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小提琴音准练习软件设计
小提琴音准练习软件设计
引言
音准是小提琴的灵魂和生命，是小提琴学习过程中最难突破的问题。
小提琴与其它乐器不同，没有确定音准的键盘，也没有品位，而是根据演奏者手
指按弦的位置决定。传统小提琴音准练习一般都是反复练习音阶，或通过对比钢
琴声音，提高人耳的分辨能力，进而帮助练习者判断音准情况。这样的训练方式
需要有专业人员实时指导，不断纠正，逐渐提高。对于普通练习者来说，无法保
证随时都能够得到指导，只能自己揣摩，经常事倍功半。
音高是人耳区分声音振动频率高低的一个度量。虽然音高和频率并不
成正比关系（近似对数关系）， 但音高与频率仍然有一一对应的关系。小提琴的
音高分析即估计每个音的基频。基频估计方法很多，有时域的短时自相关法[1]、
短时平均幅度差（AMDF）法，有频域的谐波峰值法[2]，还有时频域的小波分析[3]，
各种常用方法比较见参考文献[4]。其中，频域分析方法相对稳定，且精度高。
本文基于 C#编程平台，应用 Windows 的低级波形音频函数实时采集
音乐信号，经离散傅里叶变换后，采用带置信度的谐波峰值法初步估计基频，进
而引入插值算法提高基频估计精度。
1 音乐信号采集
声卡是计算机的一种多媒体设备，可以用 Windows 的 MCI（Media
Control Interface）命令来控制声卡。MCI 命令提供了一组与设备无关的控制
命令，是一种访问多媒体设备的高层方法。利用 MCI 命令来控制声卡录音时，程
序员不能在录音过程中访问内存中的采样数据，无法应用在实时性要求比较高的
场合。Windows 的低级波形音频函数提供了对声卡的灵活操作，允许在采样过程
中实时访问内存中的采样数据。
1.1 采集流程
使用波形音频函数控制声卡，应遵循以下步骤（括号内为使用函数）：①
打 开 波 形 输 入 设 备 （ wavEinOpen ）； ② 为 波 形 输 入 设 备 准 备 缓 存 区
（ waveInPrepareHeader ）； ③ 向 波 形 输 入 设 备 添 加 一 个 输 入 缓 冲 区
（waveInAddBuffer）；④启动波形输入设备，开始录音（waveInStart）；⑤录音
结 束 后 ， 清 除 由 waveInPrepareHeader 函 数 准 备 的 缓 存 区
（waveInUnprepareHeader）；⑥停止录音（waveInStop）；⑦关闭录音设备
（waveInClose）。
使用波形音频函数实时录音时，应注意以下两点：
（1）如果只为波形输入设备准备和添加一个缓冲区，当该缓冲区被
采样数据填满后，波形输入设备无缓冲区可用，采样就停止了。所以应至少为波
形输入设备准备和添加两个或以上的缓冲区，以保证采样过程的连续性。
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