专利名称:坐标数码乐谱计算机处理技术的制作方法
坐标数码乐谱计算机处理技术
技术领域：
计算机技术
技术背景五线谱是当今世界通用的音乐文字，是欧洲人一千多年前发明的，是西方文明的重要标志之一。五线谱在世人眼中地位神圣，功不可没。但用现代人的观点看， 五线谱存在致命的弱点。一是对音乐各要素的表达有相当的局限性，过于繁琐庞杂，既不便书写也不便阅读，普及率极低。据调查，80%的声乐本科毕业生不识五线谱。二是不方便计算机操作。虽然目前已有中国中音公司的TT作曲家数字简谱制谱软件和美国I^assport Designs公司的五线谱制谱软件，但他们采用的是计算机模拟绘图技术，操作工艺复杂，功能单一，适应性差。
乐谱的数字化改造远在三百年前就开始了。法国的加林和英国的格兰维尔等曾对数字简谱做过研究和整理。数字简谱有调变谱不变的优点，便于视唱，但不能直接反映唱名与音键的对应关系，用于演奏不太方便。而且不能表达宽音域、多音和弦的大型音乐作品， 无法取代五线谱。数字简谱的时值表达没有实现数字化，计算机操作仍较困难。到了现代， 新记谱法的研究已在世界范围形成一股潮流。据互联网载，有一个叫‘国际现代化音乐符号协会’的组织，二十多年前在美国成立。提出“不承认任何传统记谱方法。新记谱法应不使用升、降半音号，无调性，同音同位”的改革标准。该协会已开过三次国际性会议，收到数十种改革方案，但均未摆脱五线谱的阴影，或功能低下，或过于古怪，无推广价值。本人创造的坐标数码乐谱，含框图、数码两种主体形态，功能大大超过了五线谱，并超过了 “国际现代化音乐符号协会”提出的标准。特别有利于乐谱的计算机操作，与现代技术接轨。采用计算机数码技术处理乐谱，比模拟绘图技术要优越得多。
发明内容
一、坐标数码乐谱。是数字化的新式乐谱，为乐谱的计算机处理创造了有利条件。
二、坐标数码乐谱计算机处理软件Jiangs。是坐标数码乐谱的计算机工作软件，存有坐标数码乐谱框架图、相关程序、数据、代码设置等。可完成制谱、变调、乐谱切换等项作业，使乐谱的处理技术实现了全面改革与创新。
三、坐标数码乐谱用纸。把坐标数码乐谱框架图连续地输出打印在纸面上，即为坐标数码乐谱用纸，可用于手工记谱。
有益效果
一、采用先进的计算机技术处理乐谱，极大地简化了乐谱制作的工艺流程，彻底消除了手工作业；乐谱的自动切换与变调，填补了国内外空白。取得了工省质优的理想效果， 使TT作曲家软件和I^assport Designs五线谱软件相形见绌。此项技术可与王选先生的汉字激光照排技术相媲美，且有更强的国际通用性。
二、作为计算机处理技术应用的产出品，乐谱的功能实现了质的飞跃。简捷通俗， 根除了谱号、半音号，音域、时值无限，和弦对位关系明朗，既适合演奏也适合视唱，可完美准确表达包括钢琴曲和交响乐在内的任何乐曲，全面彻底取代五线谱，破解了世界性难题。
图1、钢琴键盘(局部)与音键代码设置。
a、大、小板块的划分。钢琴每12个键为一个循环节，向左右两个方向循环重复。每个循环节为一组，可分为大、小两个板块。小板块三个白键两个黑键，大板块四个白键三个黑键。
b、组别代码。设中心组音键的组别代码为0，向右数第一组键的代码为1，再向右依次为2，3，4.....。向左数第一组键的代码为-1，第二组的代码为_2，依此类推。
C、音键名代码。设一组白键的代码是1、2、3、4、5、6、7，恰好与它们的固定唱名相一致；一组黑键代码是1.、2.、4.、5.、6.，即用小数点表示升半音的黑键。音键全名代码是一个两位数，个位是固定唱名，十位是组别代码，小数点表示升半音的黑键，负号表示低音组。 0为休止符，排除了谱号、半音号。实现了一音一码，不重不漏，音域无限。
