一种基于中国古代律学的音律计算发声显示方法及系统

技术领域

本发明属于音乐高等教育技术及文化传播科普领域，具体而言，涉及一种基于中国古代律学的音律计算发声显示方法及系统。

背景技术

在音乐的音乐学学术教学领域，对于中国历代乐律的系统性阐释，往往藏于晦涩难懂、诘屈謷牙的古代史料文献中，阅读乐律史料是为一道难关。除此以外，历朝历代的乐律系统，均涉及复杂的数理计算，有的计算甚至含有上百个步骤。音乐专业的学生，一旦遇到中国古代乐律的知识点或考题，往往毫无头绪。音乐史的教师虽然已掌握丰厚的乐律学知识，却因缺乏合适的展示工具，有时难以将抽象的乐律知识完整地展示给学生。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于中国古代律学的音律计算发声显示方法及系统，使得抽象的乐律知识的展示简单、方便，适用于不同的教学、文化展示等领域，应用前景广阔。

第一方面，本申请实施例提供了一种基于中国古代律学的音律计算发声显示方法，包括：

接收用户选择的律学算法种类；

接收用户输入或者选择的初始弦长；

利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值；

实时运算两音之间的音分值；

根据所述弦长比值生成可视化图像；

基于合成器，根据所述频率比值生成声音。

其中，根据所述弦长比值生成可视化图像，包括：

将根据用户选择的所述律学算法计算得到的当前弦长与总弦长之比发送至Max/msp的hslider组件中，以柱状图形显示。

其中，基于合成器，根据所述频率比值生成声音，包括：

将根据用户选择的所述律学算法计算得到的当前频率与初始频率之比，与所设基准频率值相乘，将相乘结果传输进正弦波振荡器中，同时触发ADSR控制器，根据所设ADSR包络线触发正弦波声。

其中，实时运算两音之间的音分值，包括：一次运行批量生成多个频率和弦长值，计算各音与初始基准音之间的音分值，所述初始基准音为初始弦长相对应的频率发出的声音。

其中，利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值，包括：

如果用户选择的是京房和钱乐之律：

初始黄钟长/律数值m，求其他各律长度：

普通周期：

第1次：黄钟“下生”林钟：m*2/3

第2次：林钟“上生”太簇：m*2/3*4/3

第3次：太簇“下生”南吕：m*2/3*4/3*2/3

第4次：南吕“上生”姑洗：m*2/3*4/3*2/3*4/3

第5次：姑洗“下生”应钟：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3

第6次：应钟“上生”蕤宾：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3

第7次：蕤宾“上生”大吕：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3

第8次：大吕“下生”夷则：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3第9次：夷则“上生”夹钟：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3第10次：夹钟“下生”无射：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3第11次：无射“上生”中吕：

m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3

第12次：中吕“下生”执始新一周期的黄钟：

m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3。

其中，利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值，包括：

如果用户选择的是荀勖笛律：

(1)如果求除蕤宾、应钟笛以外的其他十根笛：

选定基准律长：m

选定上方大三度律长：n

该笛管口校正数d：d＝m-n

该笛管长L：(m+n)*4

笛上各孔位：

宫音孔位长：m+n

徵音孔位长：(2m)*4/3-d

商音孔位长：(2m)*4/3*2/3-d

羽音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3-d

变宫音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3-d

变徵音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3-d

角音长＝管长L：(m+n)*4

(2)如果求蕤宾、应钟笛：

选定基准律长：m

选定上方大三度律长：n

该笛管口校正数d：d＝2(m-n)

该笛管长L：2(m+n)*4

笛上各孔位：

宫音孔位长：2(m+n)

