計算機科學科研項目：用算法創(chuàng)作樂曲——基于計算機音樂技術的音頻理解與生成

導師學校介紹

卡內(nèi)基梅隆大學（CMU）始建于1900年，是世界范圍內(nèi)頗負盛名的私立研究型大學，擁有世界歷史最悠久的計算機學院之一，位列CSRankings排名世界第一，U.S.News計算機本科及碩士項目與斯坦福大學，麻省理工學院，加州大學伯克利分校并列全美第一?！敖刂?019年3月，學校的教員和校友中共有20人獲得諾貝爾獎，13人獲得圖靈獎，22人獲評美國藝術與科學院院士，19人進入美國科學促進會，72人入選美國國家學院?！?/p>

導師詳細介紹

導師昵稱

Roger

導師級別

終身正教授

導師學校

卡內(nèi)基梅隆大學(CMU)

Roger導師是計算機科學、藝術和音樂的教授。他于1982年獲得卡內(nèi)基梅隆大學計算機科學博士學位。他在計算機音樂領域的研究在國際上聞名。他目前的工作包括與人工智能音樂家的現(xiàn)場音樂表演、交互式媒體、用于聲音合成的高級語言以及對計算機課程設計的支持。他還是一名小號演奏家和作曲家。他曾在哈萊姆歷史悠久的阿波羅劇院(Apollo Theater)和巴黎IRCAM的現(xiàn)代投影空間(space de Projection)等音樂廳演出。除了為音樂家和互動電子音樂創(chuàng)作的眾多作品外，Roger教授還曾與Jorge Sastre合作創(chuàng)作了歌劇《La Mare del Peixos》。

Roger is a Professor of Computer Science,Art&Music.He received a Ph.D.in Computer Science from Carnegie Mellon University in 1982.He is internationally known for his research in the field of computer music.His current work includes live music performance with artificial computer musicians,interactive media,high-level languages for sound synthesis,and computer support of curriculum design.He is also a trumpet player and composer.He has performed in concert halls ranging from the historic Apollo Theater in Harlem to the modern Espace de Projection at IRCAM in Paris.Besides numerous compositions for musicians and interactive electronics,he co-composed the opera La Mare dels Peixos with Jorge Sastre.

適合人群

方向：理工

專業(yè)：人工智能

適合專業(yè)：計算機科學，機器學習，數(shù)字媒體，編程語言，人機交互，語音識別，計算機音樂

項目價格：33800/19800

項目周期：7周在線小組科研+5周論文指導

是否建議高中生學習：是

是否建議大學生學習：是

語言：英文

難度：低級/中級難度

建議具備的基礎：計算機科學、計算機工程、數(shù)據(jù)科學、數(shù)據(jù)處理、機器學習、深度學習等專業(yè)的學生；學生需要具備初等微積分或線性代數(shù)基礎，至少會使用一門編程語言

科研項目產(chǎn)出

7周在線小組科研學習+5周論文指導學習共125課時+不限時論文指導

學術報告

優(yōu)秀學員獲主導師Reference Letter

EI/CPCI/Scopus/ProQuest/Crossref/EBSCO或同等級別索引國際會議全文投遞與發(fā)表指導（可用于申請）

結業(yè)證書

成績單

項目介紹

導師將首先介紹計算機音樂這一新興學科的發(fā)展現(xiàn)狀及其產(chǎn)業(yè)與現(xiàn)實生活運用、而后導師將介紹不同作用的多種計算機音樂算法，這將包括Nyquist編程語言的理論與實操、數(shù)字音頻信號處理等技術。學生將根據(jù)個人對音樂種類及算法方向的喜好，在導師的建議下，自選個性化參考課題，進行音頻的處理或轉換，產(chǎn)出音樂demo，在項目結束時進行成果展示。

個性化參考課題：

用圓周率的數(shù)字作曲

對Steve Reich的“Piano Phase”做一個變奏曲

制作一首每一種樂器都有不同節(jié)奏的曲子

讓樂器改變節(jié)奏來發(fā)散和收斂

每八度用19個音調(diào)而不是12個

創(chuàng)作一首比任何人演奏都要快的曲子

隨機結合環(huán)境聲音構建聲景

為任何旋律構建一個自動和聲器

制作并演奏合成琵琶或其他中國樂器

制作并使用帶有自然顫音的合成樂器

制作一個可以表演不同情緒旋律的程序

項目背景

計算機音樂是利用數(shù)字計算機和其他電子數(shù)據(jù)處理機器的音樂，發(fā)展于1948年，應用于音樂作曲和音樂研究。計算機技音樂術允許索引特定的音樂流派或類型(如16世紀的意大利音樂或某個作曲家的作品)，并被證明在風格、音調(diào)和和聲結構的分析和作曲過程中是有用的。在使用計算機作為創(chuàng)作工具時，作曲者通過編寫程序使計算機產(chǎn)生音高、節(jié)奏、音色和其他音樂元素，并通過作曲者選擇的標準對這些元素進行篩選。輸出可以用傳統(tǒng)的儀器進行轉錄，也可以輸入另一種設備轉換成聲音。1963年，在貝爾電話實驗室，馬克斯·弗農(nóng)·馬修斯和他的同事們設計了一臺能夠直接合成聲音的計算機。作曲家以數(shù)學函數(shù)形式輸入的音樂，被計算機轉換成合成的音樂聲音，這些聲音以數(shù)字形式存儲，可以隨意播放。由于機器靈活而精確，它可以產(chǎn)生各種各樣的音樂應用。盡管計算機可以通過編程產(chǎn)生傳統(tǒng)風格和器樂色彩的音樂，但它對作曲家的主要吸引力一直在于它能夠擴展以前可用的音樂元素的范圍，如音色和音高，以及它所創(chuàng)造的音樂形式的新方法。近年來，隨著人工智能技術及短視頻平臺的迅猛發(fā)展，計算機音樂技術已經(jīng)作為主要生產(chǎn)工具，頻繁出現(xiàn)在BGM及伴奏生成、基于不同角色情感的配樂自動匹配等應用場景中。

項目大綱介紹

計算機音樂原理 Introduction:How Do Computers Make Sound?

音樂的不同模塊及其對應處理方法 Unit Generators:Building Blocks for Sound

基于Nyquist的計算機音樂算法 More Nyquist Including Score Representation

算法作曲 Algorithmic Composition

學術研討1：教授與各組學生探討并評估個性化研究課題可行性，幫助學生明晰后續(xù)科研思路

Final Project Preparation Session I

學術研討2：學生將在本周課前完成程序設計原型（prototype）及偽代碼（Pseudocode），教授將根據(jù)各組進度進行個性化指導，確保學生優(yōu)質的終期課題產(chǎn)出

Final Project Preparation Session II

項目成果展示 Final Presentation

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