图2、坐标数码乐谱框架图(简称框图)。是以钢琴键盘为参照，根据数学原理，用计算机绘制出来的坐标方框图形。水平实线Y为乐音等高线，代表黑键。水平虚线是大小板块分界线。间代表白键。纵线X为时区分界线，把框图分成四个时区。设其为主框图，代码为K4，在计算机软件中储存。
图3、固定唱名与首调唱名对应关系表，可向左右两个方向无限扩展，在计算机软件中储存，用以形成并制作坐标数码乐谱切换、变调的计算机程序。
图4、是坐标数码乐谱计算机处理技术实际应用的普通产品样本，即坐标数码乐谱 “东方红”的三种形态a、坐标框图乐谱，b、固定唱名乐谱，C、首调唱名乐谱。
图5、应用计算机处理技术完成的高档产品样本，交响诗“祖国颂”，作者吉林艺术学院杨永泽。a、五线谱原件。b、计算机制作的固定唱名乐谱。
具体实施方式
一、坐标框图乐谱。
1、计算机制谱操作。设定并输入总程序代码XYS，令坐标数码乐谱主框架图K4出现在计算机屏幕上，如图2所示。光标指向第一时区，用键盘向该时区输入音键名代码，如 07,05.，两个乐音都对号入座，以坐标点A、B的形式出现在框图相应位置。光标移入第二时区，空白，是第一时区音的延续。计算机光标移入第三时区，输入音键名代码11，在相应位置出现坐标点C。再向第四时区输入音键名代码12.，出现坐标点D。这样乐音A和B所占的时值都是2/4拍，是同时出现的和弦音。而C和D各占1/4拍。一个框图的横向距离通常为1拍，每个时区为1/4拍。一个框图计有8个横向音位，可表达的最短音是1/8拍，此时坐标点应出现在时区分界线上。
坐标框图乐谱的音符只有一个，即坐标点，休止符也被认为是音高为零的音，其坐标点标注在乐谱框图的虚线上。小节顺序号为0、1、2、3......，标注在每小节的起始处。
一个框图填写完毕，移到下一个框图填写，至曲终。
2、音域的扩大。乐谱主框图只能表达一个循环节的12个乐音，其音域是远远不够的。为扩大音域采取如下措施
a、设低音谱框图。图2即是高音谱框图，其特征是大板块在下，小板块在上。将高音谱框图旋转180度，即是低音谱框图，其特征是小板块在下，大板块在上。时区分配与高音谱框图完全一致。
b、加线。高、低音谱框图都可以按实际需要上、下加线，以加满一个板块为限。低音谱上加线板块与高音谱下加线板块重合。
C、遇到超高或超低音，虽上、下加线仍不能表达，这样的音称作域外音，要用升、降 8度号，即上、下三角号或箭头协助表达。先在乐谱框图中找到与其相近的同名音位置，用以标注域外音坐标点，再辅以升、降8度符，表示它的真实高度。升、降8度符可以带指数n，n 是正整数。可无限扩大音域。
3、超短音的表达。四时区框图所能表达的最短音是1/8拍，更短音可采用多框一拍的办法解决。例如表达1/16拍的短音，可采用两个框图并列表示1拍，并用时值变更符 nK = P加以注明。η是正整数。这样可使表达的时值达到无限短。
4、为满足特殊需求，可用计算机绘制6时区乐谱框图，代码为Κ6，在计算机软件内储存。音高线设置与四时区框图完全一致，只是把1拍的时值6等分。6时区框图有极强实用性和兼容性，可准确表达三连音、六连音和12连音，又能表达1/4拍、1/2拍的常规音。 对一些特殊拍式结构乐曲的表达方便而准确。
5、音强的表达。可沿用传统的表达方法。
坐标框图乐谱(如图如所示)有突出的优越性，计算机制谱操作很便利，特别擅长对柱状多音和弦的表达。若用于手工记谱，就是在稿纸的坐标方格中画坐标点，笔画少到极限，可用于乐谱速记。坐标点直接与琴键相对应，形象、直观，排除了谱号、调号、半音号的干扰，便于识别。坐标点的横向分布密度，反映弹奏动作的频率。所以坐标框图乐谱非常适用于演奏。但它仍属线谱类，仍有不足之处，一是视唱难的问题没解决，二是对音乐两要素的表达不够简炼。
二、坐标数码乐谱。
千百年来人们搞记谱法改革总是在线谱的迷宫里打转转，收效有限。必须摆脱线谱的束缚，闯出一条新路。
