疫情下音樂(lè)專(zhuān)業(yè)課線上教學(xué)軟件使用研究

面向信息化時(shí)代，5G網(wǎng)絡(luò)迅速發(fā)展，實(shí)時(shí)音頻與高清視頻的傳輸質(zhì)量大幅度提升，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)更加廣泛地應(yīng)用于教育教學(xué)之中。此次新冠疫情期間，全國(guó)教育系統(tǒng)線上教學(xué)模式的大面積推廣，成為疫情防控期間教育行業(yè)快速轉(zhuǎn)型的主要推動(dòng)力量。

一、現(xiàn)狀

伴隨科技不斷發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)線上多媒體授課技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)之中，線上與線下教學(xué)的創(chuàng)新融合成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。2020年新冠疫情期間，大規(guī)模的線上教育在全國(guó)范圍得到了廣泛的實(shí)踐和應(yīng)用，雖無(wú)法完全取代線下教學(xué)，但其靈活與便利性對(duì)教育行業(yè)教學(xué)模式的完善起到重要的補(bǔ)充作用。

區(qū)別于以往藝術(shù)類(lèi)教學(xué)的面對(duì)面授課，“口傳心授”的傳統(tǒng)教學(xué)模式，線上授課的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和教學(xué)方式都有所不同，突破了時(shí)間與空間的限制，以此實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的拓展。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸音視頻等新媒體手段，豐富了課堂內(nèi)容，有效輔助教師開(kāi)展教學(xué)工作。然而，音樂(lè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程因其實(shí)操性及聲音傳輸實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)，對(duì)授課應(yīng)用軟件及設(shè)備提出了更高的要求。目前，使用頻率較高的部分線上教學(xué)平臺(tái)，其設(shè)備功能尚不能完全滿足該類(lèi)特殊課程的線上教學(xué)需要，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的穩(wěn)定性，聲音傳輸?shù)难訒r(shí)、失真及噪音干擾等因素，使得音樂(lè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程線上教學(xué)的發(fā)展，面臨更大的挑戰(zhàn)。

二、測(cè)試

線上教學(xué)軟件作為一種典型的音視頻同步通信系統(tǒng)，需實(shí)現(xiàn)不同時(shí)空之間的即時(shí)互動(dòng)和溝通，使圖像與聲音完美融合，盡可能地模擬還原現(xiàn)實(shí)效果，為此，基于音樂(lè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程教學(xué)的特殊性，分別選擇高音弦樂(lè)器小提琴和低音弦樂(lè)器低音提琴作為測(cè)試對(duì)象，選用現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)使用率較高的五款線上教學(xué)應(yīng)用軟件：騰訊會(huì)議（2.0.0.459）、QQ軟件（pc2020）、釘釘（5.1.28.12）、企業(yè)微信（3.0.31.2998）和一起練琴（4.5.6?.456），通過(guò)電子設(shè)備數(shù)據(jù)采集，根據(jù)各自特點(diǎn)及功能，做出使用分析。

（一）測(cè)試使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備

參與本次測(cè)試的電子設(shè)備及演奏者均置于專(zhuān)業(yè)測(cè)試環(huán)境中，以保障測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，所用設(shè)備及其軟件具體如下：

設(shè)備 品牌/型號(hào)測(cè)試主機(jī) P775高性能移動(dòng)工作站（RME驅(qū)動(dòng)）測(cè)試副機(jī) 5臺(tái)清華同方品牌臺(tái)式電腦聲卡 RME Fireface UC監(jiān)聽(tīng)耳機(jī) 鐵三角M50傳聲器 DPA 4006錄音筆 SONY D100專(zhuān)業(yè)錄音筆測(cè)距儀 BOSCH激光測(cè)距儀內(nèi)錄軟件 Virtual Audio Streaming分析軟件 GMAS、Sonic Visualiser

（二）測(cè)試實(shí)施步驟

測(cè)試前期準(zhǔn)備階段，連接各項(xiàng)設(shè)備，將聲卡、傳聲器與電腦主機(jī)連接并調(diào)試后，確定支架位置，固定傳聲器和錄音筆放置于演奏員前方一米處，并處在同一位置且指向一致。

