Компьютерная экспертиза певческого голоса

Рассмотрены вопросы объективного анализа свойств звуков певческого голоса и музыкальных инструментов. Приведены соответствующие образцы результатов, полученные с помощью разработанного авторами программного комплекса VOCA. Обсуждена возможность исследования интонационной мелодической трассы с примен...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2008
Автори:	Ананьев, А.Б., Ананьева, Е.А.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут гідромеханіки НАН України 2008
Назва видання:	Акустичний вісник
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79821
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Компьютерная экспертиза певческого голоса / А.Б. Ананьев, Е.А. Ананьева // Акустичний вісник — 2008. —Т. 11, № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-79821
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-798212015-04-06T03:02:13Z Компьютерная экспертиза певческого голоса Ананьев, А.Б. Ананьева, Е.А. Рассмотрены вопросы объективного анализа свойств звуков певческого голоса и музыкальных инструментов. Приведены соответствующие образцы результатов, полученные с помощью разработанного авторами программного комплекса VOCA. Обсуждена возможность исследования интонационной мелодической трассы с применением аналогичной технологии. Розглянутi питання об'єктивного аналiзу властивостей звукiв спiвочого голосу й музичних iнструментiв. Наведенi вiдповiднi зразки результатiв, одержанi за допомогою розробленого авторами програмного комплексу VOCA. Обговорено можливiсть дослiдження iнтонацiйної мелодичної траси iз застосуванням аналогiчної технологiї. The problems of the objective analysis of properties of the singing voice sounds are considered. The presented corresponding sample results have been obtained by VOCA program complex developed by the authors. The possibility of studying of the intonation melodic trace using the similar technique is discussed. 2008 Article Компьютерная экспертиза певческого голоса / А.Б. Ананьев, Е.А. Ананьева // Акустичний вісник — 2008. —Т. 11, № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 1028-7507 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79821 534.323 ru Акустичний вісник Інститут гідромеханіки НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Рассмотрены вопросы объективного анализа свойств звуков певческого голоса и музыкальных инструментов. Приведены соответствующие образцы результатов, полученные с помощью разработанного авторами программного комплекса VOCA. Обсуждена возможность исследования интонационной мелодической трассы с применением аналогичной технологии.
format	Article
author	Ананьев, А.Б. Ананьева, Е.А.
spellingShingle	Ананьев, А.Б. Ананьева, Е.А. Компьютерная экспертиза певческого голоса Акустичний вісник
author_facet	Ананьев, А.Б. Ананьева, Е.А.
author_sort	Ананьев, А.Б.
title	Компьютерная экспертиза певческого голоса
title_short	Компьютерная экспертиза певческого голоса
title_full	Компьютерная экспертиза певческого голоса
title_fullStr	Компьютерная экспертиза певческого голоса
title_full_unstemmed	Компьютерная экспертиза певческого голоса
title_sort	компьютерная экспертиза певческого голоса
publisher	Інститут гідромеханіки НАН України
publishDate	2008
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/79821
citation_txt	Компьютерная экспертиза певческого голоса / А.Б. Ананьев, Е.А. Ананьева // Акустичний вісник — 2008. —Т. 11, № 2. — С. 5-11. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
series	Акустичний вісник
work_keys_str_mv	AT ananʹevab kompʹûternaâékspertizapevčeskogogolosa AT ananʹevaea kompʹûternaâékspertizapevčeskogogolosa
first_indexed	2025-07-06T03:47:29Z
last_indexed	2025-07-06T03:47:29Z
_version_	1836867806687133696
fulltext	ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 УДК 534.323 КОМПЬЮТЕРНАЯ ЭКСПЕРТИЗА ПЕВЧЕСКОГО ГОЛОСА1 А. Б. А Н АН Ь ЕВ, Е. А. А Н А Н ЬЕ В А Национальный технический университет Украины “КПИ”, Киев Получено 15.11.2007 Рассмотрены вопросы объективного анализа свойств звуков певческого голоса и музыкальных инструментов. При- ведены соответствующие образцы результатов, полученные с помощью разработанного авторами программного ком- плекса VOCA. Обсуждена возможность исследования интонационной мелодической трассы с применением аналоги- чной технологии. Розглянутi питання об’єктивного аналiзу властивостей звукiв спiвочого голосу й музичних iнструментiв. Наведенi вiдповiднi зразки результатiв, одержанi за допомогою розробленого авторами програмного комплексу