把坐标数码乐谱框架框图2显示在计算机屏幕上。在光标指引下直接往相应时区的方格中填写音高代码。时值仍用横坐标，即乐音占据并延续的横向方格数表达。连续起来就是坐标数码乐谱。多声部、多音和弦可占据多排横格。
(一)时值表达方法的改进。直接往坐标方格中填写音高代码可出现一个问题，即长音占据的方格较多，使乐谱拖沓。改进方法
1、设拍线，为纵向粗实线段，其代码为句号“。”，表示一拍的起始与终结。两条拍线间所包括的方格数可以是1，也可以是任意正整数。设其为η，则每个方格所代表的时值是 1/η 拍。
2、设分拍线，是纵向浓虚线段。代码是逗号“，”。当一拍中所含乐音较多，结构较复杂，采用分拍线。它把1拍的时值切割成若干个分拍，每个分拍的时值相同，但却含有不同的方格数。设某拍被切割成m个分拍，其中一个分拍中含有η个方格，则该分拍中每个方格所代表的时值为1/m.n拍。
3、设省略号。在空格中填写一个数字，再圈上，表示该音总共延续的空格数。即无论空白格有多少个，只用一个空格就可以表达。
坐标数码乐谱框架(图2)按上述拍线、分拍线的法则横向连续起来可形成乐谱总框架，使坐标方格得到最充分有效的利用。任意超长音、超短音、多连音、复杂的拍式结构等都能得到完美准确的表达。坐标数码乐谱的时值表达，也实现了数字化，采用的是数字和刻度相结合的方法。小节顺序号是数字，时区分界线是刻度，它们与乐曲标定速率、节奏符相结合，即是时值的确切表达。例如当速率符是V = 72拍/分，节奏为每小节J = 4拍，则第 5小节第3拍对应的时间坐标点
X= (60/72) (4X5+3) = 19. 16 (秒)，相邻两音的时差，即是前音的时值。定量而准确。
( 二 )坐标数码乐谱的形态。主要有两种，即
A、固定唱名乐谱，代码为G
固定唱名表达的是绝对音高。把固定唱名代码，即音键名代码(见图1)按上述拍线、分拍线的法则逐一填入坐标数码乐谱框架图中，连续起来就是坐标固定唱名乐谱。如图 4b所示。这种乐谱意义非凡。音域无限，时值无限。音无论多高、多低，多长、多短，一律平等，其代码都只占据一个方格。固定唱名乐谱功能强大，用它来取代五线谱绰绰有余，易懂易学。任何人只要认识阿拉伯数字，即可轻易找到音高代码对应琴键的确切位置；根据每拍含有的横向方格数判定每个音的时值；又由于排除了谱号、调号、半音号的干扰，很容易在键盘乐器上演奏出乐曲的旋律。乐谱不再是学习音乐的拦路虎，入门容易，熟能生巧，不断提高水平。固定唱名乐谱用来视唱虽比五线谱简单，但由于半音出现的频率较高，视唱仍然较困难。
B、首调唱名乐谱，代码S。
首调唱名表达的是相对音高。可把数字简谱唱名1，2，3，4，5，6，7直接作为音高代码使用。升半音表示为1.、2.、4.、5.、6.，降半音用等值升半音替代。例如b3 = #2 = 2.。 按法则将唱名代码填入坐标数码乐谱框架连续图中，即为数字首调唱名乐谱(见图4c)。对普通歌曲、乐曲，简谱唱名加高、低音点是可以把音高问题表达清楚的。但要表达多声部，多音和弦的大型音乐作品，就力不从心了。要完善其功能必须加以改造。即用上、下角码取代高、低音点。例如中音mi表示为“3”，高音mi表示为“3+1”，低音mi表示为“3-1”。高、低
音角码可以是正负1，2，3.......可使音域达到无限。这样首调唱名乐谱既保留了数字简
谱调变谱不变、便于视唱的优点，其功能也得到强化与完善，可以表达任何多声部、多音和弦的大型音乐作品，解决了大型音乐作品视唱难的千古难题。但金无足赤，数码首调唱名乐谱也有不足之处，即不能直接反映唱名与琴键的对应关系，用来演奏不太方便。
(三)坐标数码乐谱制作的计算机技术操作。
