面向信息化時代，5G網絡迅速發(fā)展，實時音頻與高清視頻的傳輸質量大幅度提升，現代科學技術更加廣泛地應用于教育教學之中。此次新冠疫情期間，全國教育系統線上教學模式的大面積推廣，成為疫情防控期間教育行業(yè)快速轉型的主要推動力量。

一、現狀

伴隨科技不斷發(fā)展，互聯網線上多媒體授課技術已廣泛應用于教育教學之中，線上與線下教學的創(chuàng)新融合成為未來發(fā)展的必然趨勢。2020年新冠疫情期間，大規(guī)模的線上教育在全國范圍得到了廣泛的實踐和應用，雖無法完全取代線下教學，但其靈活與便利性對教育行業(yè)教學模式的完善起到重要的補充作用。

區(qū)別于以往藝術類教學的面對面授課，“口傳心授”的傳統教學模式，線上授課的網絡環(huán)境和教學方式都有所不同，突破了時間與空間的限制，以此實現教學內容的拓展。通過網絡實時傳輸音視頻等新媒體手段，豐富了課堂內容，有效輔助教師開展教學工作。然而，音樂專業(yè)類課程因其實操性及聲音傳輸實時性等特點，對授課應用軟件及設備提出了更高的要求。目前，使用頻率較高的部分線上教學平臺，其設備功能尚不能完全滿足該類特殊課程的線上教學需要，網絡傳輸速度的穩(wěn)定性，聲音傳輸的延時、失真及噪音干擾等因素，使得音樂專業(yè)類課程線上教學的發(fā)展，面臨更大的挑戰(zhàn)。

二、測試

線上教學軟件作為一種典型的音視頻同步通信系統，需實現不同時空之間的即時互動和溝通，使圖像與聲音完美融合，盡可能地模擬還原現實效果，為此，基于音樂專業(yè)類課程教學的特殊性，分別選擇高音弦樂器小提琴和低音弦樂器低音提琴作為測試對象，選用現階段國內使用率較高的五款線上教學應用軟件：騰訊會議（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），通過電子設備數據采集，根據各自特點及功能，做出使用分析。

（一）測試使用實驗設備

參與本次測試的電子設備及演奏者均置于專業(yè)測試環(huán)境中，以保障測試結果準確，所用設備及其軟件具體如下：

設備 品牌/型號測試主機 P775高性能移動工作站（RME驅動）測試副機 5臺清華同方品牌臺式電腦聲卡 RME Fireface UC監(jiān)聽耳機 鐵三角M50傳聲器 DPA 4006錄音筆 SONY D100專業(yè)錄音筆測距儀 BOSCH激光測距儀內錄軟件 Virtual Audio Streaming分析軟件 GMAS、Sonic Visualiser

（二）測試實施步驟

測試前期準備階段，連接各項設備，將聲卡、傳聲器與電腦主機連接并調試后，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。

測試開始，主機開啟需參與測試的五款線上教學應用軟件，通過互聯網鏈接至所有副機，均開啟語音或視頻通話，邀請在安靜且封閉房間中的演奏員進行演奏，用SONY D100錄音筆錄下現場音頻的原始波形數據作為標準數據，同時開啟副機聲音內錄軟件（Virtual Audio Streaming），通過傳聲器（DPA 4006）將樣本傳送至分別裝有五款教學應用軟件的五臺副機中，收集每臺副機聲音樣本并與原始數據樣本進行比對分析。

測試后期，特邀請不同音樂專業(yè)學科10位專家，分別對原始音頻樣本與每臺副機內錄聲音樣本進行對比，并做出主觀評分（滿分100分）。

（三）實驗數據對比

本次研究共選取兩種弦樂器：高音弦樂器小提琴和低音弦樂器低音提琴作為測試對象，通過數個采樣音，進行泛音列、頻譜以及波形圖的數據收集整理，對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的一個重要指標，泛音列較多的樂器往往音色的豐滿度會更高，反之泛音列越少則代表音越“純凈”，相對單薄。

