BE1023229B1

BE1023229B1 - Stemmen van een trommel

Info

Publication number: BE1023229B1
Application number: BE2015/5412A
Authority: BE
Inventors: Den Broek Bram Van
Original assignee: Van Den Broeck Bram
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-05
Also published as: US20180233118A1; BE1023229A1; CN108292496A; US10679592B2; CN108292496B; WO2017000047A1; US11211038B2; US20200286453A1

Abstract

Werkwijze voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van een trommel, met de stappen: - beschouwen van een slag op de trommel; - opnemen van een eerste geluidsfragment van de slag; - omzetten van het eerste geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein; - analyseren van het eerste geluidsfragment teneinde een grondtoon met grondtoonfrequentie van de trommel te detecteren; - door middel van een vooraf bepaald algoritme gerelateerd aan de grondtoonfrequentie berekenen van een boventoonfrequentie of boventoonfrequentiegebied van een eerste boventoon van de trommel; - instellen van een filter met een doorlaatfrequentieband die het berekende boventoonfrequentie of boventoonfrequentiegebied bevat, zodat bij elke verdere slag op de trommel de frequentie van de eerste boventoon van de trommel detecteerbaar is binnen de frequentieband; - via een gebruikersinterface aanduiden bij elke verdere slag wanneer de in de doorlaatfrequentieband gedetecteerde frequentie van de eerste boventoon hoger of lager ligt dan een doel-boventoonfrequentie.

Description

Stemmen van een trommel

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van een trommel. De uitvinding heeft verder betrekking op een apparaat dat voorzien is voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze.

Trommels bestaan in verschillende vormen en maten en worden voornamelijk gebruikt voor het maken van muziek. Zo bevat een drumstel typisch meerdere trommels, waaronder een snarentrommel, een basdrum en meerdere zogeheten toms. Een drumstel kan dus worden aanzien als een verzameling van trommels. Eveneens ook percussie instrumenten zoals conga’s, bongo’s, en djembés worden in de huidige beschrijving als trommel beschouwd. Ook de klankkast van een banjo kan als trommel beschouwd worden. Een trommel is een muziekinstrument met resonerende plaat of membraan. Een trommel is typisch gevormd als een hol voorwerp waarbij minstens één zijde van de holte een hoofdzakelijk cilindervormige opening heeft, welke opening afgesloten wordt door het spannen van een vel over de rand van de opening. Hierdoor wordt een slaginstrument bekomen waarbij de vorm en grootte van de holte een belangrijk aspect van de klank bepalen. Een trommel wordt typisch bespeeld middels een medium zoals een lichaamsdeel, borstel, stok, mallet, brug of kam om een kracht over te dragen waardoor het membraan vibreert of resoneert. Een ander belangrijk aspect van de klank wordt bepaald door het vel dat over de opening gespannen is, en met name de spanning van het vel. Bij trommels met twee of meer vellen is draagt de individuele spanning van de afzonderlijke vellen bij tot de stemming, waarbij de grondtoon en de posities van de boventonen ervan bepaald wordt door de spanning van alle vellen tezamen. Met spanning van het vel wordt bedoeld enerzijds de gemiddelde kracht waarmee het vel over de randen van de opening opgespannen is, alsook de uniformiteit van de krachtverdeling over de oppervlakte van het vel. Daarbij is het stemmen van de trommel gedefinieerd als het optimaliseren van de spanning van het vel. US2013/0139672 beschrijft een apparaat en werkwijze voor het stemmen van een trommel. Dit document beschrijft hoe een gebruiker telkens ter plaatse van de rand van de trommel moet slaan, en waarbij dan aangegeven wordt of de spanning verhoogd of verlaagd moet worden op die plaats. Dit gebeurt door het meten van een eerste boventoon bij een eerste slag, en het vergelijken bij elke verdere slag van de daarin gemeten boventoon met de eerder gemeten eerste boventoon. Op basis van deze vergelijking wordt aangegeven of de spanning moet verhoogd of verlaagd worden.

Een nadeel van deze werkwijze is dat verondersteld wordt dat bij elke slag de eerste boventoon correct gedetecteerd kan worden. In de praktijk blijkt dit echter zeker niet het geval, waardoor een gebruiker soms noemenswaardige moeite kan hebben bij het stemmen van de trommel.

Het is een doel van de huidige uitvinding om een werkwijze en een apparaat te voorzien waarbij correcte werking van de werkwijze en het apparaat minder afhankelijk is van trefzekere detectie van de correcte de eerste boventoon.

Hiertoe voorziet de uitvinding in een werkwijze voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van een trommel, waarbij de werkwijze volgende opeenvolgende stappen bevat: - het beschouwen van een slag op de trommel door een gebruiker; - het opnemen van een eerste geluidsfragment van de slag door middel van een trillingssensor; - het omzetten van het eerste geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein; - het analyseren van het eerste geluidsfragment in het frequentiedomein teneinde een grondtoon van de trommel te detecteren, welke grondtoon een grondtoonfrequentie heeft; - het door middel van een vooraf bepaald algoritme gerelateerd aan de grondtoonfrequentie berekenen van een boventoonfrequentiegebied van een vooraf bepaalde boventoon van de trommel; - het instellen van een filter met een doorlaatfrequentiegebied dat het berekende boventoonfrequentiegebied bevat, zodat bij elke verdere slag op de trommel de frequentie van de vooraf bepaalde boventoon van de trommel detecteerbaar is binnen het doorlaatfrequentiegebied; - het via een gebruikersinterface aanduiden bij elke verdere slag wanneer de in de frequentieband gedetecteerde frequentie van de eerste boventoon hoger of lager ligt dan een doel-boventoonfrequentie.

De werkwijze van de uitvinding kenmerkt zich enerzijds door het detecteren van een grondtoon en anderzijds door het op basis van de grondtoonfrequentie berekenen van een vooraf bepaalde boventoonfrequentie, bijvoorbeeld die van de eerste boventoon. Hierbij kan de orde van de vooraf bepaalde boventoon naar keuze bepaald zijn. Het kan bijvoorbeeld een boventoon van de grondtoon betreffen die van de tweede orde is. De vooraf bepaalde boventoon kan bij wijze van voorbeeld echter zodanig bepaald worden dat het de eerste boventoon van de grondtoon is, waarvan het boventoonfrequentiegebied, de eerste boventoon bevat, zodat de frequentie van de eerste boventoon detecteerbaar is binnen het boventoonfrequentiegebied dat op basis van een grondtoon is berekend.

Bij wijze van voorbeeld wordt in de onderstaande tekst vaak gesproken van de eerste boventoon als vooraf bepaalde boventoon. De uitvinding beperkt zich echter niet tot vooraf bepaalde boventonen van de eerste orde, maar omvat eveneens verdere vooraf bepaalde boventonen. Verdere vooraf bepaalde boventonen kunnen begrepen worden als boventonen van tweede orde of hogere orde.

Een frequentieband, in deze tekst ook frequentiegebied genoemd, kan volgens deze uitvinding een onbepaalde breedte hebben en bestaat uit tenminste één frequentie. Een powerspectrum van een frequentieband met meer frequenties kan verschillende amplitudepieken behorende tot de frequenties in de frequentieband bevatten.

Een doorlaatfrequentieband of doorlaatfrequentiegebied is het gebied dat door een filter wordt bepaald, waarbij alle frequenties die binnen dit gebied liggen in beschouwing kunnen worden genomen voor het bepalen van een grondtoon of een boventoon ervan. Ten minste één frequentie van een doorlaatfrequentieband of doorlaatfrequentiegebied bakent deze doorlaatfrequentieband of dit doorlaatfrequentiegebied af. In de tekst wordt soms verwezen naar een situate waarin de filter rondom een frequentiegebied zit of is geplaatst, waarmee bedoeld is dat de doorlaatfrequentieband van de filter dit frequentiegebied minstens volledig bevat. Elk gedeelte van een doorlaatfrequentiegebied of doorlaatfrequentieband dat bepaald is door de filter, kan ook worden beschouwd als een doorlaatfrequentiegebied of een doorlaatfrequentieband, volgens deze tekst. In sommige gevallen wordt in de tekst gemakshalve naar de doorlaatfrequentieband verwezen met de term frequentieband of frequentiegebied, in het bijzonder wanneer deze is vermeld in een context met betrekking tot de filter of het bepalen van een grondtoon, een boventoon, hun respectievelijk frequentie of een amplitudepiek, door middel van analyse van een geluidsfragment.

Bij het instellen van de filter wordt in deze tekst bij wijze van voorbeeld gemakshalve gesproken van het instellen ervan op basis van een grondtoonfrequentie. Dit gebeurt dan aan de hand van een voorafbepaald algoritme. In de context van deze uitvinding is echter eveneens het instellen van de filter op basis van een grondtoonfrequentiegebied aan de hand van een vooraf bepaald algoritme inbegrepen. Voor een correcte werking van de werkwijze van de uitvidning is de bepaling van het doorlaatfrequentiegebied van belang, en hoeft dit gebied niet noodzakelijkerwijs te worden ingesteld aan de hand van een bepaalde grondtoonfrequentie, maar is het volgens de werkwijze van deze uitvinding evenzeer mogelijk om de filter in te stellen aan de hand van een bepaald grondtoonfrequentiegebied dat de grondtoonfrequentie bevat. Bij voorkeur wordt het doorlaatfrequentiegebied van de filter bepaald aan de hand van één grondtoonfrequentie, maar ook het bepalen een doorlaatfrequentiegebied van de filter aan de hand van bijvoorbeeld de begrenzende frequenties van een frequentiegebied zoals een grondtoonfrequentiegebied is inbegrepen in deze uitvinding.

