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4-9 第一講 MIDI簡介

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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荒漠甘泉五合一

08月21日荒漠甘泉五合一 信望愛網站◎程式設計:黃哲輝牧師
  • 你進站: 2025年08月21日
  • 時間是: 04時14分33秒PM
  • 中文荒漠甘泉 每日靈修
    八月廿一日

    「祂又領我到寬闊之處,祂救拔我,因祂喜悅我。」詩篇十八篇19節

    這「寬闊之處」究竟是甚麼呢?這不是別的,乃是神自己─一切生命河流的歸宿。神實在是一個寬闊之處。大衛被領到寬闊之處,是先經過羞恥和侮辱的。
              ─蓋恩夫人

    「我如鷹將你們背在翅膀上,帶來歸我。」(出十九章4節)

    我畏懼把船開到如怒如狂的波浪裏,
    我問主:
    「我這小舟將被潮水帶往何方,
    是否要到翻騰的大海」?
    主回答說:
    「帶來到我身旁」。

    我站在敞的墓穴之旁,
    憂心如焚,
    痛苦的靈魂向神發出哀號:
    「我主的這條苦路通往何方」?
    祂說:
    「這是歸我之道」。
    我願為靈魂的解放而努力,
    可是一受挫,
    我不明白其中奧秘,
    直到祂說:
    「我是你的一切;
     我喚你歸向真神」。

    自從我到了祂的心中,
    我的幸福非言語所可形容,
    昔日的留戀都成虛幻;
      我被帶入祂的心中。
              ─選


  • 英文荒漠甘泉 每日靈修
    August 21

    "He brought me forth also into a large place; he delivered me; because he delighted in me." (Psa. 18:19.)

     AND what is this "large place?" What can it be but God Himself, that infinite Being in whom all other beings and all other streams of life terminate? God is a large place indeed. And it was through humiliation, through abasement, through nothingness that David was brought into it.
              ─Madame Guyon.

    "I bare you on eagle's wings, and brought you unto myself."(Exod. 19:4.)

    Fearing to launcn on "full surrender's" tide.
    I asked the Lord where would its waters glide
    My little bark, "To troubled seas I dread?"
    "Unto Myself," He said.

    Weeping beside an open grave I stood,
    In bitterness of soul I cried to God:
    "Where leads this path of sorrow that I tread?"
    "Unto Myself," He said.

    Striving for souls, I loved the work too well;
    Then disappointments came; I could not tell
    The reason, till He said, "I am thine all;
    Unto Myself I call."

    Unto Himself! No earthly tongue can tell
    The bliss I find, since in His heart I dwell;
    The things that charmed me once seen all as naught;
    Unto Himself I'm brought.
              ─Selected


  • 永活之泉 每日靈修
    八月廿一日 基督與祂釘十字架

    「我曾定了主意,在你們中間不知道別的,只知道耶穌基督並祂釘十字架,我講的道是用聖靈大能的明證。」哥林多前書二章2、4節

    這節經文很清楚指出保羅傳福音的目的,使人知道耶穌基督並祂釘十字架。但這有很深遠的思想,這話的目的說出釘十字架的基督,不僅是祂講道的內容,也是祂以聖靈及生命證明的事實,哥林多後書十三章8節也說到:「基督因軟弱被釘十字架上,卻因神的大能仍然活著,我們也是這樣同祂軟弱,但因神向你們所顯的大能,也必與祂同活。」他整個職事和談話,都以基督的樣式為中心——因軟弱被釘在十字架上,因神的大能卻仍然活著。

    在今天經文的前面(一18)保羅這樣寫道:「十字架的道理在那滅亡的人為愚拙,在我們得救的人卻為神的大能。」這不僅是他所傳的道理,也是謙卑與釘十字架的基督同弱者所有的性情和舉止品行,他也證明自己與十字架及其羞恥同弱,而基督整個生命都在尋求像釘十字架耶穌的靈;這而第二章3節他也說道:「我在你們那裏又軟弱,又懼怕,又甚戰兢。」

    根據這點他說了極強的話:「基督差遣我……,乃是為傳福音,並不用智慧的言語,免得基督的十字架落了空。」(一17)「我講的道不是用智慧委婉的言語,乃是用聖靈和大能的明證。」(二4)在此可說明我們傳福音為什麼只有如此少神大能的明證?從人間學習及口才所傳釘十字架基督的主題,自然無法與超自然神聖大能釘十字架基督相比。

    神要幫助我們每位傳道人和信徒明白:我們要像教會所擺出的標記一樣——除了耶穌基督並祂十字架,沒有別的。

  • 中文屬天日子 每日靈修
    八月廿一日 人所不注意的貢獻

    「虛心的人有福了。」馬太福音五章3節

    照我們的標準看,新約所注意的事,似乎是無關鴻旨的。「虛心的人有福了」,照原文是貧民有福了,貧民多極了,普遍極了!最易引起我們注意的,是堅強的意志,優美的品性。「為基督決志」一語,是我們常常聽見的。可惜這不是我們的主所喜歡聽的話。祂絕不要我們為祂決志,卻是要我們歸服,決志與歸服是絕對不同的事。耶穌基督天國的基礎,是建在愛平常事物的心的上面。我蒙福正是因為我貧窮。如果我知道我沒有堅強的意志,沒有高尚的性質,那不要緊,耶穌就要說──你是有福的,因為經過了這種貧窮,才能進入天國。我不能像一個好男女進天國,只能像一個完全的貧民才得進去。

    那真正表揚神的愛之性質者,總是出於無意的。有意識的感力是自大的,非基督化的。如果我說,「我不知我有無用處,」我立刻就失去了與主的接觸。「信我的人,從他腹中要流出活水的江河來。」(約七38)如果我考察流出來的東西,我就失去了與主的接觸。

    最感動我們的,是那一種人呢?不是那些常想到自己是感動我們的人,卻是那些絕沒有想到感動我們的人。在基督徒的生活裡,全無有為而為的有意行動,如果有所為,那與基督接觸所生的愛就馬上消滅了。我們常是知道耶穌甚麼時候在工作,因為祂在常人所不注意的事上發生興趣。

  • 中文上海嗎哪 每日靈修
    八月廿一日

    「……不要因這大軍恐懼……因為勝敗不在乎你們,乃在乎神。」歷代志下廿章15節

    得勝的秘訣在於把所有的戰役都視為神的。再說,勝敗本來就在乎神,我們根本不必爭戰。但是如果我們計算我們的危險、責任,立刻就會被恐懼分散了我們的心。相反的,如果我們知道神必定會像照顧祂的產業、祂的代表那樣地看顧我們,我們就會感到無限的放心、安全。

    假使我派我的雇工出一趟遠門,我就必須負責他的一切花費,並且保護他的安全。神比我們信實,想必更會為我們負責到底。如果我們屬於主,而且把生命、家庭,以及一切所有都交在祂的手中,祂絕對會照顧我們。

    就像一個牧人的興趣,乃在於把他的羊養得肥肥壯壯的、照顧得服服貼貼,使人禁不住讚賞一樣。神對我們這屬於祂的靈魂體,也深具同樣的興趣。

    「感謝神!常帥領我們在基督裡誇勝……」。(林後二14)

    興起,興起為耶穌,
    當靠祂剛強站穩;
    因肉體的私慾將拖垮你,
    千萬不要依恃你自己。