令坐标乐谱框架图2及其横向连续图显示在计算机屏幕上。在光标导引下向坐标方格中逐一输入音高代码。空格表示音的延续。空格若超过两个以上，可使用省略号。继续逐一输入音高代码。一个分拍结束，点击逗号“，”，乐谱中即出现分拍线(虚线段)，与时区分界线重合。一拍结束，点击句号“。”，出现拍线(浓实线段)。多声部、多音和弦可占据多排横格。一拍乐音填写完毕，转入下一拍。如此操作，至全曲结束。
用计算机制作坐标数码乐谱，就是往坐标数码乐谱框架图中填写数字化音高代码，以单手操作数字小键盘为主，对音乐要素的表达，无盲点、盲区，不存在重码选择问题， 比用任何一种文字写文章都要方便。若将其作为盲人乐谱使用，会取得更为精妙的效果。
(四)乐谱的切换与变调。设切换指令代码为QH.。[0048]现在我们可以得出一个结论，不可能只靠一种单一的乐谱，既满足视唱又满足演奏的要求。这就要数码固定唱名乐谱与首调唱名乐谱共存，按需选用，功能互补。这就使建立乐谱切换程序变得十分必要了
1、乐谱的切换。图3是乐谱首调唱名与固定唱名(音名)对应关系表。对一首乐曲而言，由于乐谱总框架是固定不变的，是公用的。所以采用等量代换原理，可建立一个乐谱切换计算机程序，在计算机软件中储存。只需下达指令，对音高代码加以置换，计算机瞬间即可完成两种坐标数码乐谱间的相互切换。
首调唱名乐谱只有一种固定形态，其特点是半音出现的频率最低，用于视唱既自然又顺畅。它理应是乐谱存在的主体形态，无论乐曲的创作还是流通，都应采用此种形态。 为了方便演奏才把它切换成固定唱名乐谱。当首调唱名乐谱显示在屏幕上，用键盘输入切换指令QH，并输入乐曲的调名，例如D2.(降E)，瞬间首调唱名乐谱便切换成相应的固定唱
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如果显示在屏幕上的是一首固定唱名乐谱，为便于视唱，可将其切换成首调唱名乐谱。即同样输入切换指令QH，并输入原曲标注的调名，瞬间就转化成相应的首调唱名乐
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2、乐谱的变调。首调唱名乐谱对应12个调，即对应12种截然不同的固定唱名乐谱。一件音乐作品，要随意地变调，是项极其浩繁的工程，为人力所不及。但通过计算机操作，按预设程序却可在瞬间轻松完成。只要向计算机输入选定的调名代码，下达切换指令， 就可得到所需的固定唱名乐谱，给演奏或伴奏提供便利。可以在屏幕上显示，也可输出打印成印刷品，扩大阅读范围。
固定唱名乐谱的变调。必须把固定唱名乐谱，按原标调，先切换成相应的首调唱名乐谱，然后再任选一个调，变换成新的固定唱名乐谱，从而实现乐谱的变调。变调意味着演奏指法的变更。
用计算机方便地对大型音乐作品进行编写与创作，乐谱按需要自由地切换与变调，识谱不再是极少数人的专利，成为普通人最基本的文化素养，音乐作品的制版印刷彻底摆脱手工操作的落后局面，是音乐家和社会各界企盼的新事物，是现代技术与音乐艺术相结合的产物，是计算机技术对音乐领域的重要贡献。坐标数码乐谱计算机处理技术必将在音乐文化领域引发一系列根本性变革。
图4是应用坐标数码乐谱计算机处理技术制作出的产品样本，即乐曲“东方红”的三种形态a为坐标框图乐谱，b为固定唱名乐谱，c为首调唱名乐谱。简捷清晰，各有所用。 从中也可以看出，框图、数码两种乐谱是具有同一性的，它们都以乐谱框架为载体，有时二者可合为一体，兼有二者的优点，即在坐标点相对应的空格内加注唱名代码。但作为一种新式乐谱，如果不能涵盖五线谱，不比五线谱有绝对的优越性，是不可能被音乐家认可和接受的。本人敢于捡硬骨头啃，勇攀高峰，已将“钢琴艺术三百年”一书中17首钢琴曲用计算机对译成坐标数码乐谱的三种形态，没有受到任何阻力和障碍。也对大型管弦乐作品“祖国颂”进行对译(见图5)，更能凸显坐标数码乐谱的绝对优势。