Een grondtoon beslaat een frequentiegebied dat minstens uit één frequentie bestaat en dat ten minste de grondtoonfrequentie bevat. Wanneer de grondtoon een frequentiegebied beslaat dat uit slechts één frequentie bestaat, is deze dus de grondtoonfrequentie. Bij wijze van voorbeeld bevat de grondtoon typisch meerdere amplitudepieken, waarvan ten minste één kan beschouwd worden als behorende tot de grondtoonfrequentie. Verder kan de frequentie behorende tot de amplitudepiek met de maximum piekwaarde binnen het frequentiegebied van de grondtoon worden beschouwd als de grondtoonfrequentie. De grondtoon beslaat bijvoorbeeld binnen een power spectrum een frequentiegebied dat zich uitstrekt binnen een zekere nabijheid van de grondtoonfrequentie. Een grondtoonfrequentie kan volgens de uitvinding ook op andere wijze worden bepaald, zoals verder wordt toegelicht.

Een grondtoon van een vel wordt gegenereerd wanneer een vel vibreert in de laagste vibratie mode of trillingsvorm, die typisch cirkel-symmetrisch is en waarbij de knooplijn samenvalt met de omtrek van het vel dat over de rand van de trommel is gespannen. Bij wijze van voorbeeld is een grondtoon een spectraal gebied of frequentiegebied behorende tot een piekwaarde die de meeste energie bevat binnen een frequentiespectrum, magnitude spectrum of power spectrum van een geluidsfragment van een typische centerslag op een trommel waarvan alle vellen vrij kunnen resoneren.

Het grondtoonfrequentiegebied of de grondtoonfrequentieband bevat minstens de grondtoonfrequentie, die dus in dit grondtoonfrequentiegebied of deze grondtoonfrequentieband kan worden gedetecteerd. De grondtoon ligt dus minstens gedeeltelijk binnen het grondtoonfrequentiegebied.

De grondtoonfrequentie is de frequentie van een grondtoon. Als grondtoonfrequentie wordt in deze tekst enerzijds beschouwd: een frequentie behorende tot een amplitudepiek liggende binnen een grondtoonfrequentiegebied of een grondtoon. Bij wijze van voorbeeld kan enerzijds, de grondtoonfrequentie, zoals reeds eerder is beschreven, de frequentie zijn behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een grondtoon. Anderzijds kan de grondtoonfrequentie een afleiding zijn van de frequentie behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een grondtoon, zoals een benadering of een afronding ervan. Evenzeer kan als een grondtoonfrequentie worden beschouwd in deze tekst: de frequentie bekomen door het gezamenlijk beschouwen en verwerken van meerdere frequenties om tot een grondtoonfrequentie te komen. Een voorbeeld hiervan is het nemen van een mediaan of een al dan niet gewogen gemiddelde, of een spectrale centroïde van meerdre frequenties van een grondtoon om de grondtoonfrequentie van een grondtoon te bepalen. Hierbij bevat het frequentiegebied waarvan de spectrale centroïde wordt genomen, bij voorkeur ook de frequentie behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een grondtoon. Deze toonbepalingstechniek is bij de vakman algemeen bekend. Deze techniek wordt ondermeer aangewend om een toonhoogte te bepalen van een bepaald frequentiegebied van een geluidsfragment, aan de hand van een gewogen gemiddelde van de amplitudes van de frequenties ervan. Het berekenen van een spectrale centroïde van een beschouwde frequentieband is een wijze om een massamiddelpunt te berekenen van de beschouwde frequentieband om te bepalen welke frequentie het meest bepalend is voor de perceptie van de toonhoogte van de beschouwde frequentieband. Wanneer de grondtoonfrequentieband wordt beschouwd, of minstens een gedeeelte ervan, kan dit massamiddelpunt worden aanzien als een grondtoonfrequentie. Echter kan de frequentie die volgens deze uitvinding als de grondtoonfrequentie wordt aanzien, hiervan ook een afleiding zijn, zoals een benadering of een afronding ervan, waarbij de grondtoonfrequentie bijvoorbeeld een benadering of een afronding is van een spectrale centroïde van een freqentiegebied binnen een grondtoon, hetwelke ook de frequentie bevat behorende tot de maximum-amplitudepiek binnen de grondtoon. Ook het nemen van twee of meer spectrale centroïdes, van de twee gebieden, die bijvoorbeeld hoger liggen en lager liggen binnen een bepaald bereik van de frequentie met de maximale amplitudepiek binnen de grondtoon, zodat op deze spectrale centroïdes gebaseerd door middel van een verdere bewerking uiteindelijk een grondtoonfrequentie wordt bepaald, is volgens deze uitvinding een geschikte techniek om een grondtoonfrequentie te bepalen. De resulterende frequentie wordt dan als grondtoonfrequentie aanzien. Op gelijkaardige wijze kan via gelijkaardige technieken een frequentie van een boventoon worden bepaald, zoals bijvoorbeeld de eerste boventoonfrequentie. Andere methodes zijn hiertoe ook geschikt.

Een boventoon is gerelateerd tot een grondtoon, ongeacht de orde van de boventoon. Een boventoon beslaat een frequentiegebied dat minstens uit één frequentie bestaat en ten minste de boventoonfrequentie bevat. Wanneer de boventoon een frequentiegebied beslaat dat uit slechts één frequentie bestaat, is deze dus de boventoonfrequentie.

Een boventoonfrequentiegebied of een boventoonfrequentieband bevat minstens een boventoonfrequentie, die dus in dit boventoonfrequentiegebied of deze boventoonfrequentieband kan worden gedetecteerd. De boventoon ligt dus minstens gedeeltelijk binnen het grondtoonfrequentiegebied.

Een eerste boventoon beslaat een frequentiegebied dat minstens uit één frequentie bestaat en ten minste de eerste boventoonfrequentie bevat. Wanneer de eerste boventoon een frequentiegebied beslaat dat uit slechts één frequentie bestaat, is deze dus de eerste boventtoonfrequentie.

Het boventoonfrequentiegebied van de eerste boventoon of de boventoonfrequentieband van de eerste boventoon, ook wel het eerste- boventoonfrequentiegebied of de eerste-boventoonfrequentieband genoemd, bevat dan minstens de eerste boventoonfrequentie, dewelke eerste boventoonfrequentie dus in dit eerste- boventoonfrequentiegebied of in deze eerste-boventoonfrequentieband kan worden gedetecteerd. De eerste boventoon ligt dus minstens gedeeltelijk binnen het eerste-boventoonfrequentiegebied.

De eerste boventoonfrequentie is de frequentie van een eerste boventoon. Als een eerste boventoonfrequentie wordt in deze tekst beschouwd: een frequentie behorende tot een amplitudepiek liggende binnen een eerste boventoonfrequentiegebied of een eerste boventoon. Bij wijze van voorbeeld kan enerzijds de eerste boventoonfrequentie de frequentie zijn behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een eerste boventoon. Anderzijds kan de eerste boventoonfrequentie een afleiding zijn van de frequentie behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een eerste boventoon, zoals een benadering of een afronding ervan.

Evenzeer wordt als een eerste boventoonfrequentie beschouwd in deze tekst: de frequentie bekomen door het gezamenlijk in acht nemen van meerdere frequenties om een eerste boventoonfrequentie te bepalen. Een voorbeeld hiervan is het nemen van een gemiddelde, of een spectrale coëfficient van meerdre frequenties van een eerste boventoon om de eerste boventoonfrequentie van een eerste boventoon te bepalen, waarbij deze frequenties bij voorkeur ook de frequentie behorende tot de maximum amplitudepiek binnen een eerste boventoon bevat. Echter kan de eerste boventoonfrequentie een afleiding zijn van de frequentie die volgens de werkwijze zoals hierboven beschreven is bepaald, zoals een benadering of een afronding ervan.

Naar analogie met de eerste boventoonfrequentie zijn ook de boventoonfrequenties van een hogere orde dan de eerste aldus gedefinieerd.

Een doel-boventoon of een doel-boventoonfrequentie is een boventoonfrequentie die gebruikt wordt als referentie om te bepalen of een in het geluidsfragment van een slag bepaalde boventoonfrequentie eraan gelijk is of ervan verschilt. Een doel-boventoon frequentie kan naar keuze worden bepaald, of kan een in een eerdere slag gemeten boventoonfrequentie zijn, of kan worden berekend aan de hand van een bepaalde grondtoon.

Een ideale-boventoonfrequentie is gerelateerd aan een bepaalde doel-grondtoon met een bepaalde frequentie en galmduur. Een ideale-boventoonfrequentie kan een ideale-eerste boventoonfrequentie zijn, of kan een ideale-boventoonfrequentie van een boventoon van een hogere orde dan de eerste boventoon van een grondtoon zijn. Een ideale-boventoonfrequentie kan worden bepaald door een bepaalde grondtoonfrequentie te vermenigvuldigen met een voorafbepaalde vermenigsvuldigingsfactor, dewelke een constante coëfficiënt kan zijn. Deze constante coëfficiënt is per vel afzonderlijk instelbaar, en kan bij een trommel met meerdere vellen ofwel dezelfde waarde hebben voor alle vellen ervan, ofwel een verschillende waarde hebben voor alle vellen ervan. Hierbij geeft bijvvorbeeld de grootte van het verschil tussen de constanten een indicatie van de galmduur weer. Een constante kan proefondervindelijk worden vastgesteld, ondermeer door de galmduur van een centerslag op een trommel met bepaalde grondtoon te meten.

