摘要 摘要 古琴是中国古典音乐的代表性乐器之一 如果就其历史的源远流长而言的 话, 古琴可以说是中国古典音乐的经典性代表乐器 其历史之悠久 作品之繁 多 成就之显著 内涵之丰富以及影响之深远, 使其当之无愧的成为中华民族 最具特色的文化遗产之一 为了保护 继承 发展古琴文化, 无数琴家投入了 大量的精力整理古琴 宣传古琴文化, 积极研讨保护 继承 发展古琴文化的 措施 对于如今还存在的大量未打谱完成的古琴曲谱, 本文提出了一种从计算 机的角度出发, 利用现代的信息处理技术, 实现琴曲的自动打谱的方法 具体 来说本文主要讨论了以下几个方面的问题 : 1 根据各琴学家和学者对古琴打谱的研究和实践, 总结古琴打谱的步骤 和方法 并根据计算机的特点, 提出适用于计算机操作的古琴打谱方法 2 根据古琴减字谱的特点, 设计一种方便可行的琴曲编码方案, 并通过 对古乐理知识的学习总结, 计算减字谱间所隐含的音高关系, 统计词频, 建立 完善的琴曲语料库 3 通过研究古琴减字谱定调原理和发声原理, 设计出一种计算古琴音高 的方法, 并通过对古琴中各个减字的分析, 确定出每个减字的音高序列 4 根据古琴文献中对各种指法的解释, 确定每种指法的一个或多个候选 节奏音型, 并提出一种基于遗传算法的古琴节拍节奏选择方法, 最终确定古琴 曲各音符的音长 5 根据自定义音符的格式特点, 参照 MIDI 格式, 将所生成的古琴曲文本文件转换为标准 MIDI 文件 我们的研究工作, 将计算机技术应用到古琴曲的创作上, 目的在于为古琴文化的传承添加新的思路, 让更多的人关注古琴, 为推动古琴艺术的传播和发展尽一些力所能及的微薄之力, 促使古琴艺术重见光芒 具有深远的学术意义和实用价值 关键词 : 古琴打谱 ; 遗传算法 ; 减字音高 ; 节奏音型 I

Abstract Abstract Guqin is one of the representative Chinese classical music instruments, which is of ancient origin.it is an important China culture heritage, for its long history, large count of scores and wide influence.in order to protect and develop Guqin art, CuGuqin workers currently make great effort to systermize scores and develop guqin art..this paper introduces our research on Dapu by computer based on information technology and tries to deal with the guqin scores which are not Dapu. It mainly discusses those: 1. Summarize methods of Guqin Dapu based on Guqin artists' research and practise and propose a new Dapu method that suits computers. 2. According to features of Jianzipu, design a code system for scores, compute relations of Jianzi words, count their frequencies and build a score database. 3. Propose a method of computing Guqin pitch and determine the sequence of each Jianzi word. 4. Determine candidate rythm data of each Zhifa and propose a method to select guqin score rythm based on genetic algorithm. 5. Translate guqin text files into standard MIDI files. Using computer technology on Guqin score dapu, We try to provide a new path to help guqin music develop. It is of academic and practical value. Keywords: Guqin Dapu; Genetic Algorithm; Jianzi pitch; Jianzi rythm. III

目录 目录 第一章绪论...1 1.1 引言...1 1.2 古琴打谱的计算机实现...3 1.3 本文创新点...5 1.4 论文结构...5 第二章古琴打谱研究现状...7 2.1 古琴打谱的概念...7 2.2 古琴打谱的过程...8 2.3 古琴打谱现状...10 2.3.1 打谱的实践现状...10 2.3.2 打谱的史料整理现状... 11 2.3.3 打谱的理论研究现状...12 2.4 古琴打谱的意义...13 第三章古琴曲语料库的构建...15 3.1 古琴减字谱...15 3.2 古琴减字谱八进制意合编码方案...16 第四章提取古琴减字音高的计算方法...19 4.1 提取古琴的曲调信息...19 4.1.1 确定古琴曲的调...20 4.1.2 计算各弦空弦音的相对频率...21 4.2 确定谱字的音色和徽分信息...22 4.2.1 古琴大字减字的音色和徽分信息...22 4.2.2 古琴小字减字的音色及徽分信息...25 4.3 古琴指法的相对频率的计算...26 V

