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。與現代迅速發展的電聲樂器的相比較，傳統竹笛在應用場合、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構以及技術實現方式進行研究探討，為實現傳統竹笛電聲化提供經驗。

關鍵詞：竹笛；電聲化；多功能

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

受發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，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樂曲特色、觀眾多少、演出場地大小等隨意調整音量、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、電聲笛子形制結構

為了最大程度上保留竹笛的原有特色，本文的數字化電聲笛子是在傳統竹笛本體上加以改造，保證演奏方法與傳統竹笛一致，便于學習演奏。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、帶屏幕的音色與音調調節系統、音色庫、外部音色控制系統、數字化信號傳輸接口。

二、電聲笛子技術實現方式

1.聲音采集。電聲笛子的聲音采集需要對傳統竹笛進行適當的改造。在笛膜孔下方、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。在拾音器與腔壁之間的空隙處注入竹粉和膠體，保持竹笛腔壁結構完整和密封性，降低拾音器的振動所產生的噪音，提高拾取的聲音的質量。將聲音采集和音效修正系統安置于笛頭空間內（笛頭空間不屬于發音腔體），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量，在笛頭音效修正系統中集成數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.調音與音色合成。為了發揮電子技術的優勢，在笛身上安裝音色音調調節與混音模塊。模塊帶有屏幕，并且利用現代數字電子技術，實現音色、音調可調。調節模塊利用聲音處理芯片等現代數字信號處理方法，在竹笛的聲音信號傳送到外部音響前調節聲音信號的頻率，從而調節竹笛所輸出的音色和音調。在模塊中集成不同樂器的音色庫，通過選擇、調節操作，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音調，音色與音調調節模塊根據演奏者的設置，實現對拾音器采集的音頻信號智能動態調節，最終的輸出信號由音色與音調調節模塊完成。演奏者所演奏出的音調，在屏幕上得以顯示，并且存儲在音頻存儲系統中，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，本系統也對演奏過程中出現的音準等問題進行校正。

3.混音。混音是將多種音源的聲音、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，經過采樣、量化等過程，轉變成數字信號，依據演奏者的需求和設置，系統將一定的音頻成分加入到原音頻中，實現混音。為產生不同的混音效果，設置參數ρi作為混音音頻在混音點i處的的強度系數，通過調節參數可以達到按需求設置各種音效的要求。

式（1）是正常情況下的混音公式。混音過程中，系統根據音色庫中的樂器音色、演奏者混音設置，采用數字信號疊加方法，完成混音。

數字信號混音過程中，受限于數字量的表示方式，如16bit系統，最大的數字量是32768，因此，簡單的將信號疊加，有可能計算結果超出系統所能表示的最大值，造成信號失真，即當混音后可能會發生數據溢出。在式（1）中增加一個可變的衰減因子，根據各種樂器的發聲特點選擇對應的衰減參數，對出現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樂器音頻強度的權重，為保證系統運行的速度，系統按照可能的失真程度，設置衰減階梯，進入衰減過程中，系統利用查表的方式，實現衰減因子隨著音頻數據的變化而變化。當溢出時，衰減因子較小，使得溢出的數據在衰減后能夠處于臨界值以內。

式（2）是在出現混音后失真的情況下，采用混音校正模式下的混音公式。

三、結語

利用現代電子科學技術使傳統竹笛電子化，賦予笛子優秀的電聲性能，使其音色、音準、音量、音域方便可調，便于后期處理，拓寬了演奏環境及使用范圍，演奏形式更加靈活多樣，音樂表現力更加豐富，使竹笛這件傳統的民族樂器換發出新的藝術魅力。

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