a、是五线谱原件，首页20个声部，仅4个小节，使用了 G、F、C3、C4四种谱号，G、D、A三种调号，后面还要大量使用升、降、 还原半音号。真可谓“一人一把号，各看各的谱，各吹各的调。”除作曲者本人和乐队指挥， 很少有人能读懂乐谱的全貌。各声部间，和弦对位关系隐晦，难见庐山真面目。直接用计算机制作这样的乐谱，几乎不可能。b、是计算机制谱工艺技术应用的高档产品，是数字化固定唱名乐谱。该乐谱的制作，即是向由粗实线、细实线、虚线构成的坐标数码乐谱总框架中填充代表绝对音高的数字代码，十分便捷。谱号、半音号荡然无存，实现了音高基准的统一和时值表达的简化与量化，且通俗易懂。和弦对位关系工整、明朗，一目了然。 此项技术若在全国范围推广，将促进音乐文化知识的普及，提高国家的文化软实力。未来摆放在演奏者谱架上的应是一面计算机屏幕，作为一款电子新产品登上高雅艺术殿堂，可提供坐标数码乐谱的所有相关信息，乐谱的显示、翻页、切换、变调、演奏速率控制等均可由计算机按预设程序圆满完成。乐谱的完全数字化也为键盘乐器产品的智能化升级换代，通过乐谱扫描实现自动化演奏奠定了基础。
权利要求
1.坐标数码乐谱框架(图2)是坐标数码乐谱的载体，是可以承载和显示多种音乐信息的通用模块，是计算机制谱工艺的技术核心，其技术特征是，用计算机绘制坐标数码乐谱框架图，它是一个平面直角坐标方框图形，用纵坐标或直接用数字表示音高，用横坐标表示时值，该框架图在计算机软件内储存，可直接用于计算机制谱，也可连续输出打印成坐标数码乐谱用纸，用于手工记谱。
2.权利要求
1所述坐标数码乐谱框架，可直接用于制作坐标框图乐谱，其技术特征是， 令坐标数码乐谱框架图显示在计算机屏幕上，纵坐标Y是乐音等高线，与钢琴键盘的黑键相对应，间与白键相对应，横坐标X是时区分界线，表示时值，在光标导引下用键盘向框图内输入音高代码，在相应位置出现坐标点，既表达了音高也表达了时值，乐谱框图的横向连续，就是坐标框图乐谱(图如)。
3.权利要求
1所述坐标数码乐谱框架，还可作为坐标方格使用，它的技术特征是，令坐标数码乐谱框架图显示在计算机屏幕上，在光标导引下，直接把音高代码填充到坐标方格中，时值仍然用横坐标X，即乐音延续的横向方格数表示，这样连续起来，可形成坐标固定唱名乐谱(图4b)、首调唱名乐谱(图4C)等多种坐标数码乐谱。
4.权利要求
1所述坐标数码乐谱框架，按拍线、分拍线的法则横向排列起来，可构成坐标数码乐谱总框架，其技术特征是，对于同一首乐曲而言，乐谱总框架是固定不变的，是公用的，故可根据图表3所列固定唱名、首调唱名的对应关系，建立一个计算机程序，通过音高代码的置换，完成固定唱名乐谱、首调唱名乐谱间的相互切换与变调。
专利摘要
技术领域：
计算机技术。坐标数码乐谱是适合计算机操作的新式乐谱。乐谱处理的技术要点是把坐标数码乐谱框架图和相关数据、程序、代码设置等储存在计算机软件Zhangs中。通过计算机操作，可完成乐谱的制作、切换、变调等项作业。从而，极大地简化了乐谱制作的工艺流程，彻底消除了手工作业；乐谱的自动切换与变调填补了国内外空白；乐谱的功能实现了质的飞跃简捷、通俗，音域、时值无限，和弦对位关系明朗，适于演奏也适于视唱，可完美准确地表达包括钢琴曲和交响乐在内的任何乐曲，彻底取代五线谱。该项技术无国界，可广泛应用于音乐编创、教学、演出、出版发行、理论研究等各领域，并引发一系列根本性变革。
文档编号G09B15/00GKCN102194347SQ201010117315
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月4日
发明者张平治 申请人:张平治导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan