3-1 第一講 MIDI簡介
主要內容
• 聲音本質與聽覺特性
• 聲音質量的度量
• 聲音信號數字化
• 音樂的基礎知識
• 電子音樂合成技術
• 電子樂器數字界面(MIDI)
聲音的本質
聲音的分類
• 波形聲音
• 語音 80-3400Hz
• 音樂
聲音的三要素
• 音調、音強、音色為聲音的三要素。
• 音強(響度)取決於聲音的幅度(分貝)。
• 音調取決於聲音的頻率。
• 音色是由混入基音的泛音所決定的。
聲音的聽覺特性
• 人的耳朵對聲音強度的回應成對數形式
• 聲音的方向性
• 聲音的掩蔽特性(時域掩蔽、頻域掩蔽、MP3)
聲音質量的度量
• 聲音的質量與聲音的帶寬有關,一般來說頻率範圍越寬,聲音質量也就越高。
聲音信號數字化
• 聲音信號是典型的連續信號,不僅在時間上是連續的,而且在幅度上也是連續的。
• 聲音進入計算機的第一步就是數字化,數字化實際上就是采樣和量化。
聲音信號數字化
• 採樣(sampling)︰將聲音信號在時間上離散化,即每隔相等的一段時間抽取一個信號樣本。
聲音信號數字化
• 量化(quantization)︰將連續的信號幅度離散化。如果幅度的劃分是等間隔的,稱為線性量化,否則為非線性量化。
聲音信號數字化
• 采樣頻率
• 奈奎斯特理論指出︰采樣頻率不應低於聲音信號最高頻率的兩倍,這樣就能把以數字表達的聲音還原成原來的聲音,稱為無損數字化。
• fs >= 2fmax
• 話音信號最高頻率約為3.4kHz,所以採樣頻率取為8kHz。
聲音信號數字化
• 采樣精度: 每個聲音樣本的數字化位數反映了聲音波形幅度的采樣精度。
音樂
• 中國音樂起初是與巫術和宗教活動聯繫在一起的,舜作¡§韶¡¨、禹作¡§大夏¡¨、武王作¡§大武¡¨,¡§樂¡¨被孔夫子列為¡§六藝¡¨之一 。後來,音樂從宗教中漸漸脫離出來,成為一種獨立的藝術。
• 以小提琴為例,當它的A弦振動時,並不僅僅是整根弦在振動,這根弦的二分之一、三分之一、四分之一、五分之一¡K¡K處都在振動著。於是,整根弦的振動產生了最主要的頻率,我們稱之為基音,而弦長的二分之一、三分之一、四分之一等處的振動則產生了一些次要的頻率,我們稱之為泛音。
• 如果一個物體振動所發出的泛音為基音的整數倍,這個音就會具有清晰可辨的音高,我們稱之為樂音,如鋼琴,小提琴等發出的都是樂音;如果泛音是基音的非整數倍,這個音就不具備清晰可辨的音高,我們稱之為噪音,如汽車發動機、計算機風扇等發出的都是噪音。
音樂的四要素
• 音高︰由基音的頻率決定。即¡§Do¡¨¡§Re¡¨¡§Mi¡¨等音符。
• 響度︰由聲波的振幅決定。
• 音色︰由基音與泛音的比例、泛音的分佈、泛音隨時間的衰減變化決定。不同發音源(樂器)的材質、形狀不同,其泛音的排列組合也不同,也就構成了這一物體特殊的音色。
• 時值︰樂音振動的持續時間,即節奏。
電子音樂合成
• 使用電子元器件(計算機)生成音樂的技術稱為電子音樂合成。電子音樂合成器又稱為¡§魔音琴¡¨。
• 電子音樂合成方法分為兩大類︰
頻率調製(FM)合成法
• 數字式頻率調製合成法,簡稱為FM合成法。
• FM電子合成器先由震盪器產生一個載波作為基音,然後再產生若干個調製波帶著許多泛音加在載波之上,您可以對這個組合加以任意調整,然後加上典型的聲音包絡線(ADSR),再透過數控濾波器和數控放大器送往數字/類比轉換器,從而形成最後的音響。
• 由於一個物體不可能總是一成不變的振動,所以它的頻率和振幅都會隨著時間的改變而改變,並最終趨於靜止。我們把一聲音的發展過程分為四個階段,分別是觸發、衰減、保持和消失。這四個階段我們統稱為¡§包絡¡¨ 。包絡的發生時間,也決定了一個樂音的時值。
頻率調製(FM)合成法
樂音樣本合成法
• 樂音樣本合成法是把真實樂器發出的聲音以數字的形式記錄下來,播放時再加以調整、修飾和放大,生成各種音階的音符。
• 樂音樣本通常放在ROM晶片上,播放時以查表的模式給出,所以這種合成器又叫做波表(wave table)合成器。
樂音樣本合成法
Wavetable合成器的衡量標準
軟體波表與DLS
• 軟體波表,故名思義就是用軟體來類比硬體波表合成器,它的原理跟硬體波表完全一樣,只不過硬波表是把樂器的波形存放到ROM裡,在需要的時候直接調用;而軟波表是把樂器的波形存到硬碟上的某一個檔案裡,在需要的時候透過CPU運算調用。所以,軟波表會佔用比較多的CPU資源。著名的軟波表有YAMAHA公司的S-YXG系列和ROLAND公司的VSC系列,還有韓國COWON公司的JET-MIDI。
• 由於硬波表價格難以令大眾接受並且不易升級,於是就有了價格便宜的DLS(Downloadable Sound Modules)波表合成技術,這是個介於硬波表和軟波表之間的東西。雖然它能把波表存儲在硬碟上,使用時再調入內存然後透過聲卡上的專用音效晶片來處理。
電子樂器數字界面(MIDI)
• 電子樂器數字界面(musical instrument digital interface, MIDI)是用於在音樂合成器、電子樂器、音序器和計算機之間交換音樂訊息的一種標準協議。從80年代初問世至今,MIDI經歷了長時間的發展,現已成為電腦音樂的代名詞。
電子樂器數字界面(MIDI)
• MIDI實質上是由MIDI控制單元(或MIDI檔案)產生的指示電子音樂合成器要做什麼、怎么做(如演奏某個音符、加大音量、生成音響效果)的一套標準指令。MIDI不是聲音信號,在MIDI電纜上傳送的不是聲音,而是動作指令。
電子樂器數字界面(MIDI)
• 由於MIDI只是記錄音樂訊息的數字代碼,所以生成的檔案比較小,便於傳播,也便於編輯修改 。
• MIDI音樂常作為背景音樂。
• 與Mp3、Wav等音頻格式不同的是MIDI的播放質量很大程度上取決於硬體或軟體的音源環境,也就是說同樣的MIDI檔案在不同的電腦上可能有非常明顯的效果差別,究其原因是因為它們調用的波表音色庫不一樣 。
