[發明專利]一種基于振動聲學的琵琶音色品質評價方法

在審

• 申請號: 202210450809.9
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114842876A
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 朱睿;溫濰齊;吳昊;何星宇;張煥彬;莊啟彬;許彩萍
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G10L25/51
• 分類號: G10L25/51;G10L25/18;G06F30/20;G01H9/00
• 代理公司: 廈門原創專利事務所(普通合伙) 35101
• 代理人: 王桂婷

本發明公開了一種基于振動聲學的琵琶音色品質評價方法，屬于聲學評價領域；所述方法包括如下步驟：琵琶振動聲學仿真；琵琶音色品質的專家評價及頻譜分析；主客觀相結合的琵琶振動聲場評價；本發明解析琵琶弦振動過程，得到并能定量分析不同工況下琵琶琴弦振動方程；建立琵琶聲信號聲學特征評價：從時域、頻域角度提取關鍵指標計算并分析，基于琵琶聲學特征評價聲場品質；創建專家評價體系，主客觀結合的琵琶頻譜分析：利用專家評價建立主觀聽感與琵琶頻譜特征的聯系，從而定量評價琵琶音質；構建不同工況下琵琶單音演奏數值模型，并分析琵琶面板激勵響，基于此監測其振動聲場的輻射聲壓效果，計算其聲場信息分布特征。

技術領域

本發明涉及聲學評價領域，特別涉及一種基于振動聲學的琵琶音色品質評價方法。

背景技術

西方國家對于民族樂器的研究開始的較早，小提琴、鋼琴與吉他等樂器的研究已經逐漸形成了較系統、較完善的理論研究體系。我國對于樂器的研究主要集中在樂器結構與樂器演奏技巧方面，從聲學方面的研究和系統性評價仍是冷門。由于缺少專業的評價標準，我國民族樂器品質檢測因為缺少技術支持還未形成規范化的操作體系，因此樂器主要靠經驗豐富的制造師傅和演奏家憑借感官進行檢測的。琵琶作為我國最具代表性的民族樂器，享有民族“彈技樂器之王”之美稱，其傳承歷史悠久，深受廣大群眾的喜愛。然而目前對琵琶的研究也主要集中在的結構與演奏技巧方面，國內對于琵琶的研究主要是通過剖析琵琶構件的物理特性研究其發聲機制和研究彈奏技巧對于發音的影響，對于琵琶品質檢測尤其有關其聲音上的檢測的研究還是相對較少。目前琵琶一般都是由制造師憑經驗純手工制作的，沒有理論指導，制作環境、材料和條件等的不同都會導致制成的琵琶聲場品質有較大差異，評判標準依靠經驗豐富的制造師和演奏師主觀定性，這使得琵琶的定價與出廠規格難以標準化，從而限制琵琶的大批量、規格化生產，制約琵琶文化進一步發展與傳播。因此對琵琶進行聲學質量的深入研究，建立琵琶品質檢測體系至關重要。

對于聲場品質的評價，建立數學模型的計算分析將定量剖析樂器發聲品質，但主觀評價也同樣是重要考量。因為樂器聲音的自然科學性征在給人的聽覺造成生理性刺激的同時，也產生了心理上的藝術性刺激，從而形成了聽感上的藝術感受。客觀量——聲壓、頻率、頻譜、波形、時間，和主觀量——音長、音量、音高、音色之間還有比較復雜的關系。沒有理論支撐的評價是難以成體系的，沒有主觀感受的評價是忽略聽眾和感性因素的，因此評價體系應當兼顧這兩方面，實現學科的交融、協同。如今信號分析技術、計算能力迅猛發展，對于樂器的研究正處在新的突破階段，尤其是在利用最新的理論仿真技術尋找一種完整、系統的研究方法來揭示和優化樂器結構與振動聲學特性之間的關系，提高其音量、音域以及音色的可控性，最終形成樂器制造的工業化標準。因此申請人提出一種基于振動聲學的琵琶音色品質評價方法，解決現有技術的不足。

發明內容

(一)技術方案

本發明通過如下技術方案實現：一種基于振動聲學的琵琶音色品質評價方法，所述方法包括如下步驟：琵琶振動聲學仿真；琵琶音色品質的專家評價及頻譜分析；主客觀相結合的琵琶振動聲場評價。

作為上述方案的進一步說明，所述琵琶振動聲學仿真具體包括如下步驟：琵琶聲學系統簡化；構建琴弦的振動方程；琵琶弦振動傳導測量；有限元分析琴體振動聲學仿真。

作為上述方案的進一步說明，所述琵琶弦振動傳導測量具體包括如下步驟：構建弦振動傳遞實驗平臺；變參數下弦傳力函數采集。

作為上述方案的進一步說明，所述琵琶音色品質的專家評價及頻譜分析具體包括如下步驟：琵琶單音現場演奏；琵琶音頻信號采集；琵琶音色主觀評價；高分頻譜特征提取；琵琶音色評價。

作為上述方案的進一步說明，所述琵琶音色主觀評價具體包括如下步驟：主觀評價原則及評分表制定；專家交叉打分；打分結果分析；所述琵琶音頻信號采集具體包括如下步驟：聲信號預處理；譜通量MFCC云圖。