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２０１２ 年７ 月 １５ 日第３５ 卷第１４ 期现代电子技术Ｍｏｄ ｅ ｒｎ　 Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ ｓ　 Ｔ ｅ ｃｈｎ ｉ ｑｕ ｅＪｕ ｌ．２０１２Ｖ ｏ ｌ．３５ Ｎｏ．１４ＢＰ 神经网络在评价歌唱艺术嗓音中的应用李小武１， 罗兰娥２（１． 湖南科技学院， 湖南 永州。矗玻担埃埃埃唬玻 湖南工业大学， 湖南 株洲。矗保玻埃埃福┱∫： 录制湖南科技学院３０ 名无喉病、无上呼吸道感染的 声乐专业青年大学生专业训 练歌声信号， 利 用 语音分析技术提取歌声声学参数第一共振峰、第三共振峰、基频、音域、基频微扰、 第一共振峰微扰、 第三共振峰微扰、 平均能量， 使用 ＢＰ神经网络方法客观评价歌声质量， 并与资深声乐专业教师的主观评价进行比较， 误差在３．４％之内 。 结果表明 ＢＰ 神经网 络方法利用 评价参数能正确客观评价歌声质量， 有助于科学地指导选拔和训练艺术嗓音人才。关键词： 艺术嗓音； 声学参数；ＢＰ 神经网络方法； 客观评价； 共振峰中图分类号：ＴＮ ９１１－３４； ＴＰ ３９１　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００４－ ３７３Ｘ（２０１２）１４－０１４６－０３Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉｏｎ 　 ｏ ｆ　 ＢＰ　 ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ　 ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒｋ 　 ｉｎ 　 ｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｉ ｏｎ 　 ｏ ｆ 　 ａ ｒ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ 　 ｖ ｏ ｉ ｃ ｅＬ Ｉ　 Ｘ ｉ ａｏ－ｗｕ１，ＬＵＯ　 Ｌ ａｎ－ｅ２（１． Ｄ ｅｐａ ｒ ｔｍ ｅｎ ｔ　 ｏ ｆ 　 ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒｏｎ ｉ ｃ　 Ｅｎｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎｇ， Ｈｕｎ ａｎ　 Ｕｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔｙ　 ｏ ｆ　 Ｓ ｃ ｉ ｅｎ ｃ ｅ　 ａｎｄ　 Ｅｎｇ ｉｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎｇ， Ｙｏｎｇ ｚｈｏｕ 　 ４２５０００，Ｃｈ ｉｎ ａ；２． Ｓ ｃｈ ｏｏ ｌ　 ｏ ｆ　 Ｓ ｃ ｉ ｅｎ ｃ ｅ， Ｈｕｎ ａｎ　 Ｕｎ ｉｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ　 ｏ ｆ　 Ｔ ｅ ｃｈｎ ｏ ｌｏｇｙ，Ｚｈｕ ｚｈ ｏｕ 　 ４１２００８，Ｃｈ ｉｎ ａ）Ａ ｂ ｓ ｔ ｒａ ｃ ｔ： Ｔ ｈ ｅ 　 ｓ ｉｎ ｇ ｉｎ ｇ　 ｖ ｏ ｉ ｃ ｅ ｓ　 ｗ ｅ ｒ ｅ 　 ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｄ ｅ ｄ 　 ｆ ｒ ｏｍ 　 ３０ｙ ｏｕ ｎ ｇ　 ｍ ｕ ｓ ｉ ｃ 　 ｓ ｔｕ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓ　 ｗ ｈ ｏ 　 ｃ ｏｍ ｅ 　 ｆ ｒ ｏｍ　 Ｈｕ ｎ ａ ｎ　 Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ 　 ｏ ｆ　 Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ　 ａ ｎ ｄ　 Ｅ ｎ ｇ ｉ－ｎ ｅ ｅ ｒ ｉｎ ｇ． Ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ 　 ａ ｃ ｏｕ ｓ ｔ ｉ ｃ　 ｐ ａ ｒ ａｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ，ｓｕ ｃｈ 　 ａ ｓ　 Ｆ １，Ｆ ３，Ｆ ０，ｖ ｏ ｃ ａ ｌ 　 ｒ ａ ｎ ｇ ｅ，ｊ ｉ ｔ ｔ ｅ ｒ，ｄ ｉ ｓ ｔｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｃ ｅ　 ｏ ｆ　 Ｆ １，ｄ ｉ ｓ ｔｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｃ ｅ　 ｏ ｆ　 Ｆ ３ａ ｎ ｄ 　 ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ　 ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙｗ ｅ ｒ ｅ　 ｅ ｘ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｄ　 ｂ ｙ 　 ｔｈ ｅ　 ｗ ａ ｙ 　 ｏ ｆ 　 ｖ ｏ ｉ ｃ ｅ　 ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ． ＢＰ　 Ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ　 ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ 　 ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ　 