數(shù)字音樂教室中的音頻傳輸技術(shù)

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摘要:音樂是最古老的、最具感染力的藝術(shù)形式之一，音樂教室是人們用于開展常規(guī)音樂課程，學(xué)習(xí)和鑒賞聲樂、器樂的場(chǎng)所。數(shù)字音樂教室是完善音樂教育教學(xué)信息化基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè)的必要條件。

關(guān)鍵詞:數(shù)字音樂教室;音頻傳輸;無線通信

一、我國(guó)數(shù)字音樂音頻傳輸發(fā)展現(xiàn)狀

數(shù)字音樂是用數(shù)字格式存儲(chǔ)的音樂，通過信息技術(shù)來傳輸?shù)囊魳?。常見的有通過計(jì)算機(jī)模擬樂器編輯、處理制作，也叫“電子音樂”、“MIDI音樂”。目前，我國(guó)部分中小學(xué)的數(shù)字音樂教室內(nèi)，各種傳統(tǒng)樂器以有線或無線麥克風(fēng)作為音頻采集器采集音頻數(shù)據(jù)進(jìn)入調(diào)音設(shè)備。電子樂器則以有線或無線信號(hào)收發(fā)器輸入調(diào)音設(shè)備，多路音頻混音后統(tǒng)一輸出。雖然也能實(shí)現(xiàn)一些音樂的欣賞、歌唱、演奏，但還是存在很多問題。比如，傳統(tǒng)樂器音色與電子樂器擴(kuò)聲的音質(zhì)、音色不同，現(xiàn)場(chǎng)配合演奏效果不佳;電子樂器設(shè)備連線復(fù)雜，大量的連線增加了人員維護(hù)的成本，而且后期不易增補(bǔ)電子樂器設(shè)備;調(diào)音設(shè)備輸入接口有限;各種專業(yè)電子樂器設(shè)備功能繁雜，相對(duì)于學(xué)生來說專業(yè)性較高;音樂素材創(chuàng)編模塊較少，難以提升學(xué)生創(chuàng)作的主觀能動(dòng)性等等。因此，如何有效解決各種傳統(tǒng)樂器和電子樂器設(shè)備的聯(lián)合使用，如何有效改善設(shè)備間連線的復(fù)雜程度，如何提升音樂教學(xué)中的錄播通道，如何最大限度提升學(xué)生在課堂上的主觀能動(dòng)性，是數(shù)字音樂教學(xué)領(lǐng)域所面臨的挑戰(zhàn)、機(jī)遇和發(fā)展空間。

二、數(shù)字音樂教室中的無線傳輸技術(shù)

(一)無線通信技術(shù)的特點(diǎn)

在日常生活中，無線通信技術(shù)具有覆蓋面積廣、信息傳遞快、不受空間約束限制的特點(diǎn)。而相對(duì)于有線通信，無線通信的這些特點(diǎn)有著無可替代的優(yōu)越性。其中短距離無線通信技術(shù)的發(fā)展引人矚目，尤其是無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙技術(shù)和基于特定頻率的智能傳輸通道。(1)無線局域網(wǎng)的特點(diǎn)。無線局域網(wǎng)具有高度的自由性和靈活性，可避免數(shù)字音樂教室建設(shè)中大量預(yù)埋網(wǎng)線和音頻線，有效地縮短數(shù)字音樂教室建設(shè)周期，降低各種設(shè)備間連線的復(fù)雜程度。同時(shí)，由于無線局域網(wǎng)帶寬充足，更加適合進(jìn)行大量雙向和多向的多媒體信息傳輸。(2)藍(lán)牙技術(shù)的特點(diǎn)。藍(lán)牙技術(shù)是一種無線數(shù)據(jù)通信的開放性全球規(guī)范，以低成本、近距離無線連接為基礎(chǔ)，為固定和移動(dòng)電子樂器設(shè)備通信環(huán)境建立連接的短程無線電技術(shù)。其同樣有效地避免了數(shù)字音樂教室建設(shè)中大量預(yù)埋網(wǎng)線和音頻線，降低各種設(shè)備間連線的復(fù)雜程度。(3)基于特定頻率的智能傳輸通道的特點(diǎn)。與無線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等傳統(tǒng)無線系統(tǒng)不同，基于特定頻率的智能傳輸通道能在寬頻上發(fā)送一系列低功率脈沖。較寬的頻譜、較低的功率、脈沖化數(shù)據(jù)，引起的干擾小于傳統(tǒng)無線解決方案，使其不僅滿足傳統(tǒng)無線在數(shù)字音樂教室中的所有應(yīng)用，還能夠在室內(nèi)無線環(huán)境中提供與有線相媲美的性能。

