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计算机上音乐技术的研究与应用随着计算机语音技术和互联网技术的飞速发展得到了前所未有的进步。歌声合成对于人机交互、音乐教学、音乐创作、娱乐等领域有着广阔的发展空间和应用价值。目前国外对歌声合成已有初步的应用,但是基于普通话的歌声合成系统的研究还远远不够,音乐爱好者的增加对音乐创作等工具有迫切需求。歌声合成不同于语音合成,它更追求自然的歌唱声音,而不是像朗读课文一样的字字分明、字字清晰的效果。因此让计算机通过一定的算法合成出音高、音长、音色、音质都近似真人的歌声,有一定的挑战。
本文以语音合成技术的研究为基础,建立了一个基于语料库的歌声合成系统,用户输入歌词信息和简单的音高、音长等乐谱信息让计算机模拟人的歌唱声音,使合成的声音尽可能逼近自然、真实的歌唱效果。在开展基于语料库的普通话歌声合成技术的研究中,本文主要的成果和创新有:
首先,本文提出一种基于MIDI分析提取乐谱信息的新方法,从而避免了用户手工输入旋律信息,减少了输入的错误。提出了MIDI预处理、主音轨旋律特征提取、音高音长转换等方案,从而获取有效的乐谱信息。
其次,本文在构建单音节语料库和部分歌声的基础上,实现了音节特征预处理,提出了一种对音节有声区/无声区区分的算法及辅音元音的分割算法,以十二平均律分析为基础,用重采样的方法进行音高调整,采用基于基音周期检测算法扩展音长,采然后用平滑技术实现单音节语料调整后的串接合成。
最后,本文设计开发了系统交互界面,用户可以方便的通过输入歌词、音高、音长信息或通过MIDI分析自动生成乐谱信息进行歌曲的合成,在系统实现后开展了相关的实验,对合成的歌声进行了MOS评估,评测结果表明,歌声合成的效果是比较理想的。
本研究丰富了歌声合成体系,对歌声合成技术提供了新的方法,同时为计算机音乐技术、人机交互技术的应用与研究提供了支持,为其他相关研究提供了参考。