基于遗传算法的古琴减字谱曲段自动生成 4.3.1 散音相对频率计算...26 4.3.2 按音相对频率计算...26 4.3.3 泛音相对频率计算...28 4.4 计算绝对音高...28 4.5 实验结果与分析...29 第五章基于遗传算法的古琴节拍和节奏设计...33 5.1 遗传算法在辅助作曲中的应用...33 5.1.1 遗传算法简介...33 5.1.2 遗传算法在辅助作曲中的应用...39 5.2 遗传算法在确定琴曲节拍和节奏中的应用...40 5.2.1 古琴曲中节拍和节奏的不确定性...41 5.2.2 使用遗传算法确定古琴节拍和节奏的方法...44 5.3 遗传算法运用于打谱中的具体步骤...46 5.3.1 染色体编码...46 5.3.2 初始种群的确定...47 5.3.3 三种算子的选择...47 5.3.4 适应度函数的设计...48 5.4 实验结果及分析...49 5.4.1 算法实现...49 5.4.2 音符编码到 MIDI 格式文件的转换...51 5.4.3 实验结果分析...53 第六章总结与展望...55 6.1 本文总结...55 6.2 研究工作展望...56 参考文献...57 致谢...59 附录作者在攻读硕士学位期间发表的文章...61 VI

Contents Contents Charpter 1 Introduction...1 1.1 Foreword...1 1.2 Computer implementation of Guqin Dapu...3 1.3 Innovation of this thesis...5 1.4 Chpters outline...5 Charpter 2 Current situation of Dapu Research...7 2.1 Concept of Dapu...7 2.2 Process of Dapu...8 2.3 Current situation of Dapu...10 2.3.1 Current practice status of Dapu...10 2.3.2 Historical order status of Dapu... 11 2.3.3 Theory Research status of Dapu...12 2.4 Significance of Dapu...13 Charpter 3 Construction of GuQin music corpus...15 3.1 GuQin JianZiPu...15 GuQin JianZiPu coding base on octal...16 Charpter 4 Fetch Guqin Jianzi pitch...19 4.1 Fetch Guqin tune information...19 4.1.1 Ascertain Guqin opern s tune...20 4.1.2 Compute relative frequency in every string...22 4.2 Ascertain tamber and information of Huifen...22 4.2.1 Ascertain tamber and information of Huifen in big Jianzi...22 4.2.2 Ascertain tamber and information of Huifen in small Jianzi...25 4.3 Compute relative frequency of Guqin Zhifa...26 4.3.1 Compute Sanyin relative frequency...26 VII

基于遗传算法的古琴减字谱曲段自动生成 4.3.2 Compute Anyin relative frequency...26 4.3.3 Compute Fanyin relative frequency...28 4.4 Compute pitch...28 4.5 Experiment data...29 Charpter 5 Design beat and rhythm base on...33 5.1 Genetic algorithm assisted Music Composition...33 5.1.1 Theory of Genetic Algorithm...33 5.1.2 GA assisted Music Composition...39 5.2 GA assisted Design beat and rhythm...40 5.2.1 Guqin Music of the uncertainty of the beat and rhythm...41 5.2.2 Use GA to determine the beat and rhythm method of Guqin...44 5.3 GA applied to the specific steps Dapu...46 5.3.1 Chromosome coding...46 5.3.2 Stocks initialization...47 5.3.3 Three operations...47 5.3.4 Fitness function...48 5.4 Experiment data and analysis...49 5.4.1 Implementation Algorithm...49 5.4.2 Notes to the MIDI format file encoding conversion...51 5.4.3 Experimental results...53 Charpter 6 Conclusion and future work...55 6.1 Conclusion...55 6.2 Future work...56 Reference...57 Acknowledgement...59 Appendix...61 VIII

