数字音乐教室中的音频传输技术

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摘要:音乐是最古老的、最具感染力的艺术形式之一，音乐教室是人们用于开展常规音乐课程，学习和鉴赏声乐、器乐的场所。数字音乐教室是完善音乐教育教学信息化基础环境建设的必要条件。

关键词:数字音乐教室;音频传输;无线通信

一、我国数字音乐音频传输发展现状

数字音乐是用数字格式存储的音乐，通过信息技术来传输的音乐。常见的有通过计算机模拟乐器编辑、处理制作，也叫“电子音乐”、“MIDI音乐”。目前，我国部分中小学的数字音乐教室内，各种传统乐器以有线或无线麦克风作为音频采集器采集音频数据进入调音设备。电子乐器则以有线或无线信号收发器输入调音设备，多路音频混音后统一输出。虽然也能实现一些音乐的欣赏、歌唱、演奏，但还是存在很多问题。比如，传统乐器音色与电子乐器扩声的音质、音色不同，现场配合演奏效果不佳;电子乐器设备连线复杂，大量的连线增加了人员维护的成本，而且后期不易增补电子乐器设备;调音设备输入接口有限;各种专业电子乐器设备功能繁杂，相对于学生来说专业性较高;音乐素材创编模块较少，难以提升学生创作的主观能动性等等。因此，如何有效解决各种传统乐器和电子乐器设备的联合使用，如何有效改善设备间连线的复杂程度，如何提升音乐教学中的录播通道，如何最大限度提升学生在课堂上的主观能动性，是数字音乐教学领域所面临的挑战、机遇和发展空间。

二、数字音乐教室中的无线传输技术

(一)无线通信技术的特点

在日常生活中，无线通信技术具有覆盖面积广、信息传递快、不受空间约束限制的特点。而相对于有线通信，无线通信的这些特点有着无可替代的优越性。其中短距离无线通信技术的发展引人瞩目，尤其是无线局域网、蓝牙技术和基于特定频率的智能传输通道。(1)无线局域网的特点。无线局域网具有高度的自由性和灵活性，可避免数字音乐教室建设中大量预埋网线和音频线，有效地缩短数字音乐教室建设周期，降低各种设备间连线的复杂程度。同时，由于无线局域网带宽充足，更加适合进行大量双向和多向的多媒体信息传输。(2)蓝牙技术的特点。蓝牙技术是一种无线数据通信的开放性全球规范，以低成本、近距离无线连接为基础，为固定和移动电子乐器设备通信环境建立连接的短程无线电技术。其同样有效地避免了数字音乐教室建设中大量预埋网线和音频线，降低各种设备间连线的复杂程度。(3)基于特定频率的智能传输通道的特点。与无线局域网和蓝牙等传统无线系统不同，基于特定频率的智能传输通道能在宽频上发送一系列低功率脉冲。较宽的频谱、较低的功率、脉冲化数据，引起的干扰小于传统无线解决方案，使其不仅满足传统无线在数字音乐教室中的所有应用，还能够在室内无线环境中提供与有线相媲美的性能。

(二)数字音乐教室中的数据传输

无线局域网、蓝牙和基于特定频率的智能传输通道均可替代有线音频传输，在数字音乐教室中有许多用武之地。无线传输设备需支持多设备的同步接入，实现传统乐器和电子乐器与调音设备间的线缆替代。通过无线通信技术，将学生手中的乐器与调音设备进行无线连接，不仅做到学生可以手持乐器在教室内随意移动，还能够即插即用，简化乐器使用步骤。学生可以通过移动终端模拟各种发声乐器，如钢琴、小提琴、沙锤、架子鼓等。一群兴趣相投的小同学聚在一起，人手一台电子设备，却可以集体演奏出一曲复杂的多乐器乐曲。在此过程中，孩子们不仅获得了乐趣，更培养了团队的协作和交往能力。在小乐队创编演奏过程中，音频实时输出才能不影响演奏效果，因此无线发射传输设备的延时必须低于20ms。而传统的无线传输方式带来的高延时是无法达到小组乐队演奏的要求的，只有通过特定频率的智能传输通道才能满足低延时的要求。设备无线传输后，教师端的管理也显得尤为重要。无线设备通过集成连接到网络收发端，教师通过传输网络下的教师端控制软件实时监管所有无线发射端设备工作状态，实现一对多式管理模式下的音频有效输出。为教师端开放调音界面，实现数字调音台的效果管理。教师通过选择不同的演奏模式，模拟出最佳调音效果，通过数字音乐管理软件所提供的师生互动，完成教与学的统一。