VOCA. Обго- ворено можливiсть дослiдження iнтонацiйної мелодичної траси iз застосуванням аналогiчної технологiї. The problems of the objective analysis of properties of the singing voice sounds are considered. The presented corresponding sample results have been obtained by VOCA program complex developed by the authors. The possibility of studying of the intonation melodic trace using the similary technique is discussed. ВВЕДЕНИЕ В работах [1, 2] рассмотрена возможность объе- ктивного анализа основополагающих свойств пев- ческого голоса с применением разработанной на- ми технологии, базирующейся на компьютерных средствах. Дальнейшее ее развитие привело к со- зданию программного продукта, получившего на- звание VOCA. Он препарирует музыкальный звук, расфильтровывая его на отдельные гармоники, с высокой точностью анализирует модуляционные характеристики каждой гармоники, может уда- лить из них модулирующие функции и собрать не- модулированный “остов” звука в сигнал, аналогич- ный исходному. Становится возможным детально проследить на трехмерной картине совместное по- ведение модуляционных функций гармоник и уви- деть в удобном ракурсе полную трехмерную кар- тину звука на плоскости время– частота. Наши работы углубляют и развивают исследо- вания “тонкой структуры” музыкального звука, к современным образцам которых можно отне- сти, например, публикации [3,4]. Острота интереса именно к модуляционным характеристикам звука, в особенности к модуляции его частоты, объясня- ется тем, что интонационное поведение частоты основного тона (и его гармоник) является важной характеристикой музыкального мастерства. В то же время, именно на этот параметр сложнее всего повлиять современными техническими средства- 1Доклад на акустическом симпозиуме КОНСОНАНС- 2007, 25–27 сентября 2007 г., Киев, Институт гидромехани- ки НАН Украины. По решению оргкомитета рекомендован к опубликованиюв качестве статьи в журнале “Акустичний вiсник”. ми, с помощью которых звукорежиссеры исправ- ляют дефекты исполнительства. 1. РЕЗУЛЬТАТЫ АНАЛИЗА ИНТОНАЦИ- ОННО СТАБИЛЬНОГО ЗВУКА Приведем данные, полученные в результате ана- лиза звука голоса одной из оперных певиц Украи- ны. На рис. 1 показаны (в порядке следования) шесть графиков. 1) Временная реализация звука, на которой на- несено его амплитудное вибрато, и амплиту- дный спектр, на котором сглаженная огибаю- щая показывает формантные области. 2) Временная зависимость первой гармоники му- зыкального звука и результаты расфильтров- ки функции, модулирующей частоту гармо- ники, на три частотных диапазона – наиниз- ший характеризует интонационную стабиль- ность звука, средний отображает поведение частотного вибрато, а наивысший содержит остаточное модуляционное колебание. Такие данные формируются для произвольного чис- ла гармоник, выбираемых экспертом, исходя из спектральной картины звука. 3) Так называемый “скелет” звука, который ото- бражает суммарное поведение во времени функций модуляции амплитуды и частоты всех отобранных экспертом гармоник. Кар- тина отображается на фоне спектрального и временного образов звука в целом. 4–6) Трехмерная частотно-временная картина спе- ктра звука в разных ракурсах. c© А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева, 2008 5 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 Графические документы сопровождаются коли- чественными данными, вычисленными с высокой для музыкальной акустики точностью. Приведенные на рис. 1 материалы в опреде- ленной степени позволяют объективно судить о вокальных данных певицы. Так, в звуке присут- ствует глубокое (размахом примерно в тон) и при этом ровное, “правильное” частотное вибрато. Его сопровождает синфазное небольшое амплитудное вибрато. Поскольку исполняется высокая нота, то нижняя и верхняя певческие форманты прак- тически слились, однако наличие выразительной верхней певческой форманты очевидно. В спектре звука заметно выделяются энергетические вкла- ды частотных областей 6÷8 кГц и в окрестности 11 кГц. Это делает тембр звук резковатым и прон- зительным, что неудивительно для столь высокой исполняемой ноты. В целом совокупность полу- ченных объективных характеристик звука позво- ляет предполагать высокую степень профессиона- лизма певицы, исполняющей этот звук. Разумеется, наш программный комплекс дает возможность получать подобные результаты, ха- рактеризующие звучание любых музыкальных ин- струментов. На рис. 2 собраны такие материа- лы для звука украинской национальной бандуры. Этот инструмент практически не изучен в специ- альной литературе