測(cè)試開(kāi)始，主機(jī)開(kāi)啟需參與測(cè)試的五款線上教學(xué)應(yīng)用軟件，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)鏈接至所有副機(jī)，均開(kāi)啟語(yǔ)音或視頻通話，邀請(qǐng)?jiān)诎察o且封閉房間中的演奏員進(jìn)行演奏，用SONY D100錄音筆錄下現(xiàn)場(chǎng)音頻的原始波形數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，同時(shí)開(kāi)啟副機(jī)聲音內(nèi)錄軟件（Virtual Audio Streaming），通過(guò)傳聲器（DPA 4006）將樣本傳送至分別裝有五款教學(xué)應(yīng)用軟件的五臺(tái)副機(jī)中，收集每臺(tái)副機(jī)聲音樣本并與原始數(shù)據(jù)樣本進(jìn)行比對(duì)分析。

測(cè)試后期，特邀請(qǐng)不同音樂(lè)專(zhuān)業(yè)學(xué)科10位專(zhuān)家，分別對(duì)原始音頻樣本與每臺(tái)副機(jī)內(nèi)錄聲音樣本進(jìn)行對(duì)比，并做出主觀評(píng)分（滿分100分）。

（三）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比

本次研究共選取兩種弦樂(lè)器：高音弦樂(lè)器小提琴和低音弦樂(lè)器低音提琴作為測(cè)試對(duì)象，通過(guò)數(shù)個(gè)采樣音，進(jìn)行泛音列、頻譜以及波形圖的數(shù)據(jù)收集整理，對(duì)比分析其不同軟件終端的接收效果。

泛音列分析用GMAS 2.0。泛音列是衡量音色音質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，泛音列較多的樂(lè)器往往音色的豐滿度會(huì)更高，反之泛音列越少則代表音越“純凈”，相對(duì)單薄。

頻譜及其波形圖分析用Sonic Visualiser。頻譜是聲音在可聽(tīng)頻率范圍內(nèi)覆蓋量的一種直觀圖，它的覆蓋量大小也在很大程度上影響音色的質(zhì)量。波形圖則能很直觀地看出音頻的完整性，以判斷缺失、丟音等現(xiàn)象。

1.小提琴

（1）小提琴諧音數(shù)量的測(cè)量比較

SONY 小提琴取樣音G3①

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 195.60/G3-3/-13.38 第二分音 391.20/G4-4/-0.93第三分音 586.80/D5-2/-7.67 第四分音 784.20/G5+0/-3.19第五分音 979.80/B5-15/2.93 第六分音 1175.40/D6+1/-3.14

①騰訊會(huì)議

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失② 第二分音 391.20/G4-4/-0.93第二分音 391.91/G4-1/17.60 第四分音 784.20/G5+0/-3.19第三分音 587.87/D5+1/4.71 第四分音 783.83/G5-1/6.95第五分音 979.78/B5-15/2.66 第六分音 1175.74/D6+1/-0.09

②企業(yè)微信

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 392.58/G4+2/9.93第三分音 588.04/D5+2/-2.44 第四分音 783.51/G5-2/2.64第五分音 978.98/B5-16/-1.91 第六分音 1176.09/D6+2/-3.89

③釘釘

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 391.92/G4-1/16.14第三分音 587.89/D5+1/3.62 第四分音 783.85/G5-1/6.07第五分音 979.81/B5-15/-2.30 第六分音 1175.77/D6+1/-10.37

④QQ

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 195.96/G3+0/-3.97 第二分音 391.91/G4-1/3.75第三分音 587.87/D5+1/0.81 第四分音 783.83/G5-1/7.09第五分音 978.71/B5-16/-1.15 第六分音 1174.66/D6+0/-1.15

⑤一起練琴

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 缺失 第二分音 392.23/G4+1/13.56第三分音 缺失 第四分音 782.91/G5-3/-1.65第五分音 979.79/B5-15/1.63 第六分音