(三)数字音乐教室音频传输系统组成

在一个完整的数字音乐教室中，配置无线音频传输接收端和发射端时，发射端数量根据学生同步演奏需求数量配置，接收端接入有源音箱或调音台。在网络环境下，教师在数字音乐教室管理软件上控制任意发射端的开关、均衡音色等状态，实现数字调音台的效果管理。教师选择当前演奏模式便可模拟出最佳调音效果，通过数字音乐管理软件提供的师生互动，完成教与学的统一。通过以上设备的有机结合，为数字音乐演奏提供了新思路和新方法，为学生欣赏音乐、感受音乐提供了良好的环境。

(四)数字音乐教室的教学应用场景

数字音乐发展背景下，小组乐队协同演奏成为主要教学应用方式。学生通过电子乐器或电子平板设备可以模拟出不同的乐器音色，结合打击、旋律、和声等功能，配合学生对节奏的理解，即可组建成一支小小的乐队，在演奏中相互配合。无线通信技术使得学生端的电子设备工作状态直接受教师端软件控制开关和均衡，教师无需进行线材整理。某学校音乐教研组组建了电钢教室，学生可以利用电钢琴进行配合演奏，也因此经常进行排练以及各种活动现场演出。由于电钢本身音量不够大，老师往往要协助学生把电钢的线路接入调音台进行扩声。一节40分钟左右的音乐课，有10分钟在整理线材。演出前也要专门空出半个小时的时间将线路梳理好才行，非常不便。为了解决这一困扰，学校使用数字音乐无线传输系统，让每台电钢琴接入无线发射端，无延时数字音频传输技术帮助教师轻松控制每一个学生终端。软件上一键开启调音，实现音乐教室的数字化管理。某学校在数字音乐建设方面，使用了移动平板电脑作为学生演奏乐器。移动终端音量不足以在教室内实现扩声，只能让每个学生背上一只移动音箱，把平板电脑接入音箱扩声。老师无法控制学生的音箱，管理起来十分吃力。学校老师通过数字音乐无线音频传输系统，将学生移动端合理管理起来，软件上即可调用控制。同时，该无线技术保障实时演奏情况下，无延时感知，有效提升数字音乐乐队组织效率。

三、结束语

数字音乐作为新媒体和音乐的融合体，是学生了解音乐、发挥想象力创编音乐的新途径。从各个方面来看，数字音乐教室中对无线通信技术的需求是全方位的。因此，如何将无线通信技术运用得更贴近数字音乐教学，服务于数字音乐课堂，是数字音乐教室向数字化、智能化、一体化的必然趋势。在技术手段解决音乐教室的数据传输基础上，学生初步了解信息化背景下的音乐教学模式，教师以跨学科理念设计音乐教学，指导学生全面发展，发展个性培养学生综合素养能力，通过动手操作、弹奏、合作演奏等形式，使学生获得对数字音乐和乐队演奏的初步知识，充分体验演奏的乐趣，激发学生对艺术的兴趣，在学习创编与演奏过程中培养学生的综合创新能力。

参考文献:

［1］数字音乐百科．

［2］陈浩，孟夏．论无线通讯技术创新与应用［J］．电子技术与软件工程，2015，(3)．

作者：肖玲妮 杨林 单位：教育部教育装备研究与发展中心 南京市南京中芯声学技术研究院