и тщательное исследование его акустических характеристик представляет само- стоятельный интерес. Принято считать, что бандура родственна лю- тне. При этом сопоставление объективных хара- ктеристик звуков двух инструментов с помощью программы VOCA позволяет обсуждать имеющие- ся тонкие различия между этими инструментами. На рис. 3 показан “звуковой портрет” лютни, и чи- татель может самостоятельно судить о визуальном сходстве и различии тех или иных данных по срав- нению с рис. 2. Мы же заметим, что бандура де- монстрирует весьма высокую интонационную ста- бильность взятой ноты. Лютня почти не уступает ей в этом смысле, однако полый ее резонатор все же несколько размывает тон в сравнении с более тяжелым и плоским резонатором бандуры. Измерения фиксируют наличие в звучании украинской бандуры уникального для музыкаль- ных инструментов явления, иногда называемого тембровым вибрато. Оно заключается в система- тическом перераспределении энергии между сосе- дними низкочастотными гармониками и присуще практически только искусственно синтезирован- ным звукам. В данной статье мы не обсуждаем иллюстриру- емые музыкальные особенности – это уместно де- лать совместно с профессиональными музыканта- ми в специализированных изданиях. Однако отме- тим, что разработанный программный комплекс позволяет проводить весьма подробный и тонкий анализ интонационно стабильных музыкальных звуков. С его помощью можно судить о степе- ни выраженности полигармонической структуры звука, характере, параметрах и взаимной связи амплитудной и частотной модуляции различных гармоник, наличии и расположении формантных областей, особенностях спадания энергии гармо- ник во времени (что важно, например, для струн- ных щипковых музыкальных инструментов). Как показали испытания на тестовых сигналах, точ- ность определения указанных количественных па- раметров достаточно высока. Результаты такого анализа позволяют контролировать исполнитель- ское мастерство в процессе подготовки музыкан- тов, а также делать выводы экспертного характе- ра при сравнении музыкальных звуков от разных источников (исполнителей). 2. АНАЛИЗ МЕЛОДИЧЕСКОЙ ТРАССЫ В развитие обсуждаемой технологии нами ра- зработана программа точного трассирования ме- лодической линии изолированного музыкального звука (сольного голоса), что позволяет детально изучать особенности интонирования мелодии раз- ными музыкантами. На рис. 4 представлена весьма упрощенная структура программы трассирования (трейсера). Она разбивает анализируемый звук на отдельные временные участки (фреймы), оценивает частоту основного тона мелодии внутри фрейма, на этой основе выделяет фрагменты гильбертовой часто- тной трассы, адаптивно выбирая длину каждого фрагмента, а затем объединяет фрагменты трас- сы в единое целое – линию, отображающую пове- дение мелодии в терминах частоты или на нотной шкале. На рис. 5 показаны частотные трассы первых четырех нот ариозо Ленского (“Куда, куда, куда вы удалились. . . ”) на фоне временного образа сиг- налов в исполнении четырех вокалистов. Верти- кальная ось для мелодической трассы градуирова- на ступенями равномерно темперированной шка- лы (ля первой октавы – 440 Гц). Расстояние между сплошными линиями составляет полтона, штрихо- вые делят интервал на промежутки в 50 центов. По горизонтальной оси отложено время в секун- дах. Бледная часть мелодической трассы искаже- на оркестровым аккордом. Приведенные данные позволяют судить об осо- 6 А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 Р и с. 1 . Р ез ул ьт а т ы к о м п ь ю т ер н о го а н а л и за го л о са о п ер н о й п ев и ц ы с п о м о щ ь ю п р о гр а м м н о го к о м п л ек са V O C A А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева 7 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 Р и с. 2 . Р езул ьта т ы к о м п ь ю т ер н о го а н а л и за зв у ч а н и я у к р а и н ск о й б а н д у р ы с п о м о щ ь ю п р о гр а м м н о го к о м п л ек са V O C A 8 А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 Р и с. 3 . Р ез ул ьт а т ы к о м п ь ю т ер н о го а н а л и за зв у ч а н и я л ю т н и с п о м о щ ь ю п р о гр а м м н о го к о м п л ек са V O C A А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева 9 ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 (diff) (x1+x2)/2 x x . . - Рис. 4. Структура программы трассирования в комплексе VOCA Рис. 5. Частотные трассы первых четырех нот ариозо Ленского: а – в исполнении Ивана Козловского; б – в исполнении Владимира Лемешева; в – в исполнении Александра Пономарева; г – в исполнении Сергея Пенкина 10 А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева ISSN 1028 -7507 Акустичний вiсник. 