計算機科學(xué)專題：用算法創(chuàng)作樂曲 基于計算機音樂技術(shù)的音頻理解與生成

專業(yè)：計算機科學(xué)

項目類型：國外小組科研

開始時間：2024年07月06日

是否可加論文：是

項目周期：7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí)

語言：英文

有無剩余名額：名額充足

建議學(xué)生年級：大學(xué)生 高中生

是否必需面試：否

適合專業(yè)：計算機科學(xué)軟件工程機器學(xué)習(xí)數(shù)字媒體編程語言推薦系統(tǒng)人機交互語音識別計算機音樂

地點：無

建議選修：Python編程與數(shù)據(jù)處理

建議具備的基礎(chǔ)：計算機音樂、人工智能、計算機科學(xué)、人機交互、數(shù)字媒體等專業(yè)或希望修讀上述專業(yè)的學(xué)生； 學(xué)生無需音樂基礎(chǔ)、但需要至少掌握一門編程語言；

產(chǎn)出：7周在線小組科研學(xué)習(xí)+5周不限時論文指導(dǎo)學(xué)習(xí) 共125課時 項目報告 優(yōu)秀學(xué)員獲主導(dǎo)師Reference Letter EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表指導(dǎo)（可用于申請） 結(jié)業(yè)證書 成績單

項目背景：計算機音樂是利用數(shù)字計算機和其他電子數(shù)據(jù)處理機器的音樂，發(fā)展于1948年，應(yīng)用于音樂作曲和音樂研究。計算機技音樂術(shù)允許索引特定的音樂流派或類型(如16世紀的意大利音樂或某個作曲家的作品)，并被證明在風(fēng)格、音調(diào)和和聲結(jié)構(gòu)的分析和作曲過程中是有用的。在使用計算機作為創(chuàng)作工具時，作曲者通過編寫程序使計算機產(chǎn)生音高、節(jié)奏、音色和其他音樂元素，并通過作曲者選擇的標準對這些元素進行篩選。輸出可以用傳統(tǒng)的儀器進行轉(zhuǎn)錄，也可以輸入另一種設(shè)備轉(zhuǎn)換成聲音。1963年，在貝爾電話實驗室，馬克斯·弗農(nóng)·馬修斯和他的同事們設(shè)計了一臺能夠直接合成聲音的計算機。作曲家以數(shù)學(xué)函數(shù)形式輸入的音樂，被計算機轉(zhuǎn)換成合成的音樂聲音，這些聲音以數(shù)字形式存儲，可以隨意播放。由于機器靈活而精確，它可以產(chǎn)生各種各樣的音樂應(yīng)用。盡管計算機可以通過編程產(chǎn)生傳統(tǒng)風(fēng)格和器樂色彩的音樂，但它對作曲家的主要吸引力一直在于它能夠擴展以前可用的音樂元素的范圍，如音色和音高，以及它所創(chuàng)造的音樂形式的新方法。近年來，隨著人工智能技術(shù)及短視頻平臺的迅猛發(fā)展，計算機音樂技術(shù)已經(jīng)作為主要生產(chǎn)工具，頻繁出現(xiàn)在BGM及伴奏生成、基于不同角色情感的配樂自動匹配等應(yīng)用場景中。

項目介紹：導(dǎo)師將首先介紹計算機音樂這一新興學(xué)科的發(fā)展現(xiàn)狀及其產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)實生活運用、而后導(dǎo)師將介紹不同作用的多種計算機音樂算法，這將包括Nyquist編程語言的理論與實操、數(shù)字音頻信號處理等技術(shù)。學(xué)生將根據(jù)個人對音樂種類及算法方向的喜好，在導(dǎo)師的建議下，自選個性化參考課題，進行音頻的處理或轉(zhuǎn)換，產(chǎn)出音樂demo，在項目結(jié)束時進行成果展示。
個性化參考課題：
用圓周率的數(shù)字作曲
對Steve Reich的“Piano Phase”做一個變奏曲
制作一首每一種樂器都有不同節(jié)奏的曲子
讓樂器改變節(jié)奏來發(fā)散和收斂
每八度用19個音調(diào)而不是12個
創(chuàng)作一首比任何人演奏都要快的曲子
隨機結(jié)合環(huán)境聲音構(gòu)建聲景
為任何旋律構(gòu)建一個自動和聲器
制作并演奏合成琵琶或其他中國樂器
制作并使用帶有自然顫音的合成樂器
制作一個可以表演不同情緒旋律的程序

項目大綱：計算機音樂原理 Introduction: How Do Computers Make Sound? 音樂的不同模塊及其對應(yīng)處理方法 Unit Generators: Building Blocks for Sound 基于Nyquist的計算機音樂算法 More Nyquist Including Score Representation 算法作曲 Algorithmic Composition 學(xué)術(shù)研討1：教授與各組學(xué)生探討并評估個性化研究課題可行性，幫助學(xué)生明晰后續(xù)科研思路 Final Project Preparation Session I 學(xué)術(shù)研討2：學(xué)生將在本周課前完成程序設(shè)計原型（prototype）及偽代碼（Pseudocode），教授將根據(jù)各組進度進行個性化指導(dǎo)，確保學(xué)生優(yōu)質(zhì)的終期課題產(chǎn)出 Final Project Preparation Session II 項目成果展示 Final Presentation