（2）小提琴波形圖測(cè)量

圖示1 為小提琴波形測(cè)量圖，其中包括：00-SONY、01-騰訊會(huì)議、02-企業(yè)微信、03-釘釘、04-QQ、05-一起練琴。

圖示1

（3）小提琴頻譜圖測(cè)量

（SONY）

（騰訊會(huì)議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專(zhuān)家對(duì)比原始音頻與各應(yīng)用軟件內(nèi)錄音頻的主觀評(píng)分

騰訊會(huì)議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴專(zhuān)家1 50 75 60 70 80專(zhuān)家2 55 60 62 70 72專(zhuān)家3 60 70 60 65 70專(zhuān)家4 60 70 71 76 92專(zhuān)家5 40 45 40 60 80專(zhuān)家6 73 77 75 79 82專(zhuān)家7 60 70 60 80 90專(zhuān)家8 82 84 85 88 90專(zhuān)家9 65 80 73 85 90專(zhuān)家10 50 80 50 82 89

分別去掉最高和最低得分后每個(gè)應(yīng)用程序評(píng)分如下：

騰訊會(huì)議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴59 72 63 75 84

（5）分析小節(jié)

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析得出，“騰訊會(huì)議”和“釘釘”在取樣音的諧音列中音頻丟失次數(shù)較多，和弦分音聲音能量不均衡，與之相比“QQ”和“企業(yè)微信”基本還原了器樂(lè)的諧音列且分音較為豐富，同時(shí)，“QQ”的波音圖還原度最高，音頻完整且相對(duì)穩(wěn)定，“一起練琴”雖然高頻部分被嚴(yán)重切除，但在中低頻的表現(xiàn)上最接近SONY D100的數(shù)據(jù)，其波形圖的完整性也相對(duì)最高。另外除“一起練琴”，其他軟件在測(cè)試過(guò)程中，均存在音頻丟失、頻譜缺失、雜音嚴(yán)重等現(xiàn)象。因此，對(duì)于小提琴而言，其傳播音質(zhì)最佳的軟件是“一起練琴”。

2.低音提琴

（1）諧音數(shù)量的測(cè)量比較

SONY 低音貝司取樣音 E4③

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 328.39/E4-15/39.71 第二分音 658.58/E5-10/25.42第三分音 986.98/B5-10/34.27 第四分音 1317.17/E6-10/21.76第五分音 1645.56/?G6-26/17.92

①騰訊會(huì)議

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 156.62/?D3+4/3.46 第二分音 329.90/E4-12/19.19第三分音 990.62/B5-3/0.19 第四分音 1319.52/E6-7/-17.20第五分音 1648.42/?G6-22/-12.31

②企業(yè)微信

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 330.70/E4-3/7.29 第二分音 658.32/E5-11/-14.77第三分音 990.56/B5-3/9.16 第四分音 1316.65/E6-11/-7.36第五分音 1650.42/?G6-20/0.55

③釘釘

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB） 分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 329.17/E4-11/15.73 第二分音 658.35/E5-11/-0.69第三分音 990.56/B5-3/8.02 第四分音 1319.77/E6-7/-5.05第五分音 1652.02/?G6-18/-2.62

④QQ

分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）分音列序號(hào) 頻率(Hz)/音組/音強(qiáng)（dB）第一分音 329.16/E4-11/9.23 第二分音 缺失第三分音 987.49/B5-9/-0.84 第四分音 1316.65/E6-11/-0.82第五分音 1639.66/?G6-31/-20.79

⑤一起練琴

丟失④

（2）低音提琴波形圖測(cè)量

低音提琴波形圖比較

（00-SONY，01-騰訊會(huì)議，02-企業(yè)微信，03-釘釘，04-QQ，05-一起練琴）

（3）低音提琴頻譜圖測(cè)量

（SONY）

（騰訊會(huì)議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專(zhuān)家對(duì)比原始音頻與各應(yīng)用軟件內(nèi)錄音頻的主觀評(píng)分：