頻譜及其波形圖分析用Sonic Visualiser。頻譜是聲音在可聽頻率范圍內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、丟音等現象。

1.小提琴

（1）小提琴諧音數量的測量比較

SONY 小提琴取樣音G3①

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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騰訊會議

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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）小提琴波形圖測量

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

圖示1

（3）小提琴頻譜圖測量

（SONY）

（騰訊會議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專家對比原始音頻與各應用軟件內錄音頻的主觀評分

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

分別去掉最高和最低得分后每個應用程序評分如下：

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

（5）分析小節(jié)

通過實驗測試結果分析得出，“騰訊會議”和“釘釘”在取樣音的諧音列中音頻丟失次數較多，和弦分音聲音能量不均衡，與之相比“QQ”和“企業(yè)微信”基本還原了器樂的諧音列且分音較為豐富，同時，“QQ”的波音圖還原度最高，音頻完整且相對穩(wěn)定，“一起練琴”雖然高頻部分被嚴重切除，但在中低頻的表現上最接近SONY D100的數據，其波形圖的完整性也相對最高。另外除“一起練琴”，其他軟件在測試過程中，均存在音頻丟失、頻譜缺失、雜音嚴重等現象。因此，對于小提琴而言，其傳播音質最佳的軟件是“一起練琴”。

2.低音提琴

（1）諧音數量的測量比較

SONY 低音貝司取樣音 E4③

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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騰訊會議

分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB） 分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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 頻率(Hz)/音組/音強（dB）分音列序號 頻率(Hz)/音組/音強（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）低音提琴波形圖測量

低音提琴波形圖比較

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

（3）低音提琴頻譜圖測量

（SONY）

（騰訊會議）

（企業(yè)微信）

（釘釘）

（QQ）

（一起練琴）

（4）專家對比原始音頻與各應用軟件內錄音頻的主觀評分：

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

分別去掉最高和最低得分后每個應用程序評分如下：

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

（5）分析小節(jié)

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

三、總結

伴隨5G技術高速發(fā)展，互聯網以其包容、開放、跨界的顛覆性創(chuàng)新思維，打破常態(tài)化教學模式，為線上音樂專業(yè)類課程教學提供了更多可能，以新媒體交互性的特點，彌補傳統課堂教學模式的局限性，為音樂教育提供多元化的傳播途徑?，F階段疫情防控成為當前社會生活常態(tài)，音樂實操類課程的教學模式面臨變革，線上教學成為教學模式多元化發(fā)展的必然趨勢，線上線下教學模式的創(chuàng)新融合成為信息化時代發(fā)展的新標識。本次測評研究，嘗試根據不同弦樂器的音域及音頻特點，協助教師與學生選擇較為合適的線上教學軟件。通過測評可見，目前線上教學軟件尚處于初級階段，使用效果尚不能完全滿足音樂專業(yè)類課程的教學需求。弦樂器演奏的音域、力度以及錄音設備都會對線上教學的聲音輸出產生影響。音頻丟失、運行卡頓、聲音失真、延時等問題，使得課程質量不甚理想，線上平臺教學很大程度上依賴于信息化網絡技術的支持，整體仍有較大的改進空間。

注釋：

①G3：小字組的“sol”。一般在計算機系統中，C4代表小字一組的中央C，其他以此類推。

②缺失：基頻缺失，是一種聲學現象，這在一些彈撥樂器中經常存在。不過這里基頻缺失的原因可能為這款軟件在網絡傳輸中可能過度壓縮音頻造成基頻缺失，聽覺上表現為音色的豐滿度與厚實感下降。

③E4：小字組的“mi”。

④整個音在波形圖上“呈一直線”，即未檢測到此音的波形。原因有可能為應用軟件在傳輸過程中對音頻造成過度的壓縮，或因網絡原因造成數據丟包現象。