[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

本發明提出一種基于揚聲器陣列設計的現代電子琴制作方法。該方法采用麥克風矩陣對不同水平音質的鋼琴拾音，聲音信號經過麥克風和單片機轉換為數字信號，且提取特征值作為已知音質水平的數據集，用于訓練評價鋼琴音質的神經網絡模型。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三維揚聲器陣列，通過控制模塊、單片機、驅動器、繼電器控制待播放的揚聲器陣列組合，播放相同旋律，使用同樣的麥克風矩陣拾音，并將陣列樣本輸入神經網絡進行評分，得出最佳的揚聲器陣列設計方案，指導現代電子琴的制作。

技術領域

本發明涉及現代電子琴的揚聲器陣列設計，尤其涉及通過設計現代電子琴的揚聲器陣列擺放方式以達到改進電子琴音質效果的方法。

背景技術

隨著我國音樂教育意識的不斷提升和人民生活水平的提高，越來越多的人萌發了學習琴類樂器的想法，很多學校也希望能開設相關方向的課程，將琴類音樂之美普及到大眾。鋼琴被稱為“樂器之王”，在全頻段的音質播放、欣賞體驗豐富度和空間感以及演奏技藝的表達上有著非常杰出的表現。然而囿于價格、空間、維護成本、移動便捷性等各方面實際條件所限制，鋼琴的普及存在一定實際難度。電子琴卻以其成本相對較低、占地面積小、便于維護和移動等優點，在音樂普及教學中得到越來越廣泛的應用。電子琴的音樂效果，給樂器初學者帶來直觀的音樂感受，在引起學生注意、激發情感共鳴方面也有很大貢獻。

早期的電子琴不論形式多么復雜，究其原理, 都是由音源系統、音色形成電路、鍵盤系統、放大器、音響重放系統五個基本部分組成的。音源系統產生電震蕩信號，振蕩器可以是RC、LC或晶體濾波器。演奏者按動琴鍵，通過鍵盤開關，把音階信號送到音色濾波器。音色濾波器改變基波與諧波的比例，產生具備各種音色的信號，將這些信號送到放大器，再推送到兩個內置揚聲器發聲。現代的電子琴主要是在音源部分做出改進，先錄制彈奏音符形成音源再進行回放，它采用超大規模集成電路，內部包括微處理器CPU、只讀存儲器ROM、讀寫存儲器RAM、輸入輸出控制線接口I/O。在集成電路內部存儲固化了鍵盤掃描、音階程序、音色及編程等功能。音源的數據通過不同接口,由鍵盤和按鈕控制讀寫輸出，經過揚聲器回放該音。

電子琴的出現和其他新事物一樣，起到很大的作用，卻也還有很多有待加強之處。電子琴在大部分頻段能夠演奏出音質良好的音樂，在其他小部分頻段音質有待提高；電子琴的演繹效果較之鋼琴相比，空間感、層次感方面一直有所欠缺，欣賞體驗欠豐富。

縱觀現在市場上的電子琴，隨著技術水平的提升，音源已經有了非常好的音質，但是人耳接收到的效果與傳統琴類相比依然有待提高，問題在于電子琴采用揚聲器播放音樂，囿于揚聲器的工藝限制，只能在某一頻段內有極佳的演出效果，在另外一些頻段音質欠佳；電子琴一般采用雙揚聲器，發生源是兩點，用于播放左右兩聲道的音樂信息，而鋼琴的發生源是一個陣列：琴弦產生振動能量，通過弦碼，傳遞到音板，在共鳴腔內進行共鳴，然后傳遞給聽眾。由此產生一個設想，如果電子琴也能對如上問題做出改進，就能較大程度上獲得更好的電子琴演奏效果，給音樂初學者帶來更美妙的音樂體驗。

發明內容

針對目前的電子琴存在的一些諸如無法模擬陣列音源，無法在全頻段內取得好的模擬效果等不足。本發明旨在提出一種基于揚聲器陣列設計的電子琴制作方法，利用三種不同揚聲器所組成得揚聲器陣列代替原有的雙聲道揚聲器以模仿陣列音源；對于不同頻段的音樂信息采用相應規格的揚聲器播放以期獲得良好的全頻段演奏效果，使得演奏者的藝術處理效果被最大限度地還原。

本方法通過如下技術方案實現。