Een doel-grondtoon wordt bereikt, of bij benadering bereikt wanneer alle vellen van een trommel naar hun afzonderlijke ideale-boventoonfrequenties zijn gestemd. Een doel-grondtoon of een doel-grondtoonfrequentie kan naar keuze worden bepaald, of kan een in een eerdere slag gemeten grondtoonfrequentie zijn, of kan worden berekend aan de hand van een andere grondtoon, of kan worden berekend aan de hand van minstens één boventoon.

Een grondtoon is noemenswaardig gemakkelijker te detecteren dan de eerste boventoon. Hierdoor wordt de foutgevoeligheid van de werkwijze volgens de uitvinding sterk verminderd in vergelijking met bestaande werkwijzen. De eerste boventoon van de trommel wordt dan berekend op basis van de grondtoonfrequentie door middel van een vooraf bepaald algoritme. Dan wordt een filter geplaatst met een doorlaatfrequentiegebied dat de berekende boventoon bevat, bijvoorbeeld door een filter te plaatsen rondom een frequentieband waarin het berekende boventoonfrequentiegebied zich bevindt. Dit laat toe om bij elke verdere slag op eenvoudige en efficiënte wijze de eerste boventoon, of verdere vooraf bepaalde boventoon, te detecteren. Omdat de filter rondom het doorlaatfrequentiegebied zit waar de eerste boventoon redelijkerwijze verwacht kan worden bij elke verdere slag, kan de boventoon op eenvoudige wijze gedetecteerd worden. De waarschijnlijkheid dat de grondtoon of boventoon van een ongewenste orde, in het geval van de eerste boventoon die van een hogere orde dan de eerste, wordt gedetecteerd, wordt aldus erg beperkt of zelfs uitgesloten. Zo wordt de foutgevoeligheid van de werkwijze noemenswaardig verbeterd. Bij elke verdere slag wordt dan de gemeten frequentie van de boventoon vergeleken met een doel-boventoonfrequentie om aan de gebruiker aan te geven of en hoe de spanning van het vel van de trommel bijgesteld moet worden. Op die manier zal het toepassen van de werkwijze een gebruiker assisteren bij het stemmen van een trommel. De doel-boventoonfrequentie kan een berekende frequentie, een door de gebruiker gekozen frequentie, of een voorafgaand gedetecteerde frequentie zijn. Het aangeven hoe de spanning van het vel bijgesteld moet worden, kan bijvoorbeeld simpelweg door het weergeven op een display van de gemeten boventoonfrequentie, zonder daarbij expliciet weer te geven of deze hoger of lager is dan een doelfrequentie, maar waarbij duidelijk zal zijn dat de gebruiker zelf kan beoordelen of deze gemeten boventoonfrequentie hoger of lager is dan een doelfrequentie zodanig dat dit indirect door het weergeven van de gemeten boventoonfrequentie wel aangeduid is.

Het bij elke verdere slag aanduiden via een gebruikersinterface of de in het doorlaatfrequentiegebied gedetecteerde frequentie van de eerste boventoon hoger of lager ligt dan een doel-boventoonfrequentie, wordt in deze uitvinding begrepen als elke indicatie van verschil, waarbij eveneens inbegrepen is de indicatie van een boventoonfrequentiegebied of een boventoonfrequentie waaruit een verschil met een doel-boventoonfrequentie kan worden afgeleid, zonder dat deze doel-boventoonfrequentie expliciet hoeft te worden weergegeven, of zonder dat de gemeten boventoonfrequentie expliciet hoeft te worden weergegeven, of hun onderling verschil expliciet hoeft te worden weergegeven.

Ook is het volgens deze uitvinding verder van ondergeschikt belang op welke wijze een indicatie van verschil wordt weergegeven. Het is bijvoorbeeld volgens deze uitvinding van ondergeschikt belang of er bij deze indicatie van verschil al dan niet een grootheid is vermeld, of indien een grootheid is vermeld, de vermelde grootheid van een grondtoon of boventoon een frequentie is die uitgedrukt wordt in Hertz, of een toonhoogte is die wordt uitgedrukt in muzikale stamtonen met een offset, of een indicatie van spanning of indrukbaarhied is die wordt uitgedrukt door een cijfer, getal, letter, een kleur, een teken, enzoverder.

Evenzeer kan een indicatie van een verschil worden weergegeven, al dan niet tezamen met minstens een doel-boventoonfrequentie of een gemeten boventoonfrequentie of een benadering ervan. Alternatief kan een auditief signaal, bijvoorbeeld een toon overeenstemmend met een doeltoonfrequentie worden weergegeven, waarbij tegelijkertijd ook een toon overeenstemmend met een gedetecteerde boventoonfrequentie wordt weergegeven als geluidssignaal, zodat de gebruiker auditief kan afleiden of beide signalen identiek zijn of verschillend zijn.

In de onderstaande beschrijving is als vooraf bepaalde boventoon de eerste boventoon gekozen bij wijze van voorbeeld, het zal echter duidelijk zijn dat ook boventonen met hogere orde kunnen gekozen worden.

Bij voorkeur wordt bij het detecteren van de grondtoon verder een amplitude van de grondtoon bepaald en waarbij door middel van een verder vooraf bepaald algoritme gerelateerd aan de amplitude van de grondtoon verder een boventoonamplitude van de eerste boventoon berekend is, en waarbij het instellen van de filter verder bevat het instellen van de filter rond een amplitudebereik dat de berekende boventoonamplitude bevat. Daarmee wordt de filter niet enkel geplaatst rondom de frequentieband waarin de eerste boventoon van de verdere slag verwacht wordt, maar ook rond het amplitudebereik waarbinnen de eerste boventoon van de verdere slag verwacht wordt. Het gevolg hiervan is dat de zekerheid waarmee de eerste boventoon kan gedetecteerd worden bij elke verdere slag noemenswaardig toeneemt. Namelijk door het plaatsen van een filter rond een amplitudebereik worden achtergrondgeluiden, die typisch een amplitude hebben die onder het amplitudebereik valt, of foutieve metingen of achtergrondgeluiden die typisch een amplitude hebben die boven het amplitudebereik valt, op eenvoudige en automatische wijze buiten beschouwing gehouden bij het detecteren van de eerste boventoon. Zo kan de eerste boventoon gemakkelijk en met hoge zekerheid bepaald worden. In de verdere beschrijving zal gemakshalve over als vooraf bepaalde boventoon de eerste boventoon kozen worden, het zal echter duidelijk zijn dat ook boventonen met hogere orde kunnen gekozen worden.

Een amplitude wordt in de tekst soms ook als een magnitude omschreven. Volgens deze tekst wordt een amplitude als een quantitatieve waardebepaling beschouwd, die bijvoorbeeld als maatstaf dient waarin een grootte of intensiteit uitdrukt, ongeacht de grootheid waarin deze wordt uitgedrukt.

Een amplitudeband, in deze tekst ook amplitudebereik of amplitudegebied genoemd, bevat een hoeveelheid amplitudes en kan volgens deze uitvinding een onbepaalde breedte hebben, dus een onbepaald aantal amplidutes bevatten en bestaat uit tenminste één amplitude.

Een doorlaatamplitudeband of doorlaatamplitudegebied is het gebied dat door een filter wordt bepaald, waarbij alle amplitudes die binnen dit gebied liggen in beschouwing kunnen worden genomen voor het bepalen van een grondtoon of een boventoon, of een grondtoonfrequentie of een boventoonfrequentie.

Bij een doorlaatamplitudeband of doorlaatamplitudegebied is minstens één van beide extreme amplitudes die zulk een gebied afbakenen gekend.

Het grondtoonamplitudegebied bevat dan minstens de grondtoonfrequentieamplitude, dewelke in het grondtoonamplitudegebied kan worden gedetecteerd. Een boventoonamplitudegebied bevat dan minstens een boventoonfrequentieamplitude, dewelke in het boventoonamplitudegebied kan worden gedetecteerd. Het boventoonamplitudegebied van de eerste boventoon, bevat dan minstens de amplitude van de eerste boventoonfrequentie van een grondtoon met bepaalde frequentie, dewelke eerste boventoonamplitude in het eerste boventoonamplitudegebied kan worden gedetecteerd.

Bij voorkeur bevat de werkwijze bij elke verdere slag het in de doorlaatfrequentieband bepalen van de frequentie van de eerste boventoon en het vergelijken van deze frequentie met de doel-boventoonfrequentie. Een doel-boventoonfrequentie die door een gebruiker als ideale boventoonfrequentie beschouwd wordt, laat toe om een trommelvel uniform te stemmen, met als resultaat dat meteen een vooraf bepaalde doel-grondtoon wordt bereikt, of bij benadering wordt bereikt. Het hanteren van verschillende ideale-boventoonfrequenties voor de afzonderlijke vellen van een trommel laat toe om de trommel te stemmen naar een doel-grondtoon waarbij de resonantieduur kan worden beïnvloedt en verkort. Verder laat het hanteren van ideale-doelboventonen toe om verschillende trommels te stemmen zodat een welbepaald interval tussen de onderlinge grondtonen van verschillende trommels kan worden bereikt of benaderd, al dan niet met beïnvloede resonantieduur. De berekende boventoonfrequentie is berekend op basis van de frequentie van de grondtoon.