MIDI的物理界面標準 ,MIDI設備的連接 ,MIDI的通道概念
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"God forbid that I should glory, save in the cross of our Lord Jesus Christ, by whom the world is crucified unto me, and I unto the world."(Gal. 6:14)
THEY were living to themselves; self with its hopes, and promises and dreams, still had hold of them; but the Lord began to fulfill their prayers. They had asked for contrition, and had surrendered for it to be given them at any cost, and He sent them sorrow; they had asked for purity, and He sent them thrilling anguish; they had asked to be meek, and He had broken their hearts; they had asked to be dead to the world, and He slew all their living hopes; they had asked to be made like unto Him, and He placed them in the furnace, sitting by "as a refiner and purifier of silver," until they should reflect His image; they had asked to lay hold of His cross, and when He had reached it to them it lacerated their hands.
They had asked they knew not what, nor how, but He had taken them at their word, and granted them all their petitions. They were hardly willing to follow Him so far, or to draw so night to Him. They had upon them an awe and fear, as Jacob at Bethel, or Eliphaz in the night visions, or as the apostles when they thought that they had seen a spirit, and knew not that it was Jesus. They could almost pray Him to depart from them, or to hide His awfulness. They found it easier to obey than to suffer, to do than to give up, to bear the cross than to hang upon it. But they cannot to back, for they have come too near the unseen cross, and its virtues have pierced too deeply within them. He is fulfilling to them His promise, "And I, if I be lifted up from the earth, will draw all men unto me" (John 12:32).
But now at last their turn has come. Before, they had only heard of the mystery, but now they feel it. He has fastened on them His look of love, as He did on Mary and Peter, and they can but choose to follow.
Little by little, from time to time, by fitting gleams, the mystery of His cross shines out upon them. They behold Him lifted up, they gaze on the glory which rays from the wounds of His holy passion; and as they gaze they advance, and are changed into His likeness, and His name shines out throught them, for He dwells in them. They live alone with Him above, in unspeakable fellowship; willing to lack what others own (and what they might have had), and to be unlike all, so that they are only like Him.
