摘要

本文探讨了如何在多样化的音乐背景下，通过可微分数字信号处理（DDSP）实现实时音色重映射。传统的音频驱动合成方法主要依赖于音高和响度包络，这限制了音色表达的丰富性。本文提出的方法借鉴了音色类比的概念，通过一种新颖的特征差异损失函数，直接优化合成器参数，从而在音色空间中实现有意义的转换。以军鼓表演为例，展示了如何将真实军鼓的音色实时重映射到基于Roland TR-808的合成器上，强调了音色在音乐表达中的核心作用。

原理

本文的核心在于利用可微分数字信号处理（DDSP）技术，通过特征差异损失函数来优化合成器参数。该损失函数旨在学习音乐事件之间的相对音色差异，而不是单一事件的绝对特征值。这种方法强调了音色在构成音乐短语中的作用，特别是相邻音乐事件之间的音色关系。通过测量输入音频控制信号中连续音乐事件的音色变化，并将这些变化转化为合成器参数的调制，实现了音色的重映射。

流程

本文提出的音色重映射方法的工作流程如下：首先，从输入控制源中提取两个声音xa和xb的音色序列，通过音频特征提取算法f(·)定义一个多维音色空间。然后，计算这两个声音的特征向量差异y = f(xb) - f(xa)。接着，使用合成器g(·)和预设参数θpre生成声音xc，并通过参数调制θmod生成调制后的声音xd。目标是使合成声音xd的特征差异ˆy = f(xd) - f(xc)与输入声音的特征差异y相匹配。通过梯度下降优化算法，调整合成器参数以最小化特征差异损失L(ˆy, y) = ∥ˆy - y∥1。

应用

本文提出的音色重映射技术不仅适用于实时军鼓表演的音色转换，还具有广泛的应用前景。例如，可以扩展到其他乐器的音色控制，或者用于音乐制作中的声音设计。此外，该技术还可以应用于音乐教育、音乐治疗等领域，通过调整音色来增强音乐的表现力和情感传达。随着技术的进一步发展和优化，预计将在音乐创作和表演中发挥更大的作用。