一種音色自動調節(jié)功能樂器的研發(fā)

吳金玉

摘要：得益于互聯網技術的發(fā)展，在樂器的音色調節(jié)方面，借助各類型的傳感器，可以實現音色的自動調節(jié)，為表演者在音色調節(jié)方面提供了極大的便利。在本文的研究中，基于音色自動調節(jié)功能的實現，以鼓這一打擊樂器，探究如何在鼓中安裝傳感器、調節(jié)裝置，以實現打擊樂器的音色自動調節(jié)。

關鍵詞：音色自動調節(jié);調節(jié)功能;樂器研究;研發(fā)設計;

引言：音色自動調節(jié)的作用重大，能夠解放表演者的雙手，讓表演者將精力投入到樂器的演奏上，而不用擔心音色調節(jié)不到位導致的發(fā)音不準確的問題出現。在音色自動調節(jié)中，需要借助傳感器、控制器技術，以監(jiān)控樂器的運行狀態(tài)并實現動態(tài)調整，因而音色自動調節(jié)功能的樂器具有自動化、智能化的特點。在本研發(fā)中，選擇了相對容易改裝的打擊樂器，進行了相應的改裝，以實現打擊樂器的自動音色調節(jié)。

一、選擇打擊樂器的原因

打擊樂器相比較其他樂器，其體積較大，適用于傳感器、控制器、相應元器件的安裝，便于實現音色的自動調節(jié)。其他學期，如小提琴、吉他等，雖便于安裝傳感器，掌握樂器的運行狀態(tài)，但是在控制器的安裝及自動調節(jié)方面，不太容易去實現，因此本研究選擇了打擊樂器作為研發(fā)對象，以期通過對打擊樂器的改裝，實現音色的自動調節(jié)。

從打擊樂器的構成與特點來看，打擊樂器主要是通過打擊、摩擦、搖動來實現震動發(fā)聲，打擊樂器的聲音洪亮、低音突出，能夠帶給人們極為震撼的沖擊感。在現代的樂器組合中，打擊樂器是必備樂器之一。隨著音樂演奏對打擊樂器音色的增多，單一的打擊樂器并不能夠滿足音樂演奏對音色的需要，往往需要使用多個打擊樂器，才能夠滿足其對音色的需要，無疑加大了音樂演奏的難度和成本。為此本研發(fā)旨在降低音樂演奏對打擊樂器數量的需要，滿足音樂演奏對打擊樂器多種音色的需要。

三、打擊樂器音色自動調節(jié)功能實現的研發(fā)

2.1 結構與功能

在本研發(fā)中心，所設計的具有音色自動調節(jié)功能的打擊樂器在結構上分為鼓身、上鼓面、下鼓面、傳感器、控制器、調節(jié)器等。其中鼓身起固定、支撐的作用，是實現音色自動調節(jié)功能的基礎。為更好的實現音色自動調節(jié)功能，本研發(fā)所使用的鼓身為圓柱形，如圖1所示。圓柱形的鼓身為傳感器、調節(jié)器、控制器的安裝留足了空間，便于后續(xù)的施工與安裝。本研發(fā)所選擇的上鼓面、下鼓面將各類裝置封堵在鼓身內，保證了鼓的外觀是美觀的，便于發(fā)聲的實現，是打擊樂器的腔體發(fā)聲部分。本研發(fā)的傳感器起收集和監(jiān)測鼓運行狀態(tài)的作用，以及時根據音樂演奏的需要，向調節(jié)器和控制器發(fā)送信息，由控制器發(fā)布命令，實現音色的自動調整。本研發(fā)所使用的控制器猶如“大腦”，負責整個音色自動調節(jié)功能的運行與控制，根據傳感器所傳送的信息，判斷是否需要調節(jié)音色、音色調節(jié)幅度為多少，進而向調節(jié)器發(fā)布指令，由調節(jié)器實現音色的自動調節(jié)，達到音樂演奏的需要。

2.2 實施方案

在本研發(fā)中，為實現音色的自動調節(jié)，在上述結構和功能的基礎之上，采取如下的實施方案，先通過上鼓面、下鼓面圍成一個腔體結構，將調節(jié)器安裝在上鼓面、下鼓面的腔體結構內，為音色的自動調節(jié)奠定基礎。然后在腔體結構內安裝傳感器，對上鼓面、下鼓面的打擊情況進行記錄，了解上鼓面、下鼓面的發(fā)聲是否達到音樂演奏對音色的需要。在鼓身的中間位置安裝控制器，控制器與傳感器和調節(jié)器相連接，根據傳感器的所發(fā)送的信息，判斷鼓身的運行情況，是否需要調用調節(jié)器調節(jié)上鼓面、下鼓面，以改變上鼓面和下鼓面所發(fā)出的音色。調節(jié)器則是直接安裝在上鼓面和下鼓面的下邊，在不改變原有腔體結構的情況下，通過調節(jié)器位置的變化，使鼓身內的腔體體積發(fā)聲變化，進而作用于上鼓面和下鼓面，達到調節(jié)音色的效果。在本實施方案中，為了保證音色調節(jié)的準確性和連續(xù)性，需要借助傳感器，實時監(jiān)測上鼓面和下鼓面的位置變化，在此基礎之上形成閉環(huán)控制機制，以保證調節(jié)器在調節(jié)音色時，不因為異常震動而調節(jié)不準確。在本結構中，所使用到的裝置有電機、齒條、齒輪、基座等，齒輪與齒條將鼓內的腔體連接起來，在基座上安裝位移傳感器、調節(jié)器、控制器等，在電機的推動下，帶動齒輪與齒條的轉動，從而讓位移傳感器、調節(jié)器、控制器能夠按照音色調節(jié)的需要進行作業(yè)，以實現音色的自動化調整。

三、所使用的情景

通過本研發(fā)的音色自動調節(jié)打擊樂器，所能夠使用的場景較多，主要是應用于音樂演奏、教學場景。在應用于音樂演奏中，得益于本研發(fā)在不改變腔體結構的情況下實現的音色自動調節(jié)，能夠發(fā)出多種音色，從而大大減少了其他類型打擊樂器的使用數量和頻率，保證了音樂演奏期間，對打擊樂器的需要。在音樂演奏期間，表演者通過控制器對打擊樂器的發(fā)聲情況進行詳細的了解，然后再控制位移傳感器，便能夠在同一個打擊樂器上發(fā)出各種各樣的音色，與其他樂器進行配合，進而滿足了音樂演奏的實際需要。在將具有音色自動調節(jié)功能的打擊樂器應用到教學情境以后，可讓學生實際體驗打擊樂器是如何實現音色的自動調節(jié)，一方面對打擊樂器音色自動調節(jié)有概念性、直觀性認識，有助于啟發(fā)學生在實際的演奏中掌握調節(jié)音色的竅門;另一方面學生對音色的變化有了直觀性認識，與其所學習的理論知識相對應，有助于學生理解音色的概念，逐漸理解如何把握音色，并對音色進行合理的調節(jié)。

結語：本研發(fā)主要是選擇了打擊樂器，即鼓作為研發(fā)對象，憑借鼓這一簡單、可靠的樂器，在鼓的腔體內安裝了傳感器、調節(jié)器、控制器，以實現對鼓的音色自動調節(jié)，讓其滿足音樂演奏和教學的實際需要。但受限于本人的研發(fā)水平和研發(fā)時間，本研發(fā)必然存在不足之處，仍需要在日后的工作中進行改進。

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