(二)數(shù)字音樂教室中的數(shù)據(jù)傳輸

無線局域網(wǎng)、藍(lán)牙和基于特定頻率的智能傳輸通道均可替代有線音頻傳輸，在數(shù)字音樂教室中有許多用武之地。無線傳輸設(shè)備需支持多設(shè)備的同步接入，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)樂器和電子樂器與調(diào)音設(shè)備間的線纜替代。通過無線通信技術(shù)，將學(xué)生手中的樂器與調(diào)音設(shè)備進(jìn)行無線連接，不僅做到學(xué)生可以手持樂器在教室內(nèi)隨意移動(dòng)，還能夠即插即用，簡(jiǎn)化樂器使用步驟。學(xué)生可以通過移動(dòng)終端模擬各種發(fā)聲樂器，如鋼琴、小提琴、沙錘、架子鼓等。一群興趣相投的小同學(xué)聚在一起，人手一臺(tái)電子設(shè)備，卻可以集體演奏出一曲復(fù)雜的多樂器樂曲。在此過程中，孩子們不僅獲得了樂趣，更培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)的協(xié)作和交往能力。在小樂隊(duì)創(chuàng)編演奏過程中，音頻實(shí)時(shí)輸出才能不影響演奏效果，因此無線發(fā)射傳輸設(shè)備的延時(shí)必須低于20ms。而傳統(tǒng)的無線傳輸方式帶來的高延時(shí)是無法達(dá)到小組樂隊(duì)演奏的要求的，只有通過特定頻率的智能傳輸通道才能滿足低延時(shí)的要求。設(shè)備無線傳輸后，教師端的管理也顯得尤為重要。無線設(shè)備通過集成連接到網(wǎng)絡(luò)收發(fā)端，教師通過傳輸網(wǎng)絡(luò)下的教師端控制軟件實(shí)時(shí)監(jiān)管所有無線發(fā)射端設(shè)備工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)一對(duì)多式管理模式下的音頻有效輸出。為教師端開放調(diào)音界面，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)音臺(tái)的效果管理。教師通過選擇不同的演奏模式，模擬出最佳調(diào)音效果，通過數(shù)字音樂管理軟件所提供的師生互動(dòng)，完成教與學(xué)的統(tǒng)一。

(三)數(shù)字音樂教室音頻傳輸系統(tǒng)組成

在一個(gè)完整的數(shù)字音樂教室中，配置無線音頻傳輸接收端和發(fā)射端時(shí)，發(fā)射端數(shù)量根據(jù)學(xué)生同步演奏需求數(shù)量配置，接收端接入有源音箱或調(diào)音臺(tái)。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教師在數(shù)字音樂教室管理軟件上控制任意發(fā)射端的開關(guān)、均衡音色等狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字調(diào)音臺(tái)的效果管理。教師選擇當(dāng)前演奏模式便可模擬出最佳調(diào)音效果，通過數(shù)字音樂管理軟件提供的師生互動(dòng)，完成教與學(xué)的統(tǒng)一。通過以上設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，為數(shù)字音樂演奏提供了新思路和新方法，為學(xué)生欣賞音樂、感受音樂提供了良好的環(huán)境。

