[發明專利]一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法

有效

• 申請號: 201810312963.3
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108513227B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 曹燕;李欣雯;韋崗
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04R5/04
• 分類號: H04R5/04;G10H1/00;G10H1/34
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

1.一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于采用麥克風矩陣錄制多架已知音質水平的鋼琴的陣列音源信息，將其作為訓練樣本輸入神經網絡，計算陣列音源中各個點之間的特征值，學習與訓練神經網絡，從而得到一個音質高的評判標準即神經網絡模型；然后在現代電子琴的共鳴腔內排列組合放置不同種類的已編號的揚聲器陣列，彈奏相同旋律，使用同樣的麥克風矩陣錄制，并將陣列聲源樣本輸入神經網絡進行評分；最后得到一種得分高的揚聲器陣列組合形式，用于現代電子琴的制作；所述神經網絡模型的學習與訓練包含以下步驟：

（1）在安靜的環境中，放置若干架鋼琴；同一演奏者依次在各個音質水平不同的鋼琴上彈奏指定旋律；麥克風矩陣依次搬移使之與每次正在彈奏的鋼琴相對位置固定開始拾音；

（2）麥克風矩陣所拾得的聲音信號通過單片機處理模塊的放大、濾波、模數轉換操作生成數字信號，根據所錄制的鋼琴的不同依次分類標記；

（3）在頻域上選取陣列音源各個采樣點相對于發聲位置的頻域相關系數矩陣，在時域上提取各個麥克風的延時曲線矩陣和響度曲線矩陣，以及表達音色特征的MFCC系數；

（4）將步驟（3）提取到的特征參數即特征值作為一個已知答案的數據集分別輸入建立的神經網絡，調整選取的各個特征值的權重和閾值，不斷實驗和修正，擬合結果，最終得到神經網絡模型。

2.根據權利要求1所述一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于設計過程中的錄制音源是陣列音源，故在頻域上選取陣列音源中各個采樣點相對于發聲位置的頻域相關系數，在時域上按順序繪制各個麥克風的延時曲線和響度曲線作為特征值，采用表達音色特征的MFCC系數作為特征數，一起輸入神經網絡。

3.根據權利要求1所述的一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于所述的揚聲器陣列是一個m*n*l的三維空間陣列，揚聲器的種類包括高中低頻三類；將揚聲器從1開始編號，背后內置含有與序號相同的標簽的無線通信模塊；揚聲器陣列的工作是通過一個陣列選擇控制器來進行的，實現進行空間的選擇。

4. 根據權利要求3所述的一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于揚聲器陣列有N=m*n*l個陣元，那從N個陣元里面選擇一些揚聲器來工作，假設選M個, 則有種選擇的可能，MN；測試時彼此獨立，放置在多層塑料架子上。

5.根據權利要求1所述的一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于確定最佳的揚聲器陣列組合形式具體包括如下步驟：

（1）將三維揚聲器陣列置入現代電子琴的共鳴腔處；

（2）同一位演奏者在現代電子琴上彈奏一次同一旋律，錄入電子琴；

（3）通過揚聲器矩陣的陣列選擇控制器的外置控制模塊將待測組合方式轉換為鍵值輸入陣列選擇控制器的單片機達到控制播放的揚聲器陣列組合的效果；

（4）單片機生成相應的控制信號，傳遞到驅動電路，驅動器與繼電器相連，以此來控制電磁繼電器的吸合或者釋放動作，最終控制開關陣列的開與關，達到打通輸出通道的目的，即選擇出相應的揚聲器陣列；

（5）使用指定的揚聲器陣列組合播放音樂，并將所播放的音樂信息通過上述麥克風矩陣采集，提取對應特征值后，輸入神經網絡進行評估，確定最佳的揚聲器組合方式。

6.根據權利要求3所述的一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法，其特征在于所述陣列選擇控制器包括順次連接的控制模塊、單片機、驅動陣列、繼電器陣列、開關陣列以及電源。