ｗ ａ ｓ　 ｕ ｓ ｅ ｄ 　 ｔ ｏ　 ｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｅ 　 ｔｈ ｅ 　 ｓ ｉｎ ｇ ｉｎ ｇ　 ｖ ｏ ｉ ｃ ｅ ｓ　 ｏｂ ｊｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ． Ｔ ｈ ｅ 　 ｒ ｅ－ｓｕ ｌ ｔ ｓ　 ｗ ｅ ｒ ｅ 　 ｔｈ ｅｎ 　 ｃ ｏｍ ｐ ａ ｒ ｅ ｄ　 ｗ ｉ ｔｈ 　 ｔｈ ｏ ｓ ｅ　 ｏ ｆ 　 ｔｈ ｅ 　 ｓｕ ｂ ｊｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 　 ｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｉ ｏｎ　 ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒｍ ｅ ｄ　 ｂ ｙ 　 ｔｈ ｅ　 ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｅｎ ｃ ｅ ｄ　 ｐ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｌ ｓ． Ｔ ｈ ｅ 　 ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ　 ｂ ｅ ｔｗ ｅ ｅ ｎ 　 ｔｈ ｅｔｗ ｏ　 ｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｉ ｏｎ 　 ａ ｐｐ ｒ ｏ ａ ｃｈ ｓ　 ｗ ａ ｓ　 ｗ ｉ ｔｈ ｉｎ 　 ３．４％． Ｔ ｈ ｅ 　 ｒ ｅ ｓｕ ｌ ｔ ｓ 　 ｓｈ ｏｗ 　 ｔｈ ａ ｔ 　 ｔｈ ｅ　 ｎ ｅ ｕ ｒ ａ ｌ　 ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒ ｋ 　 ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ 　 ｃ ａ ｎ　 ｂ ｅ　 ｕ ｓ ｅ ｄ 　 ａ ｓ　 ａ ｎ　 ｏｂ ｊｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ 　 ｉｎ ｓ ｔ ｒ ｕｍ ｅ ｎ ｔｔ ｏ　 ｅ ｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｅ 　 ｔｈ ｅ 　 ｓ ｉｎ ｇ ｉｎ ｇ　 ｑ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ 　 ｏ ｆ 　 ａ ｒ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ　 ｖ ｏ ｉ ｃ ｅ ｓ． Ｔ ｈ ｉ ｓ 　 ｉ ｓ　 ｈ ｅ ｌ ｐ ｆ ｕ ｌ 　 ｔ ｏ 　 ｉｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ，ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ 　 ａ ｎ ｄ 　 ｔ ｒ ａ ｉｎ　 ｐ ｒ ｏ ｆ ｅ ｓ ｓ ｉ ｏｎ ａ ｌ 　 ｓ ｉｎ ｇ ｅ ｒ ｓ．Ｋｅｙｗｏ ｒｄ ｓ：ａ ｒ ｔ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ　 ｖｏ ｉ ｃ ｅ；ａ ｃｏｕ ｓ ｔ ｉ ｃ　 ｐ ａ ｒ ａｍ ｅ ｔ ｅ ｒ；ＢＰ　 ｎ ｅｕ ｒ ａ ｌ　 ｎ ｅ ｔｗ ｏ ｒｋ 　 ａｎ ａ ｌｙ ｓ ｉ ｓ；ｏｂ ｊｅ ｃ ｔ ｉｖ ｅ 　 ｅｖ ａ ｌｕ ａ ｔ ｉｏｎ；ｆ ｏ ｒｍ ａｎ ｔ收稿日 期：２０１２－ ０２－ ２６基金项目 ： 国家自 然科学基金资助项目 （３０９７１６９８）０　引　言随着艺术188宝金博页面版的发展， 如何科学地评价艺术嗓音训练方法、公正地选拔艺术嗓音人才， 迫切需要对艺术嗓音进行客观评价。 艺术嗓音客观评价是以各种科学手段观察、测量、分析人发音时的各种因素， 给嗓音的主观听感以客观的表现， 通过检测数据反映人嗓音发声机能的状态、 嗓音发挥是否理想， 并探索其规律性［１］。 利用计算机对艺术嗓音信号进行分析， 不失为一种评估发音的有效方法， 它具有无侵入性、 能提供客观可比的数据等优点。 录制湖南科技学院３０ 名 无喉病、 上呼吸道感染的声乐专业青年大学生专业训练歌声信号， 利用语音分析技术提取歌声声学参数第一共振峰、 第三共振峰、基频、音域、基频微扰、 第一共振峰微扰、 第三共振峰微扰、平均能量。 使用ＢＰ 神经网络方法客观评价歌声质量， 并与资深声乐专业教师的主观评价进行比较， 探讨客观评价歌唱艺术嗓音的方法。１　对象与声学参数１．１　对象选择湖 南科 技学 院 音 乐 系 声 乐 专 业 本 科 大 学 生３０ 名， 其中女生１５ 名， 男生１５ 名， 年龄１８～２３ 岁 ， 均为从事声乐专业学习 ２ 年以上、 无喉病及上呼吸道感染者。 录制研究对象民族唱法歌声信号， 歌声样本的计算机采样频率为４８ ｋＨｚ，１６ ｂ 量化， 录音环境噪声小于４５ ｄＢ。 同时参照冯葆富音质、 音调、 音量和灵活性（嗓音的韧性） 的主观听感知评价歌声方法［２－３］， 由音乐学院资深专业教师凭借丰富的声乐知识和经验， 对歌声质量按１０ 分制打分， 做出 主观评价。 主观评价的分数越高，则歌声质量越好。 随机选。保 个歌声样本作为客观评价实验训练样本， 剩下的１５ 个歌声样本作为待评价样本或检测样本（用以检测由训练样本建立的模型客观评价的效果）， 使用客观评价方法预测歌声质量， 首先用实验训练样本， 训 练ＢＰ（Ｂ ａ ｃｋ　 Ｐ ｒｏｐａｇ ａ ｔ ｉｏｎ） 神经网 络， 然后使用这种方法（模型） 预测待评价样本的客观评价分数， 实验训 练样本和待评价样本的 主观评价分数的 均值、标准差应无明显差异。