(shè)置，采用數(shù)字信號疊加方法，完成混音。

數(shù)字信號混音過程中，受限于數(shù)字量的表示方式，如16bit系統(tǒng)，最大的數(shù)字量是32768，因此，簡單的將信號疊加，有可能計算結(jié)果超出系統(tǒng)所能表示的最大值，造成信號失真，即當(dāng)混音后可能會發(fā)生數(shù)據(jù)溢出。在式（1）中增加一個可變的衰減因子，根據(jù)各種樂器的發(fā)聲特點選擇對應(yīng)的衰減參數(shù)，對出現(xiàn)溢出的音頻段進行衰減。這個衰減因子也就混入信號流的對應(yīng)樂器音頻強度的權(quán)重，為保證系統(tǒng)運行的速度，系統(tǒng)按照可能的失真程度，設(shè)置衰減階梯，進入衰減過程中，系統(tǒng)利用查表的方式，實現(xiàn)衰減因子隨著音頻數(shù)據(jù)的變化而變化。當(dāng)溢出時，衰減因子較小，使得溢出的數(shù)據(jù)在衰減后能夠處于臨界值以內(nèi)。

式（2）是在出現(xiàn)混音后失真的情況下，采用混音校正模式下的混音公式。

三、結(jié)語

利用現(xiàn)代電子科學(xué)技術(shù)使傳統(tǒng)竹笛電子化，賦予笛子優(yōu)秀的電聲性能，使其音色、音準(zhǔn)、音量、音域方便可調(diào)，便于后期處理，拓寬了演奏環(huán)境及使用范圍，演奏形式更加靈活多樣，音樂表現(xiàn)力更加豐富，使竹笛這件傳統(tǒng)的民族樂器換發(fā)出新的藝術(shù)魅力。

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