Such, are they in all ages, "who follow the Lamb whithersoever he goeth."
Had they chosen for themselves, or their friends chosen for them, they would have chosen otherwise. They would have been brighter here, but less glorious in His Kingdom. They would have had Lot's portion, not Abraham's. If they had halted anywhere-if God had taken off His hand and let them stray back-what would they not have lost? What forfeits in the resurrection?
But He stayed them up, even against themselves. Many a time their foot had well night slipped; but He in mercy held them up. Now, even in this life, they know that all He did was done well. It was good to suffer here, that they might reign hereafter; to bear the cross below, for they shall wear the crown above; and that not their will but His was done on them and in them.
-Anonymous.
基督曾說過:「我心柔和謙卑,你們當學我的樣式,這樣你們心裏就必得享安息。」這兒有雙重的真理,有忍耐、溫柔、謙卑和與神和好的美德,這與傚法基督或信靠祂有相同的意義;同時因著你有這些美德,可以完全脫離亞當墮落的本性而有信靠主高尚的行為。
連帶而有的福份,是因著脫離罪惡和對基督初步信仰、期望,受基督忍耐、溫柔、謙卑和與神和好的靈引導並管理;當你具有這些德性,你的生命就有目的,是真理和生命的基督才會在你裏面,你不再掌權,而是基督在你裏面活著。除非你願在忍耐、溫柔、謙卑和與神和好裏治死老我,否則神聖愛的靈,因無立足之地而不能在你裏面產生;而當你又為不忍耐、驕傲所困擾之際,馬上完全捨己,求神施恩幫助。當你遇到難處就促使與神親近,最能使你忍耐接受神的幫助,我們對神有多少信心和期望就可得多少的啟示。
「這些雖然很簡短,但是真正確的教義,使我們因賜下的救恩而真正完全順服神的啟示下,也真正宣告承認三而一的真神。」現在願你有個思想:完全將我的心靈獻上,單單尋求救恩,直接藉著溫柔、謙卑、忍耐和與神和好的力量,使我的生命有屬天的德性。
「並且要作這更大的事,因為我往父那裡去。」約翰福音十四章12節
祈禱不是叫我們適於那偉大的工作;祈禱本身就是偉大的工作。我們以為祈禱,是叫我們得到較高的能力,去應付神的工作。但按照耶穌基督的眼光看,祈禱是我本已救贖的奇蹟,藉著神的能力,同時也是別人救贖的奇蹟。結果子之方法,是祈禱,但須記取的,這種祈禱是建立在救贖的痛苦,不是建立於我的痛苦。一個小孩能獲得祈禱的答覆,一個聰明人反而得不著。
你無論在那裡祈禱總是一種戰爭。不管神製造環境的方法怎樣,本分就是祈禱。切不可如此作想──「我所在的地方,不見得有用;」因為你不在的地方,你必沒有有用。無論神安排你在那裡,祈禱,常常向祂祈禱。「你們若奉我的名求甚麼,我必成就。」(約十四13)我們不肯祈禱,我們得不著奮興,就不肯祈禱,那就是靈性自私的極度形態。我們要依照神的指導而勞動,但祂指導我們的是祈禱,「所以你們當求莊稼的主,打發工人出去,收祂的莊稼。
通常的工人對於工作,是沒有興奮的,但是成功通常是工作勞作出來的;同樣基督的概念,沒有那些勞苦的聖徒是不會發現的。你慇勤祈禱,從神的立場看,是無時不發生效果的。當帕子揭開,一種說不出的驚奇必然發現,你可以看出你是慣於接受耶穌基督的命令的,已經為祂收穫了不少的靈魂。
「……亞伯拉罕信神……」羅馬書四章3節
亞伯拉罕的信心是向著神本身的,他認識帶領他的神,所以他對神有絕對的信心。
亞伯拉罕一生的秘訣在於他與神的友誼。他所認識的神是一位偉大、良善、信實的朋友。無怪乎他能聽神的話,從他自身所愛的本家本族出來,走向一條未知的道路。
除了信靠神的話語,我們是否已學會把自己全然交給神呢?神有無限的愛及力量,祂是與我們立約的主並永遠的好朋友。
經上告訴我們,亞伯拉罕因著信心而榮耀了神。最能榮耀神的辦法,乃是讓世人看見神是誰,以及祂的大能力。神並不希望藉著我們所能做的事,讓世人知道祂能做什麼;神也不用那些有乖謬性格的器皿。相反的,祂一直在找尋那些謙卑的人,並用這些人在世世代代中榮耀祂。