騰訊會(huì)議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴專(zhuān)家1 70 55 50 80 88專(zhuān)家2 75 72 70 65 65專(zhuān)家3 60 60 60 60 80專(zhuān)家4 78 76 74 72 92專(zhuān)家5 60 60 50 50 80專(zhuān)家6 80 78 75 79 83專(zhuān)家7 75 70 70 80 90專(zhuān)家8 82 83 83 85 87專(zhuān)家9 81 78 70 78 84專(zhuān)家10 67 60 50 60 88

分別去掉最高和最低得分后每個(gè)應(yīng)用程序評(píng)分如下：

騰訊會(huì)議 企業(yè)微信 釘釘 QQ 一起練琴73 69 64 71 85

（5）分析小節(jié)

通過(guò)低音提琴的取樣音可以看出，在其低音區(qū)時(shí)，“騰訊會(huì)議”和“QQ”的諧音列表現(xiàn)較接近原始樣本；“釘釘”在中音區(qū)和高音區(qū)的諧音列表現(xiàn)與原始樣本較接近?！捌髽I(yè)微信”則音頻缺失嚴(yán)重?！耙黄鹁毲佟痹诓ㄐ螆D表現(xiàn)中完整度最高，頻譜帶寬至17000Hz，17000Hz以下的頻譜則與SONY D100的數(shù)據(jù)非常接近。反之“企業(yè)微信”和“QQ”波形圖的丟音現(xiàn)象較多，傳播頻譜帶寬也非常有限。因此，對(duì)于低音提琴而言，最佳的線上教學(xué)工具為“一起練琴”。

三、總結(jié)

伴隨5G技術(shù)高速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)以其包容、開(kāi)放、跨界的顛覆性創(chuàng)新思維，打破常態(tài)化教學(xué)模式，為線上音樂(lè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程教學(xué)提供了更多可能，以新媒體交互性的特點(diǎn)，彌補(bǔ)傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的局限性，為音樂(lè)教育提供多元化的傳播途徑。現(xiàn)階段疫情防控成為當(dāng)前社會(huì)生活常態(tài)，音樂(lè)實(shí)操類(lèi)課程的教學(xué)模式面臨變革，線上教學(xué)成為教學(xué)模式多元化發(fā)展的必然趨勢(shì)，線上線下教學(xué)模式的創(chuàng)新融合成為信息化時(shí)代發(fā)展的新標(biāo)識(shí)。本次測(cè)評(píng)研究，嘗試根據(jù)不同弦樂(lè)器的音域及音頻特點(diǎn)，協(xié)助教師與學(xué)生選擇較為合適的線上教學(xué)軟件。通過(guò)測(cè)評(píng)可見(jiàn)，目前線上教學(xué)軟件尚處于初級(jí)階段，使用效果尚不能完全滿足音樂(lè)專(zhuān)業(yè)類(lèi)課程的教學(xué)需求。弦樂(lè)器演奏的音域、力度以及錄音設(shè)備都會(huì)對(duì)線上教學(xué)的聲音輸出產(chǎn)生影響。音頻丟失、運(yùn)行卡頓、聲音失真、延時(shí)等問(wèn)題，使得課程質(zhì)量不甚理想，線上平臺(tái)教學(xué)很大程度上依賴于信息化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持，整體仍有較大的改進(jìn)空間。

注釋?zhuān)?/p>

①G3：小字組的“sol”。一般在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，C4代表小字一組的中央C，其他以此類(lèi)推。

②缺失：基頻缺失，是一種聲學(xué)現(xiàn)象，這在一些彈撥樂(lè)器中經(jīng)常存在。不過(guò)這里基頻缺失的原因可能為這款軟件在網(wǎng)絡(luò)傳輸中可能過(guò)度壓縮音頻造成基頻缺失，聽(tīng)覺(jué)上表現(xiàn)為音色的豐滿度與厚實(shí)感下降。

③E4：小字組的“mi”。

④整個(gè)音在波形圖上“呈一直線”，即未檢測(cè)到此音的波形。原因有可能為應(yīng)用軟件在傳輸過(guò)程中對(duì)音頻造成過(guò)度的壓縮，或因網(wǎng)絡(luò)原因造成數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象。