De grondtoon is de primaire toon die door een slag op de trommel gegenereerd wordt. De boventonen kunnen op basis van vooraf bepaalde algoritmes berekend worden. Wanneer bijvoorbeeld de berekende, eerste boventoonfrequentie een ideale-boventoon is en deze ingesteld wordt als doel-boventoonfrequentie, kan bij elke verdere slag de eerste boventoon vergeleken wordt met de berekende boventoon, en zal de trommel gestemd worden naar de ideale boventoon.

Het gebruik van een doel-boventoonfrequentie die verschillend is van een ideale-boventoonfrequentie, laat toe om een trommelvel met zekerheid uniform te stemmen, maar heeft niet noodzakelijk als resultaat dat met zekerheid een vooraf bepaalde doel-grondtoon wordt bereikt. Namelijk wanneer eerst een boventoon zou gemeten worden, en dan verdere boventonen zouden gestemd worden naar de eerste gemeten boventoon, bestaat de kans dat de eerste gemeten boventoon afwijkt van de ideale boventoon Alternatief kan de ideale boventoon op basis van een vooraf bepaald algoritme berekend worden op basis van een vrij gekozen of vooraf bepaalde grondtoon. Verder alternatief kan de doel-boventoonfrequentie door de gebruiker manueel ingesteld worden. Verder alternatief kan een eerder gedetecteerde boventoon als doel boventoon ingesteld worden. De doel-boventoonfrequentie laat toe om een trommelvel uniform te stemmen, maar heeft niet noodzakelijk als resultaat dat meteen een vooraf bepaalde doel grondtoon wordt bereikt. Testen hebben uitgewezen dat de trommel daardoor noemenswaardig beter gestemd kan worden zodanig dat de trommel meer optimaal tot zijn recht kan komen wanneer deze bespeeld wordt.

Het berekenen van ideale eerste-boventonen op basis van een doelgrondtoon en het aanwenden ervan als doel-boventoon, voor het uitvoeren van de stappen volgens de werkwijze van deze uitvinding, levert een aanzienlijke tijdsbesparing op. Deze tijdsbesparing ontstaat doordat de gebruiker aan de hand van een zelf te bepalen doel-grondtoon, de vellen van een trommel kan stemmen naar de bijbehorende ideale-boventonen van deze doel grondtoon, zodat de trommel zodanig zal worden gestemd dat de uiteindelijke grondtoon bekomen na het stemmen naar de ideale-boventoon, de eerder vermelde doel-grondtoon benadert of ermee overeenstemt.

De verhouding tussen een gemeten grondtoon van een trommel en een gemeten boventoon ervan, bij uniforme en gelijke velspanning van alle vellen van een trommel, kan worden aangewend in het algoritme voor de berekening van de ideale-boventoon van een doel-grondtoon van vernoemde trommel. Bij een trommel die twee vellen heeft, kan door het stemmen van de afzonderlijke vellen ervan naar een verschillende ideale-eerste boventoon, een vooraf bepaalde doel-grondtoon worden bekomen, of bij benadering worden bekomen, die over de duurtijd van een resonantie van een slag van een toonbuiging is voorzien en waarbij ook een verkorte galmduur van de slag op de trommel optreedt. De galmduur, of de resonantie wordt dus bepaald door de individuele stemming van de afzonderlijke vellen, waarbij de grootte van het interval, tussen bijvoorbeeld de eerste boventonen van de afzonderlijke vellen, de galmduur van de trommel beïnvloedt. Voor een muzikaal optimale klank liggen de ideale-boventonen van beide vellen dan volgens de toonafstanden behorende tot een melodisch interval op een diatonische toonladder uit elkaar.

Testen hebben uitgewezen dat een trommel bij uniforme velspanning noemenswaardig beter gestemd is, waardoor de trommel meer optimaal tot zijn recht komt wanneer deze bespeeld wordt. Verdere testen hebben uitgewezen dat een verzameling van trommels met uniforme afzonderlijke stemming, en waarbij de afzonderlijke trommels in de verzameling eveneens zodanig zijn gestemd zodat een melodisch interval tussen hun onderlinge grondtonen is bekomen, noemenswaardig meer optimaal tot hun recht komen wanneer deze bespeeld worden in combinatie met andere, melodisch gestemde instrumenten.

Bij voorkeur bevat de werkwijze verder het via de gebruikersinterface aanduiden aan een gebruiker dat een centerslag op de trommel gewenst is, voor de stap van het opnemen van het eerste geluidsfragment, en het aanduiden aan de gebruiker dat een randslag op de trommel gewenst is na de stap van het opnemen van het eerste geluidsfragment. Hierdoor wordt de gebruiker beter begeleid bij het doorlopen van de stappen van de werkwijze voor het stemmen van de trommel. Dit kenmerk is gebaseerd op het inzicht dat een grondtoon noemenswaardig gemakkelijker te detecteren is bij een centerslag dan bij een randslag. Daarbij is centerslag gedefinieerd als een slag op het vel in een centrale zone van het vel, waarbij het vel bij voorkeur vrij kan vibreren. In het geval het een trommel betreft met meer dan één vel, dienen alle vellen vrij te kunnen vibreren opdat de grondtoon van de trommel dominant kan gegenereerd worden bij een centerslag. Hiertoe dient ook de lucht aanwezig aan zowel de bovenzijde alsook onderzijde van alle vellen vrij te kunnen bewegen. In het geval dat het een trommel betreft met een holte met twee of meer openingen, waarbij niet alle openingen zijn afgesloten door een vel, dient ook de lucht in de holte en ruim rondom de openingen vrij te kunnen vibreren opdat de grondtoon duidelijk geprononceerd kan gegenereerd worden door een centerslag op een vel.

Bij het stemmen van het vel dient de spanning ervan te worden bijgesteld. Hiervoor zijn meestal mechanische, pneumatische, hydraulische stemmingsregelmiddelen voorzien zoals bijvoorbeeld spanbokken of 'lugs' uitgerust met stembouten, spanschroeven, touwen, kabels, klempunten, haken, ringen, hoepels, of dergelijke meer, die toelaten om de spanning of de druk op het trommelvel bij te regelen. Ze zijn typisch aanwezig nabij de rand ervan, rondom de omtrek van het vel. Naar het gebied van het trommelvel nabij deze stemmingsregelmiddelen wordt in deze tekst soms ook verwezen als stemmingsregellocatie. Bij stemmingsregelmiddelen worden ook systemen of mechanismes inbegrepen die bedoeld zijn om de velspanning rondom de volledige omtrek van het vel ineens bij te stellen, hier is de stemmingsregellocatie dan het volledige vel. Voorbeelden van dit type stemmingsregelmiddelen zijn: het mechanisme van een pauk dat wordt bediend via het voetpedaal of het mechanisme van zogenaamde ‘Rototoms’ dat wordt bediend via het verdraaien van een spanring.

Bij een vibratie van het vel ontstaan er boventonen waarvan de toonhoogte ondermeer gerelateerd is aan de spanning van het vel. Het is veeleer nabij de rand dan in het centrum van het vel dat de meeste boventonen ontstaan bij vibratie van het vel. Een randslag activeert vibratiemodi of trillingsvormen waarin de boventonen sterk aanwezig zijn. Wanneer een vel nabij de buitenrand wordt aangeslagen, worden bepaalde trillingsvormen met nodale cirkels en nodale diameterlijnen geactiveerd, waardoor boventonen van de grondtoon typisch meer geprononceerd aanwezig zijn in het frequentie spectrum dan bij een slag in het centrum van het vel.

Wanneer een trommel gestemd moet worden, wordt de spanning van het vel typisch bij de rand bijgesteld. Daarom zullen voor de verdere slagen telkens randslagen gevraagd worden. De eerste boventoon zal dan in een geluidsfragment van deze randslag gedetecteerd worden en vergeleken worden met de doel-boventoon, zodanig dat de gebruiker het vel ofwel kan opspannen of kan ontspannen, bij voorkeur ter plaatse van de randslag, op basis van de indicatie of de boventoon hoger of lager is dan de doel-boventoon. De randslag en de opname van het geluidsfragment door middel van de trillingssensor wordt hiertoe bij voorkeur uitgevoerd nabij de stemmingsregellocatie van het stemmingsregelmiddel dat de gebruiker wenst bij te regelen.

Bij voorkeur bevat het in de frequentieband detecteren van een frequentie van een eerste boventoon de stappen: het beschouwen van de verdere slag op de trommel; het opnemen van een verder geluidsfragment van de slag door middel van de trillingssensor; het omzetten van het verder geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein; het instellen van de filter; het analyseren van het verder geluidsfragment om binnen de frequentieband een amplitudepiek te detecteren, die als eerste boventoon van de verdere slag beschouwd is; het via een gebruikersinterface aanduiden of de frequentie van de eerste boventoon hoger of lager is dan de doel-boventoonfrequentie.

