03｜如何分析与处理音乐信号？
冯建元
你好，我是建元。
上节课我们讲了语音信号分析的基础知识和方法，那么在常见的音频信号类型中，还有一种是音乐信号，这节课我们就一起来聊聊它。音乐信号受乐理、乐器发音规律、心理感知等因素的影响，与语音信号在分析和处理方法上不尽相同。而且音乐层面的分析涉及的知识领域比较多，知识容易发散。所以这节课我们会先介绍一些音乐信号的基本概念，然后从我们实时音频互动中，音乐场景遇到的案例出发，带你看看这些问题背后的原理和解决方法。
音乐信号中的基础概念
我们先来看看音乐信号中的一些基础概念。这里主要介绍一下常见乐器的发音原理，什么是速度和节拍，以及什么是音调和调式。
常见的乐器种类和发音原理
你还记得语音信号分析中，人的发音原理吗？音乐信号中除了人声歌唱的部分外，主要是乐器的声音，那么乐器是如何发音的，它们有什么规律吗？我们结合常见的乐器种类一起看下。
日常中常见的乐器主要有三种：打击乐器、弦乐器和管乐器。
第一种，打击乐器，比如我们常说的“敲锣打鼓”。这类乐器的发音主要是依靠打击振动。比如，鼓在鼓皮绷紧的状态下，受外力振动。振动的速度越快、力量越大、振幅越大，发出的声音就会越响亮。
打击乐器，比如鼓的音调，取决于鼓的尺寸、鼓皮的材质等。一个鼓经过调音，比如调节鼓皮的松紧程度后音调就固定了，所以如果需要同时演奏不同的音调就需要一组鼓，比如图 1 中的架子鼓。
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音乐信号分析与处理是一个复杂而有趣的领域，涉及乐器发音原理、速度和节拍、音调和调式等基本概念。本文通过详细解释音调和调式，展示了音乐信号中的音高和音乐调性。两个案例分析展示了如何将音乐知识应用于解决实际问题，包括解决采集设备不支持低频声音采集和调节伴奏音调以匹配歌手音调的问题。这为进一步深入音乐信号分析和处理提供了基础。文章还介绍了音乐中的乐器分类和发声原理，以及音乐信号分析时需要注意的问题，如采集设备和音频编/解码器的选择，以及降噪、回声消除等音频环节可能带来的影响。最后，提出了思考题，引发读者对音乐信号分析与处理的思考和讨论。整体而言，本文为对音乐信号感兴趣的读者提供了深入了解和探讨的机会。
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功夫熊猫二胡，唢呐，不知道是不是作者回复: 唢呐可以入选，原因其实在于音调过高
2021-12-211- Geek_c32e72这个公式什么意思，开2/12根？
作者回复: 这个是2/12、1/12是指数的意思，代表2的多少方
2021-11-29 
管弦某歌手的电音效果，应该是人声模拟不出来的。这种电音效果应该是算法合成的吧。作者回复: 哈哈，电音效果可以让人发出如机器般精准的音调，确实正常人很难做到。
2021-11-262
springXu比起上节课，乐理部分似乎少了数学分析的举例，直觉的多一些。用直觉回答问题，貌似鼓声和小提琴人声难模仿。作者回复: 直觉对了一半，鼓声是B-box常见的发音哦，而小提琴比较难模仿因为音调比较高。
2021-11-26
科富低音鼓这个案例特别好，如果对频率范围不清楚，从软件上去分析就丢沟了去了2021-11-265
Dom管乐器应该是离人声比较远的，所以这类的乐器比较难以模仿。同时，关于钢琴每个键的对应频率可以参考https://en.wikipedia.org/wiki/Piano_key_frequencies2021-12-312
pencilCoollibrosa 已经玩起来了 ，等着老师 下一集2021-11-281- Geek1363管类乐器，最初出名的感觉就是唢呐了2021-12-14
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