一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器制造技术

本发明专利技术提供一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，包括键盘、总控制端和若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列。键盘负责弹奏、输入曲谱给总控制端；总控制端负责对各种乐谱解析，发出控制命令和播放信息给各分布式的可柔性配置的扬声器阵列。若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列，根据演奏效果、场景分布式地安装在演奏场所的各个位置，负责根据接收的控制命令和播放信息来有序地演奏播放。本发明专利技术基于传统乐器的机械发声机理和电子乐器播放声音的原理，用可柔性配置的扬声器阵列来实现一种通用电子乐器，提升电子乐器音源端音质，增强空间音效感，也可以朝小型化和便携式发展，普及到家庭个人使用，同时提供网络音乐的个性化服务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子乐器实现和电子设备技术，具体涉及利用可柔性配置的扬声器阵列来实现一种具有空间音效感的通用电子乐器的装置。
技术介绍
电子乐器是指演奏者通过特定手段触发电子信号，使其利用电子合成技术或是采样技术来通过电声设备发出声音的乐器，如电子琴、电子鼓等。传统乐器一般靠弦、膜、簧、板或金属体等的振动发出声音。如提琴类、胡琴类和弹弦类乐器，均由弦振动而发出声音，而锣和拔类乐器则由金属体振动发出声音。有“乐器之王”美称的钢琴，由88个琴键(52个白键，36个黑键)和金属弦音板组成，演奏者通过按下键盘上的琴键，牵动钢琴里面包着绒毡的小木槌，继而敲击钢丝弦发出声音。小提琴也是通过弦振动而发出声音，它共有四根弦，分为：1弦(E弦)、2弦(A弦)、3弦(D弦)和4弦(G弦)。它们的音质基本上受制于材质和相应的结构，取决于材质的振动频率和它对弦振动的反应，优质琴弦能把发出的每个声音的基音和泛音都同样灵敏地传播出去。琴弦振动，对于琴弦上的每个质点来说产生简谐振动，其振动方向与波的传播方向垂直，发出横波，再通过空气传入人耳的电子乐器的发音体是电声转换元件，电声转换元件将电信号转换为声音，也叫扬声器或者喇叭，用的比较多的是电动式扬声器，其主要元件是线圈，当不同的电子能量传至线圈时，线圈产生一种能量与磁铁的磁场互动，这种互动造成纸盘振动，使空气的疏密程度产生变化而产生声音，这种媒介质点的振动方向与波的传播方向一致，形成“纵波”。电子乐器的种类很多，使用最多的是电子琴和具有MIDI功能的各种电子合成器。两者最大的区别在于电子琴使用固化的音色采样，大部分不提供音色编辑功能，而合成器可以提供音色编辑制作和控制功能，将音色进行修改，进而创造自己独有的音色。电子乐器不同于传统乐器，各有优劣，主要体现在：1)电子乐器的发音体是电声转换元件，把音乐电信号转换成音频信号。而传统乐器的发音体，基本上是弦、膜、簧、板或金属体等。2)传统乐器是一种单一乐器的音色，而电子乐器则可通过电子滤波、润色或调制，表现单一音色，也可以模拟表现复合音色。3)传统乐器受制于乐器本身的物理属性，受自身的音域、音量、音色、演奏技法等方面的先天属性“形”的影响。所有的传统乐器无法呈现纯粹的音波，诸如正弦波、三角波、方波等，比如小提琴，它只能呈现其中高音区的音域范围，不能去呈现低音的音域。电子乐器则打破音乐创作和演奏过程中受制于“形”的状态。4)传统乐器的单一音色比较自然圆润，而电子乐器在模仿各类管、弦乐器时，技法略显单调，音质较差。5)传统乐器容易受自然气候条件的影响，如竹笛在不同温度的环境中会出现音高的差异，鼓类或弦类乐器受湿度影响，也会出现音色、音高的变化。而电子乐器只是受电压、电流或电子元件质量等因素的影响，相对来说，不容易受自然气候条件的影响。目前的电子乐器能够解决小型歌唱及舞厅的伴奏问题，可以事先由一个人制作伴奏音乐乐曲或背景音乐，而不需要乐队，或者部分代替乐队，因此在乐器中占有一席之地，但是因为音质的差异还是无法替代传统乐器，究其原因，传统乐器的声音是通过琴弦的简谐振动发出的，是一种横波，而电子乐器用扬声器的纵波来模拟横波有一定的局限性，其次，其发音体数目有限，导致声带数有限。目前电子乐器的改进重在：1)在软件上研究制作产生音色，如把若干个正弦波振荡器连在一起，改变各自的频率、振幅，产生不同音色；或者采用压控方法，对频率、振幅、波形、时值、包络线等进行调制；或者采用调频的方法，波形记忆方法，脉冲数码调制方法等，也可以把以上各种方法混合使用。