徵音孔位长：(4m)*4/3-d

商音孔位长：(4m)*4/3*2/3-d

羽音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3-d

变宫音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3-d

变徵音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3-d

角音长＝管长L：2(m+n)*4。

其中，利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值，包括：

如果用户选择的是何承天新律：

初始黄钟长/律数值m，三分损益后新黄钟长n，某律按三分损益算出律长为p，生律次序数q，求其他各音律的新律长度：

律差值d：d＝m-n

新律长：p+[d*(q/12)]。

第二方面，本申请提供了一种基于中国古代律学的音律计算发声显示系统，包括：

第一接收单元，用于接收用户选择的律学算法种类；

第二接收单元，用于接收用户输入或者选择的初始弦长；

计算单元，用于利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值；

运算单元，用于实时运算两音之间的音分值；

第一生成单元，用于根据所述弦长比值生成可视化图像；

第二生成单元，用于基于合成器，根据所述频率比值生成声音。

第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任一项所述方法的步骤。

本申请实施例基于中国古代律学的音律计算发声显示方法及系统具有如下有益效果：

本发明通过数字化应用的程序来进行乐律的展示计算，具有计算效率高，结果准确，可听到具体律学发声等优点，适用于不同的教学、文化展示等领域，应用前景广阔。

附图说明

图1为本申请实施例基于中国古代律学的音律计算发声显示方法流程示意图；

图2为本申请实施例中用户选择京房和钱乐之律的程序界面示意图；

图3为本申请实施例中用户选择荀勖笛律的程序界面示意图；

图4为本申请实施例中用户选择何承天新律的程序界面示意图；

图5为本申请实施例基于中国古代律学的音律计算发声显示系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请进行进一步的介绍。

在下述介绍中，术语“第一”、“第二”仅为用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下述介绍提供了本发明的多个实施例，不同实施例之间可以替换或者合并组合，因此本申请也可认为包含所记载的相同和/或不同实施例的所有可能组合。因而，如果一个实施例包含特征A、B、C，另一个实施例包含特征B、D，那么本申请也应视为包括含有特征A、B、C、D的一个或多个所有其他可能的组合的实施例，尽管该实施例可能并未在以下内容中有明确的文字记载。

实施例一

如图1-4所示，本申请基于中国古代律学的音律计算发声显示方法包括：S101，接收用户选择的律学算法种类，接收的用户选择的律学算法例如为京房和钱乐之律、荀勖笛律、何承天新律的算法；S103，接收用户输入或者选择的初始弦长；S105，利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值；S107，实时运算两音之间的音分值；S109，根据所述弦长比值生成可视化图像；S111，基于合成器，根据所述频率比值生成声音。

S105，利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值，包括：

如果用户选择的是京房和钱乐之律：

初始黄钟长/律数值m，求其他各律长度：

普通周期：

第1次：黄钟“下生”林钟：m*2/3

第2次：林钟“上生”太簇：m*2/3*4/3

第3次：太簇“下生”南吕：m*2/3*4/3*2/3

第4次：南吕“上生”姑洗：m*2/3*4/3*2/3*4/3

第5次：姑洗“下生”应钟：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3

第6次：应钟“上生”蕤宾：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3

第7次：蕤宾“上生”大吕：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3

第8次：大吕“下生”夷则：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3第9次：夷则“上生”夹钟：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3第10次：夹钟“下生”无射：m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3第11次：无射“上生”中吕：

m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3

第12次：中吕“下生”执始(新一周期的黄钟)：

m*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*2/3

特殊周期：

由于音高发生“逾越错位”，只生律前五次，使得“新应钟”约等于“新黄钟”。

如果用户选择的是荀勖笛律：

(1)如求除蕤宾、应钟笛以外的其他十根笛：

选定基准律长：m

选定上方大三度律长：n

该笛管口校正数d：d＝m-n

该笛管长L：(m+n)*4

笛上各孔位：

宫音孔位长：m+n

徵音孔位长：(2m)*4/3-d

商音孔位长：(2m)*4/3*2/3-d

羽音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3-d

变宫音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3-d

变徵音孔位长：(2m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3-d

角音长＝管长L：(m+n)*4

(2)如求蕤宾、应钟笛：

选定基准律长：m

选定上方大三度律长：n

该笛管口校正数d：d＝2(m-n)

该笛管长L：2(m+n)*4

笛上各孔位：

宫音孔位长：2(m+n)

徵音孔位长：(4m)*4/3-d

商音孔位长：(4m)*4/3*2/3-d

羽音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3-d

变宫音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3-d

变徵音孔位长：(4m)*4/3*2/3*4/3*2/3*4/3*4/3-d

角音长＝管长L：2(m+n)*4。

如果用户选择的是何承天新律：

初始黄钟长/律数值m，三分损益后新黄钟长n，某律按三分损益(第一个周期)算出律长为p，生律次序数q，求其他各音律的新律长度：

律差值d：d＝m-n

新律长：p+[d*(q/12)]。

S107，实时运算两音之间的音分值，包括：一次运行是批量生成多个频率和弦长值(也就是多个音符)，计算的音分值为各音与初始基准音之间的音分值，初始弦长相对应的频率发出的声音为初始基准音。计算音分值的目的为数据展示，方便教学。