Door het uitvoeren van bovenstaande stappen kan bij elke verdere slag een nieuw geluidsfragment opgenomen worden, welk dan geanalyseerd wordt om de eerste boventoon en in het bijzonder de frequentie daarvan te bepalen, bijvoorbeeld aan de hand van de aanwezige amplitudepieken in de frequentieband.

Bij voorkeur bevat het analyseren van het verder geluidsfragment om binnen de frequentieband een amplitudepiek te detecteren verder, wanneer meerdere amplitudepieken gedetecteerd zijn binnen de frequentieband, het selecteren van de amplitudepiek met de laagste frequentie als eerste boventoon. Eventueel wordt deze stap aangevuld met het zoeken naar een piek met een hogere amplitude, gelegen in een zekere nabijheid van deze piek met de laagste frequentie binnen de frequentieband, in een naburig frequentiegebied daaropvolgend en/of daarvoor, waarbij het naburige frequentiegebied waarin wordt gezocht typisch kleiner is dan de frequentieband zelf. Afhankelijk van de breedte van de frequentieband is het mogelijk dat verdere boventonen, zoals de tweede boventoon, ook binnen de frequentieband vallen. Daarbij is het zelfs mogelijk dat de amplitude van de tweede boventoon groter is dan de amplitude van de eerste boventoon. Voor een bepaalde stemming situeert de tweede boventoon zich typisch op een bepaalde minimum frequentie-afstand van de eerste boventoon in het frequentie spectrum, ongeacht de amplitude van beide boventonen onderling. Aangezien er in de eventueel aanvullende stap zoals hierboven vermeld, slechts wordt gezocht naar een geschikte amplitude piek binnen een bepaalde frequentie-afstand in de nabijheid van de eerste gedetecteerde piek met de laagste frequentie binnen de frequentieband, waarvan wordt aangenomen dat deze overeenstemt met de eerste boventoon, totdat in de nabijheid ervan een alternatieve geschikte piek wordt gevonden, kan worden vermeden dat een hogere orde boventoon met een hogere amplitude, die binnen de frequentieband aanwezig zou kunnen zijn alsnog wordt gedetecteerd als eerste boventoon. Aangezien de beperkte frequentie-afstand van de eerste boventoon waarbinnen wordt gezocht bij voorkeur kleiner is dan de minimale afstand aanwezig tussen de eerste boventoon en de tweede boventoon, wordt op een robuuste manier vermeden dat een amplitudepiek behorende tot een boventoon van een hogere orde alsnog foutief wordt beschouwd als de eerste boventoon. De frequentieband van de filter, soms ook doorlaatfrequentieband of simpelweg frequentieband genoemd, is bij voorkeur zodanig geselecteerd dat de amplitudepieken van boventonen van hogere orde hier buiten vallen.

De frequentieband is bij verdere voorkeur zodanig geselecteerd dat de amplitudepiek met de laagste frequentie altijd de eerste boventoon is. De analysestap van een tweede gedeelte van een eerste geluidsfragment is, zoals verder in de tekst wordt beschreven, geschikt om de selectie van de frequentieband robuust en adaptief te bepalen. Zo is de bedrijfszekerheid van de werkwijze volgens de uitvinding verder verhoogd.

Bij voorkeur is de filter van het type band doorlaatfilter voor het doorlaten van genoemd boventoonfrequentiegebied. Alternatief zouden ook een combinatie van high-pass filter en low-pass filter gebruikt kunnen worden. Alternatief is het ook mogelijk een gebied af te schermen of door te laten door enkel of een high-pass of een low-pass filter te gebruiken. Hierbij kan in een voorbewerkingsstap ongewenste spectrale signaalinhoud analoog en/of digitaal verwijderd worden in het tijds- en/of frequentiedomein, waardoor een signaalfunctie bekomen wordt die geschikt is voor de analyse van het overblijvende boventoonfrequentiegebied voor toonbepaling. De filter kan ofwel deel uitmaken van een signaalconditionering-stap in een signaalacquisitiecircuit, ofwel analoog of digitaal ingesteld worden tijdens de signaalverwerking, bijvoorbeeld voorafgaand aan de omzetting van het tijdsdomein naar het frequentiedomein. Anderzijds is het evenzeer mogelijk om na omzetting van het tijdsdomein naar het frequentiedomein, enkel een bepaald boventoonfrequentiegebied in acht te nemen voor grondtoon- of boventoonbepaling, bijvoorbeeld door te zoeken naar een geschikte waarde binnen een bepaald spectraal bereik, index-bereik, bin-bereik van een frequentie spectrum, power spectrum, magnitude spectrum, power spectral density, energie distributie tabel, spectrale magnitude-tabel of een variatie hierop, bekomen door FFT, DFT, STFT of andere hiertoe geschikte methodes. Het frequentiegebied dat aldus wordt beschouwd voor de bepaling van de boventoon, is dus minstens gedeeltelijk het doorlaatfrequentiegebied van de filter.

Evenzeer kan een doorlaatfrequentiegebied worden bekomen door het gebruik van minstens één band sperfilter, die bijvoorbeeld is ingesteld om een grondtoonfrequentiegebied te bevatten na bepaling van de grondtoon in een centerslag, zodat een doorlaatfrequentiegebied wordt bekomen dat ten minste een voorafbepaalde boventoon bevat waardoor deze detecteerbaar is binnen het doorlaatfrequentie gebied van de sperfilter.

De uitvinding betreft verder een digitaal opslagmedium bevattende instructies die wanneer ze uitgevoerd worden, een gegevensverwerkingsapparaat de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding doen uitvoeren. De uitvinding heeft verder betrekking op een apparaat met een gegevensverwerkingsapparaat operationeel gekoppeld met een digitaal opslagmedium voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding, welk apparaat verder een microfoon bevat voor het opnemen van het geluidsfragment. Alternatief is het apparaat operationeel gekoppeld met een trillingssensor voor het opnemen van het geluidsfragment. Bij voorkeur is de trillingssensor een microfoon. Het apparaat bevat verder een gebruikersinterface of is verder operationeel gekoppeld met een gebruikersinterface.

Met een dergelijk apparaat kan een gebruiker op eenvoudige wijze de werkwijze volgens de uitvinding voor het stemmen van een trommel toepassen.

Het apparaat kan volgens de uitvinding worden gevormd met een klem of ander bevestigingsmiddel voor het monteren van het apparaat op een rand van een trommel of een ander gedeelte van een trommel of ander instrument. Hierbij kan het apparaat mechanisch, via een adhesief, magnetisch of op andere wijze worden bevestigd aan het instrument. Dit vergemakkelijkt het gebruik van het apparaat. Ook is het mogelijk om slechts een gedeelte van dit apparaat, bijvoorbeeld enkel het gegevensverwerkingsgedeelte of enkel het gedeelte dat de trillingssensor omvat te bevestigen aan de rand of andere gedeelte van de trommel of een gedeelte van een muziekinstrument. Alternatief is het apparaat integraal gevormd in een stemsleutel zodat het toestel voor het stemmen van de trommel zowel de stemsleutel bevat alsook de werkwijze kan uitvoeren voor het aangeven aan een gebruiker hoe de trommel gestemd moet worden. De stemsleutel kan verder een inrichting bevatten voor het automatisch, gemotoriseerd uitvoeren van de stemmingshandeling, gebaseerd op de gedetecteerde waardes voor de boventoon en/of grondtoon nabij een stemmingsregellocatie.

Verder alternatief is het apparaat integraal gevormd in een mechanische, analoge of digitale velspanningsmeter, dewelke een velspanningssensor bevat zoals bijvoorbeeld een afstandsmeter, hardheidsmeter, een weerstands- of drukmeter. Hierdoor is het integraal gevormde apparaat enerzijds uitgerust met een velspanningssensor die geschikt is om een indicatie van de fysieke velspanning te bekomen, zonder dat hiervoor een trilling van het vel nodig is, en anderzijds is het apparaat eveneens uitgerust met een trillingssensor voor het uitvoeren van de stappen volgens de werkwijze van deze uitvinding. Een velspanningssensor meet karakteristieken van een vel zoals de indrukbaarheid of de stijfheid, dit van het gehele vel of een gedeelte ervan. Een velspanningssensor meet hiertoe bijvoorbeeld een verplaatsing door vervorming van een vel over een bepaalde afstand onder invloed van een bepaalde kracht, of bijvoorbeeld een kracht uitgeoefend door het vel als weerstand tegen vervorming ervan, waardoor, aan de hand van een gemeten verplaatsingsafstand of een gemeten kracht, een indicatie van de fysieke velspanning wordt bekomen in relatie tot de indrukbaarheid of stijfheid van het vel. Anderzijds is het apparaat zowel uitgerust met een trillingssensor die geschikt is om de grondtoon en boventoon te bepalen aan de hand van een analyse van een geluidsfragment afkomstig van het trillingssensorsignaal van een slag op het vel. Hierdoor kan zowel een indicatie van de fysieke velspanning worden weergegeven via de gebruikersinterface, alsook de grondtoon en boventoon van een vel worden bepaald bij een bepaalde fysieke velspanning, waardoor de bekomen informatie aan elkaar gecorreleerd is. Dit biedt het voordeel dat het uniform stemmen van de trommel naar een bepaalde doel-boventoon of het stemmen naar een bepaalde doel-grondtoon gedeeltelijk in stilte kan verlopen, waarbij enkel in toonhoogte verificatiestap de frequentie van de grondtoon of boventoon dient te worden bepaald aan de hand van een slag op het vel, volgens de werkwijze van deze methode. Alternatief is het apparaat gevormd als een trillingssensor die geïntegreerd is in een instrument of een gedeelte ervan en die operationeel is gekoppeld met een extern gegevensverwerkingsapparaat dat geschikt is voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding. Hierbij is bovenvernoemd alternatief apparaat bij voorkeur uitgerust om het sensorsignaal, al dan niet voorbewerkt, van één of meerdere trillingssensoren te communiceren via bedrade of draadloze communicatietechnologie naar een extern gegevensverwerkingsapparaat waarop een software-applicatie geïnstalleerd is die voorzien is voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding en dat de gecommuniceerde sensorsignalen verwerkt.