2)在硬件上，则扩展容量，包括扩展槽口，增加软盘驱动器或硬盘，增加最大发音数目，增大存贮量，扩展琴键等，使功能多样化，如把一台合成器变成同时可以发二种、四种甚至几种音色的乐器，即一台当作几台使用等，使得电子乐器越来越笨重和配置固定化。3)为提升听觉音效，围绕感和扩展感等，对左、右两路独立的放音通道进行立体声重放，在音响接收端布置多个扬声器，使得听者置身于这些扬声器包围中，以达到环绕立体声的效果。目前电子乐器的改进很少在软件和硬件上结合，特别是在声源端，从传统乐器的演奏机械发声机理和电子乐器的发音体(电声转换元件)播放声音的原理来提升音质和空间音效感，如电子琴模拟钢琴演奏，音色库出来的声音电子信号经过扬声器播放，是基于左右声道，扬声器只是起到电声转换，所以播放出来没有空间音效感，使得音质无法和钢琴琴弦发出的声音比拟，后期接收端或者扩音端再用立体声的效果来播放或扩音，仍然达不到好的听觉效果。随着互联网的蓬勃发展，互联网网络音乐也得到发展，当前的网络音乐是指音乐产品通过互联网、移动通信网等各种有线和无线方式传播，形成数字化音乐产品制作、传播和消费模式，而面向大众的普及应用则是用户上传自己的音乐以及下载他人的音乐。若能进一步地创作一个曲子，上传到网络，然后再由比较普及通用的电子乐器用不同的演奏方式，包括选择不同的乐器，不同的名家演奏风格等演奏出来，将会使得互联网网络音乐提供个性化的服务，更受人们的喜爱以及曲子的推广，将更利于互联网音乐的发展。
技术实现思路
针对目前电子乐器通过其电声转换元件发出的纵波来模拟传统乐器通过琴弦的简谐振动发出的横波有一定的局限性，空间音效感缺乏，以及为扩展其功能而大型化和固定化难以普及到家庭个人使用，难以为互联网网络音乐提供个性化服务，本专利技术提出一种在软件和硬件上结合改进的电子乐器，特别是从传统乐器的机械发声机理和电子乐器的播放声音的原理入手，基于发音体的声源声场分布特性，用可柔性配置的扬声器阵列来实现制作一种通用电子乐器，可以在音源端提升电子乐器的音质及空间音效感，在大型演艺场所取得更好的演奏效果，也可以朝小型化和便携式发展，普及到家庭个人使用。本专利技术通过如下技术方案实现：一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器包括键盘、总控制端和若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列。键盘负责弹奏、输入曲谱给总控制端；总控制端负责对各种乐谱解析，发出控制命令和播放信息给各分布式的可柔性配置的扬声器阵列；若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列，根据演奏效果、演奏场景分布式地安装在演奏场所的各个位置，负责根据接收的控制命令和播放信息来有序地播放相应的声音文件。一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器的键盘，可以沿用当前的电子琴的键盘，弹奏、输入曲谱给总控制端。一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器的总控制端，包括总控制台、音色库模块、曲谱解析模块和通信模块。总控制台负责人机交互和发起总的控制，如选择演奏乐器；控制添加音色库，编辑音色库；控制曲谱解析；控制通信模块添加扬声器身份标识符，从而控制与相应实际增加的扬声器的通信。音色库模块存储各种乐器的音色。音色是指声音的感觉特性，不同的发音体由于材料、结构不同，发出声音的音色也就不同，因而可以通过音色的不同去分辨不同的发音体。人感觉出声音的不同，除了音调和响度，就是音色，音调的高低决定于发音体振动的频率，响度的大小决定于发音体振动的振幅。音色的不同取决于不同的泛音，每一种乐器发出的声音，除了一个基音(音调)外，还有许多不同频率的泛音伴随，正是这些泛音决定了其不同的音色，使人能辨别出不同的乐器。从波形上来看，基音就是基波，或者叫第一谐波(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于包括键盘、总控制端和若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列；键盘负责弹奏、输入曲谱给总控制端；总控制端负责对各种乐谱解析，发出控制命令和播放信息给各分布式的可柔性配置的扬声器阵列；若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列，根据演奏效果、演奏场景分布式地安装在演奏场所的各个位置，负责根据接收的控制命令和播放信息来有序地播放相应的声音文件。