(四)數(shù)字音樂教室的教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景

數(shù)字音樂發(fā)展背景下，小組樂隊(duì)協(xié)同演奏成為主要教學(xué)應(yīng)用方式。學(xué)生通過電子樂器或電子平板設(shè)備可以模擬出不同的樂器音色，結(jié)合打擊、旋律、和聲等功能，配合學(xué)生對(duì)節(jié)奏的理解，即可組建成一支小小的樂隊(duì)，在演奏中相互配合。無線通信技術(shù)使得學(xué)生端的電子設(shè)備工作狀態(tài)直接受教師端軟件控制開關(guān)和均衡，教師無需進(jìn)行線材整理。某學(xué)校音樂教研組組建了電鋼教室，學(xué)生可以利用電鋼琴進(jìn)行配合演奏，也因此經(jīng)常進(jìn)行排練以及各種活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)演出。由于電鋼本身音量不夠大，老師往往要協(xié)助學(xué)生把電鋼的線路接入調(diào)音臺(tái)進(jìn)行擴(kuò)聲。一節(jié)40分鐘左右的音樂課，有10分鐘在整理線材。演出前也要專門空出半個(gè)小時(shí)的時(shí)間將線路梳理好才行，非常不便。為了解決這一困擾，學(xué)校使用數(shù)字音樂無線傳輸系統(tǒng)，讓每臺(tái)電鋼琴接入無線發(fā)射端，無延時(shí)數(shù)字音頻傳輸技術(shù)幫助教師輕松控制每一個(gè)學(xué)生終端。軟件上一鍵開啟調(diào)音，實(shí)現(xiàn)音樂教室的數(shù)字化管理。某學(xué)校在數(shù)字音樂建設(shè)方面，使用了移動(dòng)平板電腦作為學(xué)生演奏樂器。移動(dòng)終端音量不足以在教室內(nèi)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)聲，只能讓每個(gè)學(xué)生背上一只移動(dòng)音箱，把平板電腦接入音箱擴(kuò)聲。老師無法控制學(xué)生的音箱，管理起來十分吃力。學(xué)校老師通過數(shù)字音樂無線音頻傳輸系統(tǒng)，將學(xué)生移動(dòng)端合理管理起來，軟件上即可調(diào)用控制。同時(shí)，該無線技術(shù)保障實(shí)時(shí)演奏情況下，無延時(shí)感知，有效提升數(shù)字音樂樂隊(duì)組織效率。

三、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字音樂作為新媒體和音樂的融合體，是學(xué)生了解音樂、發(fā)揮想象力創(chuàng)編音樂的新途徑。從各個(gè)方面來看，數(shù)字音樂教室中對(duì)無線通信技術(shù)的需求是全方位的。因此，如何將無線通信技術(shù)運(yùn)用得更貼近數(shù)字音樂教學(xué)，服務(wù)于數(shù)字音樂課堂，是數(shù)字音樂教室向數(shù)字化、智能化、一體化的必然趨勢(shì)。在技術(shù)手段解決音樂教室的數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上，學(xué)生初步了解信息化背景下的音樂教學(xué)模式，教師以跨學(xué)科理念設(shè)計(jì)音樂教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生全面發(fā)展，發(fā)展個(gè)性培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)能力，通過動(dòng)手操作、彈奏、合作演奏等形式，使學(xué)生獲得對(duì)數(shù)字音樂和樂隊(duì)演奏的初步知識(shí)，充分體驗(yàn)演奏的樂趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)藝術(shù)的興趣，在學(xué)習(xí)創(chuàng)編與演奏過程中培養(yǎng)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力。

參考文獻(xiàn):

［1］數(shù)字音樂百科．

［2］陳浩，孟夏．論無線通訊技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用［J］．電子技術(shù)與軟件工程，2015，(3)．

作者：肖玲妮 楊林 單位：教育部教育裝備研究與發(fā)展中心 南京市南京中芯聲學(xué)技術(shù)研究院