S109，根据弦长比值生成可视化图像，包括：将根据用户选择的律学算法计算得到的当前弦长与总弦长之比发送至Max/msp的hslider组件中，以柱状图形显示。

S111，基于合成器，根据所述频率比值生成声音，包括：将根据用户选择的所述律学算法计算得到的当前频率与初始频率之比，与所设基准频率值相乘，将相乘结果传输进正弦波振荡器中，同时触发ADSR控制器，根据所设ADSR包络线触发正弦波声。

本发明运用Max-msp交互式编程语言与开发环境，使用计算机程序制作汉代京房六十律、东汉荀勖笛律、南朝何承天十二等差律，南朝钱乐之三百六十律以及古琴音律等等历代古代乐律系统的数理推导过程，使其简明易懂。用户可以在应用程序中输入初始音律数值(如弦长数值)，通过简单的操作，即可了解各个音律系统的详细计算与推导步骤，以及各律的计算结果和具体弦长数值。同时，用户还可以利用程序，在各个音律系统内部拟合出基本的常用音列。对于京房六十律、钱乐之律等等基于三分损益生律方法所编制的程序界面，用户可以直接调取其中得出的律学数据，并灵活运用至程序中其他律学体系的计算过程。

传统讲解式教学理解难度大，计算步骤繁杂。由于本申请通过数字化应用的程序来进行展示计算，所以具有计算效率高，结果准确，可听到具体律学发声等优点，适用于不同的教学、文化展示等领域，应用前景广阔。

实施例二

本申请基于中国古代律学的音律计算发声显示方法包括：

1.输入初始弦长(黄钟)值；

2.打开发声按钮，调整音量，启动DSP信号处理运算；

3.将弦长值导入计算程序中，完成第一次弦长与弦长比运算；

4.同时将弦长导入音分DSP信号运算中，计算出各音律与初始黄钟间的音分值；

5.根据弦长比利用hslider对弦长进行图像化表示；

6.将频率比与标准频率相乘得出发声频率，并触发正弦波发声；

7.再次运行将上一轮运行数据再次导入运行计算程序中。

实施例三

本申请基于中国古代律学的音律计算发声显示方法包括：

1.选择初始黄钟值；

2.打开发声按钮，调整音量，启动DSP信号处理运算；

3.将黄钟值导入计算程序中，完成弦长与弦长比运算；

4.同时将弦长导入音分DSP信号运算中，计算出各音律与初始黄钟间的音分值；

5.根据弦长比利用hslider对弦长进行图像化表示；

6.将频率比与标准频率相乘得出发声频率；

7.基于物理建模合成木管乐器声音；

8.将发声频率导入合成器中，触发该频率声音。

本申请具有计算效率高，结果准确，可听到具体律学发声等优点，适用于不同的教学、文化展示等领域，应用前景广阔。

如图5所示，本申请基于中国古代律学的音律计算发声显示系统包括：第一接收单元201，用于接收用户选择的律学算法种类；第二接收单元202，用于接收用户输入或者选择的初始弦长；计算单元203，用于利用所述律学算法，根据所述初始弦长计算相应弦长比值与频率比值；运算单元204，用于实时运算两音之间的音分值；第一生成单元205，用于根据所述弦长比值生成可视化图像；第二生成单元206，用于基于合成器，根据所述频率比值生成声音。

本申请中，基于中国古代律学的音律计算发声显示系统实施例与基于中国古代律学的音律计算发声显示方法实施例基本相似，相关之处请参考基于中国古代律学的音律计算发声显示方法实施例的介绍。

本申请还提供了一种计算机系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行所述程序时实现上述任一项基于中国古代律学的音律计算发声显示方法的步骤。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述基于中国古代律学的音律计算发声显示方法步骤。其中，计算机可读存储介质可以包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、DVD、CD-ROM、微型驱动器以及磁光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、闪速存储器设备、磁卡或光卡、纳米系统(包括分子存储器IC)，或适合于存储指令和/或数据的任何类型的媒介或设备。

上述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。以上介绍仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。