In een andere alternatieve uitvoeringsvorm fungeert een ander extern gegevensverwerkingsapparaat, zoals een tablet of smart-device, als interface om minstens een resultaat van de toonbepaling te communiceren met de gebruiker. Met deze interface kan de gebruiker mogelijk ook instellingen van de werkwijze regelen, zoals onder meer het afstellen van de variabelen en de parameters van de algoritmes, terwijl de analyse van de geluidsfragmenten worden uitgevoerd door een gegevensverwerkingsapparaat volgens de uitvinding.

Verdere alternatief is het apparaat gevormd met een trillingssensor geschikt voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding, waarbij eveneens aan de hand van een analyse van een geluidsfragment afkomstig van het trillingssensorsignaal van een slag op het vel informatie wordt gecommuniceerd over tenminste één van de volgende slagkarakteristieken: de slaghardheid, de slag-impactlocatie, het slag-impactmoment in de tijd. Die informatie die wordt bijvoordbeeld gecommuniceerd aan een smart-device of gegevensverwerkinsapparaat zoals een triggerinterface, drumbrain of computer. Op zulk een smart-device of gegevensverwerkingsapparaat kan een software-applicatie zijn geïnstalleerd die is uitgerust om de informatie-invoer van bovenvernoemd apparaat te verwerken, en waarbij een resultaat dat hieraan is verbonden, wordt gecommuniceerd via een gerbuikersinterface. Zo kan de software-applicatie, bijvoorbeeld een drum-emulator software zijn dat geluid uitvoert in realtie tot tenminste één van de ontvangen slagkarakteristieken, of kan de software-applicatie een oefen-software zijn die bijvoorbeeld de timing of de slagconsistentie van de ontvangen slagkarakteristieken vergelijkt met doelwaardes en hierbij aan de gebruiker weergeeft wat de verschillen zijn of hoe een timing kan worden verbeterd, enzoverder. Onder software-applicatie wordt code of een programma dat wordt uitgevoerd op bijvoorbeeld een server of een website, een programma dat wordt uitgevoerd als een stand-alone computerprogramma, een zogenaamde app, een widget, een applet, een sofwtware code, een firmware code, software, een plug-in voor een ander computerprogramma, zoals bijvoorbeeld een VST, een VSTi, een vamp en dergelijke meer inbegrepen. Alternatief is zulk een software-applicatie voorzien voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding en ofwel eveneens operationeel verbonden met een trillingssensor 23, ofwel ten minste geschikt om een geluidsfragment afkomstig van een trillingssensor 23 te verwerken volgens de stappen van de werkwijze volgens deze methode.

Als smart-devices worden gegevensverwerkingsapparaten beschouwd, zoals ondermeer: smart-phones, smart-watches, tablets, digitale werkstations, consoles, computers, notebooks, laptops; maar evenzeer gegevensverwerkingsapparaten geïntegreerd in ondermeer: mobiele elektronische apparaten, accessoires, wearables, enzoverder. Ook de opvolgers hiervan worden als smart-devices beschouwd.

Verder alternatief is het apparaat gevormd als een smart-device zoals een smartphone waarop een software-applicatie (ook bekend als een zogenaamde app) geïnstalleerd is die voorzien is voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens de uitvinding. Deze software-applicatie voorziet de gebruiker bij voorkeur van een overzicht van de stemming van of in de nabijheid van de afzonderlijke stemmingsregellocaties. Hierbij worden bij voorkeur de gedetecteerde waardes van de boventonen van de verscheidene locaties en/of de grondtoon gezamenlijk weergegeven, zodat een gebruiker een duidelijk visueel overzicht heeft ervan. Een verdere voorkeursweergave vorm omvat een visuele representatie van het vel of instrument en de afzonderlijke stemmingsregellocaties of een abstractie ervan. De weergave in een duidelijk visueel overzicht heeft het voordeel dat de verscheidene stemmingswaardes of de stemmingsverschillen tussen de stemmingsregellocaties onderling, in relatie met elkaar en/of in relatie tot een doelfrequentie, zoals bijvoorbeeld de berekende ideale boventoon, duidelijk kunnen worden onderscheiden. Hierbij kan de gebruiker door de software-applicatie verder geholpen worden met duiding over hoe, welke van de stemmingsregelmiddelen bij te stellen. Ook kunnen er boventoon-verbanden worden aangeduid tussen naast elkaar gelegen en over elkaar gelegen stemmingsregelmiddelen, bij het wijzigen van de stemming.

Deze software-applicatie bevat bij voorkeur verder een voorziening om de variabelen en parameters van de algoritmes aan te passen aan gebruikersvoorkeuren; alsook een voorziening voor het berekenen van ideale-boventonen voor de afzonderlijke vellen van een trommel aan de hand van een gedetecteerde grondtoon, een gekozen doel-grondtoon of een berekende grondtoon, dewelke berekende ideale-boventonen volgens de werkwijze van deze uitvinding worden aangewend als doel-boventoon om de vellen te stemmen. Ideale-boventonen, van een door de gebruiker vooraf te bepalen orde, zoals bijvoorbeeld de eerste boventoon, kunnen op deze manier worden berekend en aangewend als doel-boventoon om volgens de werkwijze van deze uitvinding de vellen te stemmen. Het berekenen van een ideale -boventoon kan bij wijze van voorbeeld geschieden aan de hand van een vooraf bepaalde coëficiënt, waarmee de grondtoon wordt vermenigvuldigd. Alternatief is het ook mogelijk om ideale-boventonen van grondtonen te bepalen aan de hand van een lijst of tabel waarin de boventonen en grondtonen zijn opgeslagen. De bovenstaande voorbeelden zijn niet beperkend en ook andere bepalingswijzen zijn inbegrepen in de uitvinding.

De software-applicatie bevat verder bij voorkeur de mogelijkheid om ideale boventonen van een aan elkaar gerelateerde reeks van onderlinge doelgrondtonen met een welbepaald interval of gekozen onderlinge tussenafstand te berekenen of te bepalen. De grootte van dit interval kan bij voorkeur door de gebruiker naar keuze worden bepaald, waarbij de ligging van de onderlinge doelgrondtonen wordt berekend of bepaald door de software-applicatie. Het berekenen van de ligging van de afzonderlijke doelgrondtonen kan bij wijze van voorbeeld geschieden aan de hand van een vooraf bepaalde coëfficiënt waarmee de grondtonen worden vermenigvuldigd. Alternatief is het ook mogelijk om de ligging van de doelgrondtonen te bepalen aan de hand van een lijst of tabel waarin de tussenafstanden en grondtonen zijn opgeslagen. De bovenstaande voorbeelden zijn niet beperkend en ook andere bepalingswijzen zijn inbegrepen in de uitvinding

Vervolgens kan op basis van elke afzonderlijke doelgrondtoon de ideale-boventoon per trommelvel worden berekend of worden bepaald, aan de hand van voorafbepaalde parameters, of aan de hand van door de gebruiker te bepalen parameters. Dit heeft als voordeel dat de gebruiker wordt begeleid bij de bepaling van doeltonen, teneinde verschillende instrumenten te stemmen in relatie tot elkaar, zodat bijvoorbeeld een harmonisch interval of melodisch interval tussen de verschillende grondtonen van verschillende trommels kan worden bekomen door het stemmen volgens deze methode.

Bij voorkeur berekent of bepaalt de software-applicatie de afzonderlijke doelgrondtonen van afzonderlijke trommels behorend tot een verzameling van trommels, aan de hand van een melodisch interval tussen de doelgrondtonen hetwelke de afzonderlijke ligging van de doelgrondtonen binnen de diatonische toonladder bepaalt, waarbij verder bij voorkeur ook de ideale-boventonen van de afzonderlijke vellen van de afzonderlijke trommels worden berekend of bepaald op basis van de berekende of bepaalde doelgrondtonen. In een voorkeursvorm wordt de grootte van dit melodische interval door de gebruiker zelf bepaald, waarbij de grootte van elk interval, dus elke tussenafstand, ook wel intervalstap of intervalafstand genoemd, tussen de onderlinge doelgrondtonen van de trommels binnen de verzameling vrij instelbaar is en overeenstemt met minstens één van de volgende intervalafstanden: een prime, een secunde, een terts, een kwart, een kwint, een sext, een septiem een octaaf, een none, een decime, een undecime, een duodecime, een tredecime, een quardecime of een quindecime, waarbij al dan niet kan worden gekozen om deze chromatisch te verminderen of te vermeerderen, of of deze klein of rein behoeven te zijn.

