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

專業(yè)：計算機(jī)科學(xué)

項目類型：國外小組科研

開始時間：2025年01月18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(jī)科學(xué)軟件工程機(jī)器學(xué)習(xí)數(shù)字媒體編程語言推薦系統(tǒng)人機(jī)交互語音識別計算機(jī)音樂

地點：無

建議選修：Python數(shù)據(jù)處理及其數(shù)學(xué)原理

建議具備的基礎(chǔ)：計算機(jī)音樂、人工智能、計算機(jī)科學(xué)、人機(jī)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(jī)音樂是利用數(shù)字計算機(jī)和其他電子數(shù)據(jù)處理機(jī)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(jī)技音樂術(shù)允許索引特定的音樂流派或類型(如16世紀(jì)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(jī)作為創(chuàng)作工具時，作曲者通過編寫程序使計算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)對這些元素進(jìn)行篩選。輸出可以用傳統(tǒng)的儀器進(jìn)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(jī)。作曲家以數(shù)學(xué)函數(shù)形式輸入的音樂，被計算機(jī)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(jī)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(jī)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(kuò)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)行音頻的處理或轉(zhuǎn)換，產(chǎn)出音樂demo，在項目結(jié)束時進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jìn)度進(jìn)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