2008. Том 11, N 2. С. 5 – 11 бенностях интонирования, присущих каждому певцу. Так, видно, что Иван Козловский несколь- ко более строго интонирует каждый звук, чем эк- спрессивный Владимир Лемешев. Александр По- номарев точно интонирует даже короткую ноту, что свидетельствует о высоком качестве его му- зыкального слуха. Манера пения Сергея Пенкина состоит в том, что он создает правильное слуховое ощущение за счет некоторой деформации интона- ционной картины в сочетании с особой, присущей ему, артикуляцией гласных звуков. Вновь, не обсуждая музыкально-эстетической стороны дела (а именно, что есть “хорошо”, и что “плохо” в пении), отметим, что получаемые трас- сы весьма подробно вырисовывают поведение ме- лодии и позволяют на этой основе в перспективе ставить вопрос о выработке объективных крите- риев качества интонационного исполнительства. 3. ОПЫТНАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРО- ГРАММНОГО КОМПЛЕКСА VOCA Программный комплекс VOCA был апробирован в процессе так называемого “двойного тестирова- ния” десяти молодых вокалистов, проведенного в мае 2007 г. в Киевском музыкальном училище име- ни Р. М. Глиэра совместно с Предметной комисси- ей “Музыкальные компьютерные технологии” это- го училища. В мероприятии в качестве экспертов приняли участие преподаватели вокала. Целью те- стирования, включающего в себя как компьютер- ную обработку записанных голосов, так и прото- колирование независимых субъективных мнений экспертов, являлся именно анализ возможности сопоставления этих двух принципиально разных оценок. Простое вокальное упражнение (ровная нота об- щей длительностью 7÷10 с, содержащая пример- но трехсекундный фрагмент вибрато) было запи- сано для последующего компьютерного анализа и одновременно прослушивалось пятью педагогами- вокалистами, которые независимо друг от дру- га фиксировали в протоколе оценку атаки зву- ка, силу голоса, интонационную стабильность но- ты, глубину, частоту и ровность вибрато, нали- чие шумов дыхания в голосе, тембровые свой- ства (их следовало выбирать из контрастных пар, например “объемный – плоский”, “яркий – тусклый”, “ровный – неустойчивый”, “волнующий – невыразительный” и т. д). Специфика проведенного экспериментального тестирования состоит в том, что оцениваемый вокальный звук изолирован от какого-либо му- зыкального контекста и таким образом не дает почвы для эмоциональных суждений, а наоборот, концентрирует внимание исключительно на во- кальных природных и приобретенных в процессе обучения свойствах певца. Это обусловило труд- ности как для молодых исполнителей, так и для экспертов, оценивающих их данные. Предварительный обзор результатов тестиро- вания показал значительные расхождения мне- ний квалифицированных педагогов-музыкантов в оценке исполнения изолированных нот. Объектив- ная обработка записанного материала отчетливо показывает как достоинства, так и голосовые про- блемы молодых вокалистов и может содейство- вать совершенствованию их мастерства. В настоя- щее время результаты тестирования подвергаются тщательному детальному изучению и обобщаются. ВЫВОДЫ Мы полагаем, что в целом разработанные про- граммные средства для объективного компьютер- ного анализа музыкальных звуков (в частности, певческих голосов) предоставляют возможность тестирования различного музыкального материа- ла с целью контроля и разностороннего изучения вокальной и инструментальной музыкальной де- ятельности. Достигнутая подробность и точность анализа позволяет на основе объективных мате- риалов делать выводы экспертного характера. На настоящем этапе целесообразно, по возможности, широкое привлечение профессиональных специа- листов в музыке и медицине (фониатров) для по- становки комплексных экспериментальных иссле- дований в области вокала. 1. Ананьєв А. Б., Ананьєва К. А., Дiдковський В. С., Луньова С. А. Вiбрато у спiвочому голосi // Акуст. вiсн.– 2004.– 7, N 1.– С. 3–18. 2. Ананьева Е. А., Ананьев А. Б. Компьютерный ана- лиз певческого голоса // Збiрник праць акусти- чного симпозiуму “Консонанс-2005”.– К.: IГМ НА- НУ, 2005.– С. 8–13. 3. Морозов В. П. Биофизические основы вокальной речи.– Л.: Наука, 1977.– 232 с. 4. Bretos J., Sundberg J. Measurements of vibrato parameters in long sustained crescendo notes as sung by ten sopranos // TMH-QPSR, KTH, St., Sweden.– 2002.– 43.– P. 37–44. А. Б. Ананьев, Е. А. Ананьева 11

Компьютерная экспертиза певческого голоса

Репозитарії

Схожі ресурси