In een voorkeursvorm is ook de volgorde van de trommels binnen een verzameling door de gebruiker vrij te bepalen. Bij wijze van voorbeeld kan de gebruiker de trommels rangschikken aan de hand van de diameter van de afzonderlijke trommels, bijvoorbeeld van klein naar groot, waarbij het berekende of bepaalde melodische-interval de trommelvolgorde respecteert. Hierdoor worden bijgevolg de respectievelijke grondtonen van de gerangschikte trommels binnen de verzameling trommels bepaald met dalende toonhoogte, van hoog naar laag. De rangschikking hoeft echter niet op basis van diameter te gebeuren. De trommelvolgorde kan door de gebruiker vrij worden bepaald, waarbij het zelfs mogelijk is dat een gebruiker wenst dat voor twee afzonderlijke trommels dezelfde grondtoon wordt bepaald.

In een verdere voorkeursvorm duidt de gebruiker binnen een verzameling van trommels een 'determinant-trommel' aan, waarvan een grondtoon kan worden berekend of bepaald. De grondtoon van de determinant-trommel wordt bij voorkeur door de gebruiker zelf bepaald en is de doelgrontoon van de trommel. De grondtoon van de determinant-trommel fungeert als referentiegrondtoon tot dewelke, in verhouding met de bepaalde intervalgrootte, de doelgrondtonen van de overige trommels uit de verzameling worden berekend of bepaald door de software-applicatie. De 'determinant-trommel' determineert zodoende de doel-stemming van de overige trommels behorende tot de verzameling volgens een bepaald melodisch interval. Hierbij berekent of bepaalt de software-applicatie bij voorkeur eveneens de ideale-eerste boventonen van de afzonderlijk vellen van de trommels behorende tot de verzameling aan de hand van hun afzonderlijke, berekende of bepaalde doelgrondtonen. Hierdoor is er een direct verband tussen de ideale-eerste boventonen van de overige trommels en de bepaalde grondtoon van de determinerende trommel die als referentiegrondtoon fungeert. De aldus berekende of bepaalde ideale-eerste boventonen per trommelvel van de trommels binnen de verzameling, worden zodoende aangewend als ideale-doelboventoon voor het stemmen van de afzonderlijke vellen volgens de werkwijze van deze uitvinding.

Het door de gebruiker naar keuze aangeven van een 'determinant-trommel' binnen een verzameling trommels, waarbij de grondtoon ervan en de volgorde van de determinant-trommel binnen het interval eveneens vrij bepaald kan worden door de gebruiker, heeft als voordeel dat de gebruiker zelf een doelgrondtoon van de determinant-‘trommel’ kan bepalen in overeenstemming met een persoonlijke voorkeur of een muzikale behoefte en tegelijkertijd kan aangeven welke trommels hoger en welke trommels lager gestemd zullen worden. Hierna berekent of bepaalt de software-applicatie vervolgens eenvoudig, in verhouding tot hun respectievelijke rangschikking, en tot de gekozen grondtoon van de gekozen 'determinant-trommel' en op basis van de gekozen intervalinstellingen, de hogere en of lagere doelgrondtonen van de overige trommels binnen de verzameling, tezamen met hun respectievelijk bijbehorende ideale-eerste boventonen. Als determinant-trommel kan bijvoorbeeld de trommel worden gekozen die binnen de verzameling de grootste diameter bezit ,waarbij deze trommel dan een grondtoon wordt toegewezen, dewelke de laagste toon is in het melodisch interval, waardoor alle andere trommels een hogere doel-grondtoon kan worden toegekend in overeenstemming met een bepaald melodisch interval tussen de trommels onderling. Rekening houdend met ten minste: de volgorde van de trommel in de verzameling, de positie van de trommel ten aanzien van de determinant-trommel, het aantal vellen, het bepaalde interval tussen de trommels onderling, kunnen hiertoe bij voorkeur bepaalde grondtonen worden gesuggereerd als keuzemogelijkheid aan de gebruiker, op basis van een vooraf bepaald algoritme of aan de hand van een waarde uit een tabel. Verder wordt er bij voorkeur per trommel binnen de verzameling een diameter bepaald en aangegeven welke grondtonen geschikt zijn voor de trommeldiameter.

Deze integrale bereken- of bepalingswijze houdt een aanzienlijke tijdswinst in voor de gebruiker, zonder dat de gebruiker eigenhandig het interval tussen de doelgrondtonen van de trommels onderling en hun bijbehorende ideale-eerste boventonen hoeft uit te rekenen. Dit resulteert daarom in een optimale begeleiding van de gebruiker bij het stemmen, waarbij een verzameling trommels volgens de werkwijze van deze uitvinding wordt gestemd naar ideale-doel boventonen van binnen een melodisch interval berekende of bepaalde doelgrondtonen. De trommels die behoren tot een verzamling van trommels die een ‘determinant-trommel’ bevat, en die niet de ‘determinant-trommel’ zijn kunnen worden benoemd als de overige trommels. De berekening of bepaling van de ideale-eeste boventonen van een doelgrondtoon voor de afzonderlijke vellen van een overige trommel geschiedt op basis voorafbepaalde voorkeursinstellingen, of door de gebruiker te bepalen parameters, waarbij door middel van een vooraf bepaald algoritme of een vooraf bepaalde waarde, de positie van de ideale-boventoon voor een vel van trommel wordt uitgedrukt als een veelvoud van de doelgrondtoon van deze trommel, al dan niet op basis van een instelbare galmduur en op basis van een gewenst interval tussen de eerste boventonen van beide vellen onderling, waarbij de doelgrondtoon van een overige trommel in relatie staat tot de referentie doelgrondtoon van de determinant trommel. Wanneer de gebruiker aldus door de software-applicatie op het apparaat wordt begeleid bij het stemmen volgens de stappen van de werkwijze, om een verzameling trommels in melodische interval-relatie tot elkaar te stemmen, is deze in staat gesteld om een verzameling trommels optimaal en tijd- efficiënt te stemmen.

Door het stemmen naar aldus berekende of bepaalde ideale-boventonen volgens de werkwijze van deze uitvinding, ontstaat of een harmonisch interval wanneer trommels tezamen worden aangeslagen, of een melodisch interval tussen de verschillende grondtonen van verschillende trommels behorende tot een verzameling, wanneer deze afzonderlijk worden aangeslagen. Hierdoor zal een, via deze werkwijze gestemde verzameling trommels harmonieuzer klinken in samenspel met andere, harmonisch gestemde instrumenttypes. Dit resulteert in een verbetering van de algemene klank- en samenspelkwaliteit wanneer het instrument in een instrumentale bezetting bespeeld wordt, zoals bijvoorbeeld in een ensemble, orkest of groep, waarvan de verzameling trommels deel uitmaakt.

Deze software-applicatiesoftware-applicatiesoftware-applicatie bevat verder bij voorkeur eveneens de mogelijkheid om instellingen, metingen en doeltonen, resultaten van berekeningen op te slaan en te delen met derden. Hiertoe kan het apparaat waarop de instructies uitgevoerd worden voorzien zijn van communicatiemiddelen geschikt voor digitale of analoge draadloze data-uitwisseling of overdracht, of geschikt voor data-uitwisseling of overdracht over draad zoals radiofrequenties, Bluetooth, WIFI, USB, Thunderbolt, MIDI, ethernet en opvolgers ervan. De software applicatie is bij voorkeur eveneens uitgerust om opgeslagen, of met derden gedeelde instellingen, metingen en doeltonen, resultaten van berekeningen enzoverder weer op te roepen voor verder gebruik. Verder bij voorkeur is de software-applicatie uitgebreid of uitbreidbaar met aanvullende functionaliteiten, zoals onder meer een metronoom, voorziening van: oefenmuziek, partituren, oefenbegeleiding, geluidsbanken, emulatiesoftware, voorziening voor het verrichten van aankopen, informatieverstrekking, het importeren van informatie of functionalitieiten zoals bijvoorbeeld stemmings-voorkeursinstellingen, toegang tot een gebruikersgemeenschap, een forum, link met sociale media, het volgen van lessen onnder externe begeleiding, enzoverder.

De uitvinding zal nu nader worden beschreven aan de hand van een in de tekening weergegeven uitvoeringsvoorbeeld.

In de tekening laat : figuur 1 een trommel zien die gestemd kan worden door toepassing van de uitvinding; figuur 2 een geluidsfragment zien van een slag op de trommel; figuur 3 verschillende grafieken zien van geluidsfragmenten van verschillende soorten slagen, omgezet naar het frequentiedomein; figuur 4 een schema zien van de werkwijze volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; figuur 5 een apparaat zien voor het stemmen van een trommel; en figuur 6 een trommel zien met een vel dat een sensor bevat geschikt voor toepassing in de huidige uitvinding.

In de tekening is aan eenzelfde of analoog element eenzelfde verwijzingscijfer toegekend.