【技术特征摘要】
1.一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于包括键盘、总控制端和若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列；键盘负责弹奏、输入曲谱给总控制端；总控制端负责对各种乐谱解析，发出控制命令和播放信息给各分布式的可柔性配置的扬声器阵列；若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列，根据演奏效果、演奏场景分布式地安装在演奏场所的各个位置，负责根据接收的控制命令和播放信息来有序地播放相应的声音文件。2.根据权利要求1所述的一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于总控制端，包括总控制台、音色库模块、曲谱解析模块和通信模块；总控制台负责人机交互和发起总的控制；音色库模块存储各种乐器的音色文件和编辑音色文件，音色文件是波形文件的参数文件，记录的是每个音色各谐波之间的分布关系以及各谐波的幅度；曲谱解析模块负责理解和解析各种曲谱，支持采用不同音律谱写的曲子，总控制台选择相应乐器的音色后，曲谱解析模块则到音色库中调取相应的音色，然后把曲谱翻译成控制信息，包括演奏的声带、强度和时长，以及演奏数据信息；演奏的声带是指各谐波对应的频率或者频段；强度是调整或者编辑每个扬声器的演奏响度；时长则是由曲谱规定这个音符发音时间的长度；演奏数据是根据每个音色的参数文件来生成对应各谐波的子波形文件；通信模块负责配置声带和扬声器的序号对应表、封装通信信息和传输通信信息；首先根据声带和扬声器的序号对应表，把演奏的声带信息转换成扬声器的序号信息，且把此身份标识符信息封装在头文件里面，另外根据所分配的扬声器，设置和计算每个扬声器的延时，且添加和封装到曲谱解析模块翻译的控制信息里面，然后把头文件、控制信息和演奏数据信息组装成通信信息，传输给若干分布式的可柔性配置的扬声器阵列，传输方式可以是有线的也可以是无线的。3.根据权利要求1所述的一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于可柔性配置的扬声器阵列由若干扬声器排列而成；扬声器的数目根据需要柔性配置；另外，扬声器排列在柔性的电路板上，使得扬声器阵列可以方便地按需调整，柔性地展成或者卷成任意形状，如平面的线性、圆形，曲面，立体状等，摆在舞台上，或者悬挂在台架上，也可以形成穿戴式的装置随身携带使用；可柔性配置的扬声器需要编号，且在总控制端的通信模块登记，即是形成声带和扬声器的序号对应表，便于总控制端的集中控制和柔性配置。4.根据权利要求3所述的一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于可柔性配置的扬声器阵列有不同的排列和组合方法，可以根据扬声器支持的发出声音的频率或者频段来进行排列，如分成低音带阵列、中音带阵列和高音带阵列或者更细致的音带的划分；支持相同频率或者频段的扬声器有多个，分布在空间不同的位置，当各自在不同的起始时刻播放同一演奏数据，即采用不同的延时时，则可以模拟一根琴弦某个谐波的振动；根据音色谐波的规则，选择多个支持相应频率或者频段的扬声器，按照一定的延时规则有序播放相应的演奏数据，则可以模拟一根琴弦或者多根琴弦发出的声音。5.根据权利要求3所述的一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于可柔性配置的扬声器阵列，采用多个扬声器按照一定的延时规则有序播放演奏数据来模拟琴弦空间上的振动，而且每个扬声器的空间分布位置不同，再通过扬声器的阵列卷成任意形状，形成一定的振动腔或者共鸣腔，使得演奏出来的声音具有的空间音效感更强。6.根据权利要求3所述的一种具有空间音效感的可柔性配置扬声器阵列的电子乐器，其特征在于扬声器包括电声转换单元、通信单元、控制单元、数模转换单元、功率放大单元；电声转换单元，将电信号转换为声音；每个扬声器的通信单元都设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦岗，曹燕，杨萃，
申请(专利权)人：广州丰谱信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44