第一章绪论 第一章绪论 1.1 引言 古琴, 亦称瑶琴 玉琴或者七弦琴, 是中国最古老的弹拨乐器之一, 古琴 在春秋时期就已经非常的盛行, 有文字可考的历史有四千余年, 据 史记 载, 琴的出现不晚于尧舜时期 本世纪初为区别西方乐器才在 琴 的前面加了个 古 字, 被称作 古琴 至今依然鸣响在书斋 舞台上的古老乐器 在中国古代社会的漫长历史阶段中, 古琴一直扮演着重要的角色 琴 棋 书 画 在古代社会历来都被视为文人雅士修身养性必须掌握的技能 古琴因其清 和 淡 雅的音乐品格寄寓了文人凌风傲骨 超凡脱俗的处世心态, 而在音乐 棋术 书法 绘画中居于首位 吹箫抚琴 吟诗作画 登高远游 对酒 当歌成为文人士大夫生活的生动写照 [1] 由于年代久远, 缺乏可靠历史记载, 古琴的创制来源并不清楚, 传说有伏羲造琴 神农造琴 虽然上古神话故事的说法不足为信, 但是古琴起源十分久远是确定无疑的 关于古琴的最早文字记载见于三千多年前的 诗经, 而最早的实物琴是在距今约二千五百年, 战国初期的曾侯乙墓中发掘出的五弦琴 ( 五弦筑 ) 和十弦琴 五弦琴长度与现代古琴相仿, 而十弦琴长度是现代古琴的一半, 琴体较高, 且琴面不平, 无徽位, 因此基本上只能演奏散音, 演奏泛音和按音 都比较困难 战国中期和西汉则有比现代古琴短些的七弦琴出土, 由此可以推 测出几千年来古琴由多形到定形的过程 [2] 然而由于战乱等原因, 古琴艺术在清朝后期开始衰落, 至 20 世纪 50 年代, 全国能弹琴者只剩约一百多人 随着中国民间对古琴音乐的重新关注, 特别是联合国教科文组织将古琴艺术列为世界第二批 人类口头和非物质遗产代表作 [29], 使得古琴艺术再次焕发出其迷人的光彩 然而为了使古琴艺术发扬光大, 我们应该如 古琴音乐文化的历史 现状与将来 研讨会上, 上海民族乐团的龚一在题目为 谈古琴艺术的 传统 继承 与 发展 的报告中针对古琴 1

基于遗传算法的古琴减字谱曲段自动生成 的发展问题指出 : 历史传统就是以发展为基础, 最突出的发展是创作 同时注 [30] 意对传统古曲的整理和新曲的创作, 用两条腿走路 古琴的弹奏法 记谱法 琴史 琴律 美学等方面早已形成独立完整的体 系, 被称作 " 琴学 " 其内容精深博大, 是中国传统音乐的代表, 也是反映中国 哲学 历史 文学的镜子 在体现中国传统文化气息的能力上, 没有一件乐器 可以与古琴相比拟 [31] 古琴音乐所表现的是一种清新幽雅的境界, 致使其很少在公众场合表演, 加上指法复杂, 精通的人很少, 人们对古琴的熟悉程度也远远不如其他乐器 我们将计算机技术应用于古琴谱的研究, 可以使古琴谱研究者从繁琐的事务劳 动中解脱出来, 大大便利古琴文化的传承, 使古琴艺术重见光芒 这就是我们 从事古琴人工智能模拟系统研究的初衷与价值所在 目前国内从事古琴数字化方面的研究才刚刚起步, 但是成果却颇为丰硕, 其中有本课题组的成果, 如顾亚丽实现了古琴减字谱曲段的自动生成 [30], 丁晓 君 叶婞婷和周昌乐设计了一种古琴谱的编码和编辑的方法 [3] 等等 ; 也有国内外 取得的进展, 如陈长林的学术论文 电脑在古琴音乐研究中的初步应用 [4], 张 维城 苏文钰开发的古琴减字谱数位系统 的研究成果 [5] 等 但却尚无古琴打谱数字化方面 古琴的记谱, 千百年来, 一直使用所谓的 指法谱 这种文字谱以及由 文字谱简化而来的减字谱, 以记录琴家在琴上一定位置的的弹奏动作为目的 正如古琴家查阜西所说 [6] : 古琴的乐谱, 和其他中外乐谱不同, 他不是记 音, 而是在谱上教你用左手的某一手指在某一根弦的某个部位, 用怎样的姿 势, 用某种释定的方法, 控制着所想要发出的某一音程和某种音色, 同时用右 手的某一手指, 向内或向外, 用多大的气力弹弦出音 减字谱通过对 弦次 与 徽分 交汇点的简略示意, 并用 手法 及不 同 徽分 的标记来记录种种不同的腔音, 同时体现出一定的音色变化与力度 变化, 在忠实存储音乐信息方面, 显示出许多优越性 这种谱只记指法 奏 法, 不记节拍 节奏, 把这些留给演奏家去处理, 就像现今某些作曲家把弓 法 强弱 音色等问题留给演奏家去处理一样 古琴家按照减字谱或文字谱, 2

Degree papers are in the Xiamen University Electronic Theses and Dissertations Database. Full texts are available in the following ways: 1. If your library is a CALIS member libraries, please log on http://etd.calis.edu.cn/ and submit requests online, or consult the interlibrary loan department in your library. 2. For users of non-calis member libraries, please mail to etd@xmu.edu.cn for delivery details.