Figuur 1 toont een voorbeeld van een trommel 1. Een trommel 1 is gedefinieerd als een slaginstrument met een minstens gedeeltelijk hol lichaam 2. Het lichaam 2 heeft een holte met minstens één opening, welke opening een rand 3 vertoont, en waarbij over de rand 3 een vel 4 gespannen is. Het vel 4 is een membraan dat van natuurlijke oorsprong kan zijn, of kunstmatig gevormd kan worden, bijvoorbeeld textiel, leder of kunststof maar kan in sommige gevallen ook een stijf materiaal zijn zoals hout of metaal. Dergelijke vellen voor het spannen over een opening van een slaginstrument zijn bekend, en worden daarom niet verder toegelicht in deze beschrijving. De trommel 1 uit figuur 1 heeft een cilindervormig lichaam 2 met een holte die afgeschermd wordt door twee tegenover elkaar liggende openingen met respectievelijke randen 3, 5. Daarbij wordt typisch over de rand 5 ook een vel gespannen om de onderste opening af te sluiten. Alternatief kan de onderste opening open gelaten worden. Aanvullende voorbeelden hiervan zijn timbale’s, bongo’s, concert toms, octobans, djembé’s, conga’s enz. Echter trommels kunnen ook gevormd worden met een komvormig lichaam met een holte die slechts één opening vertoont. Deze holte is niet noodzakelijk afgesloten door een membraan. Ook idiofonen worden in het kader van deze tekst beschouwd als membranofonen omdat de uitvinding geschikt is om op gelijkaardige wijze de grondtoon en de boventonen ervan te analyseren. De stemmingsregelmiddelen bestaan dan uit de fysieke vervorming van een gedeelte van het komvormige lichaam zelf. Koebellen en xylofoonstaven zijn hiervan een voorbeeld. Een bijzonder voorbeeld hiervan zijn zogenaamde keteldrums dieafzonderlijke gestemde zones bevatten, die gestemd kunnen worden middels geometrische vervorming ervan en waarvoor deze toondetectie en stemmethode geschikt is, maar die geen membraan bevatten. Andere komvomige lichamen met slechts één opening bevatten wel een membraan. Voorbeelden hiervan zijn pauken en tabla’s.

Trommels 1 voorzien met een spansysteem kunnen, zoals nagenoeg alle instrumenten, gestemd worden. Door het stemmen, wordt de klank waaronder de klankkleur, de toonhoogte, de galmduur enzovoort bijgesteld. Een trommel 1 wordt gestemd door de spanning van het vel 4 te wijzigen. De spanning van het vel 4 heeft betrekking op de kracht waarmee het vel 4 over de rand 3 gespannen is, alsook de uniformiteit van de spanningsverdeling langs de omtrek van de rand 3. Terwijl de absolute spanning van het vel 4 over de rand 3 hoofdzakelijk de toonhoogte van de trommel bepaalt, zal de uniformiteit voornamelijk de klankkleur en resonantie van de trommel bepalen. In het bijzonder voor een onervaren gebruiker is het stemmen van een trommel 1 om een optimale klank te krijgen moeilijk. Het vel 4 is typisch zodanig gespannen over de rand 3 van de trommel 1 dat de rand 3 meerdere segmenten bevat en waarbij het vel 4 in elk van de segmenten door een gebruiker kan opgespannen worden of ontspannen worden. Een uniforme stemming of uniforme spanning wordt bekomen wanneer de spanningsverdeling nabij de rand 3 in elk van de segmenten gelijk is, of bij benadering gelijk is. De uniformiteit van de spanning verwijst naar de uniformiteit van de verdeling ervan rondom de omtrek van het vel. Een uniforme spanning zorgt voor een evenwichtige klankkleur over de galmduur of resonantie van een slag op de trommel.

Een uniforme spanning wordt beschouwd als de spanning van het vel waarbij alle afzonderlijke trillingsfrequenties van het vel, zoals bijvoorbeeld aanwezig als eerste-boventoon per respectievelijke randslag nabij de afzonderlijke stemmingsregelmiddelen 8, identiek aan elkaar zijn, of nagenoeg identiek aan elkaar zijn.

In het voorbeeld van figuur 1 heeft de trommel 1 meerdere zogenaamde lugs 8, die verbonden zijn met een ring die over de rand 3 gespannen is. Lugs 8 zijn ook voorzien van stembouten. Elk van de stembouten van lugs 8 kan vaster of losser gedraaid worden zodanig dat de ring ter plaatse van de lug 8 harder of minder hard aan het vel 4 trekt. Zodoende kan de spanning van het vel 4 ter plaatse van het segment van de rand 3 waar de betreffende lug zich bevindt opgespannen of ontspannen worden. De uitvinding heeft als doel een werkwijze en een apparaat te voorzien dat aan een gebruiker aangeeft waar het vel moet opgespannen of ontspannen worden, zodanig dat ook een onervaren gebruiker een trommel optimaal en uniform kan stemmen.

Bij een slag op een trommelvel vibreert het vel. Deze vibratie van het vel kan door de trillingssensoren gedetecteerd worden, en genereert of beïnvloedt aldus een sensorsignaal dat door een hiervoor geschikte signaalacquisitie-instelling wordt opgenomen en dat als een geluidsfragment kan worden beschouwd, hetwelke bijvoorbeeld een signaal zoals een analoge golfvorm kan zijn.

Een analyse van de signaalinhoud van deze golfvorm laat onder meer toe om de spectrale componenten hierin aanwezig te onderzoeken voor stemmingsdoeleinden. Hiertoe dient de signaalinhoud te worden omgezet van het tijdsdomein naar het frequentiedomein. Hiervoor bestaan velerlei geschikte methodes en algoritmes die bekend zijn bij de ervaren vakman. Voorbeelden van geschikte omzettingsmethodes of algoritmes zijn onder meer: algoritmes van de Fourier Transformatie familie, zoals een Fast Fourier Transformatie (FFT); een Discrete Fourier Transformatie (DFT); een Sparse Fourier Transformatie (SFT); of een Short-Time Fourier Transformatie (STFT); een Discrete Cosine Transformatie of Discrete Sine Transformatie, (DCT) of (DST), ook Fast en Discrete transformatiemethodes die tot de Hartley familie behoren, zoals bijvoorbeeld FHT of DHT vallen binnen de mogelijkheden; Fast en Discrete transformatiemethodes zoals de Laplace transformatie, of transformaties die tot de wavelet transformatie familie behoren kunnen eveneens geschikt zijn, waaronder bijvoorbeeld FWT en DWT. De uitvinding beperkt zich echter niet tot deze methodes. Eveneens zijn onder meer multiresolution analysis (MRA) en multiscale approximation (MSA), McAulay-Quatieri Analysis (MQ); Karhunen-Loève Transform(KLT); en ook Autoregressive Spectral Analysis (AR); enzovoorts voorbeelden van methodes die een omzetting van de signaalinhoud van het tijdsdomein naar het frequentiedomein of toonanalyse mogelijk maken. Deze lijst is niet beperkend.

In het algemeen is het na omzetting van de signaalinhoud van het tijdsdomein naar het frequentiedomein mogelijk om bijvoorbeeld een energie spectrum, een power spectrum of een magnitude spectrum te bekomen, eventueel na het conditioneren van het signaal, het filteren, het windowen ervan, in het tijdsdomein of in het frequentiedomein, waaruit ondermeer informatie kan worden afgeleid met betrekking tot de frequentie, de grootte, de fase van het signaal, alsook over de energetische flux, de verdeling van de spectrale inhoud, de ligging van de spectrale centroïde, de onderlinge ligging van de partiëlen en hun onderlinge grootte-verhouding, enzoverder. Wanneer meerdere geluidsfragmenten aldus worden beschouwd in een bepaalde tijdsspanne, kunnen ook de variaties van voornoemde informatietypes worden beschouwd en vergeleken over het verloop van deze tijdsspanne. Op deze manier kan een spectrale enveloppe worden bekomen, die bijvoorbeeld het timbre van een slag of een instrument kan uitdrukken, waardoor bijvoorbeeld eveneens beeld kan worden gevormd van het dynamische verloop ervan. De aldus bekomen data kunnen worden aangewend om de gebruiker te instrueren over de stemming van zijn instrument en hoe deze best bij te sturen.

Het analyseren van de spectrale inhoud van een geluidsfragment over een tijdsspanne aan het begin van een slag enerzijds, en over een tijdsspanne aan het einde van een slag anderzijds, geeft een indicatie van de magnitudesdistributie van de partiëlen ervan in de tijd, waarbij de eerste partiële de grondtoon is en de tweede partiële overeenstemt met de eerste boventoon ervan.

Het vergelijken van de informatie bekomen uit beide fragmenten, geeft een indicatie van de frequentiebanden waarbinnen de grondtoon en de eerste boventoon ervan gesitueerd zijn.

Zoals bekend aan de vakman is ondermeer een Short Term Fourier Transform (STFT) typisch geschikt voor het bepalen van het dynamsiche verloop van de spectrale inhoud over een beschouwde tijdsspanne, omwille van de tijdsresolutie, en zijn methodes zoals DCT, FST, DFT of FFT typisch geschikt voor analyses waarin de tijdsresolutie van minder belang is dan de frequentieresolutie, echter zoals eerder vermeld, zijn er vele andere methodes geschikt.

Testen hebben uitgewezen dat de verhouding tussen de amplitudes van de aanwezige partiëlen, zoals de verhouding tussen de amplitude van de grondtoon en de amplitude van de eerste boventoon, verschillend is aan het begin van een geluidsfragment dat de volledige duurtijd van de resonantie van een slag bevat, dan aan het einde ervan. Bij een trommel met twee vellen is typisch de grondtoon aan het begin van een slag prominenter aanwezig in verhouding tot de amplitude van de eerste boventoon, dan aan het einde van dezelfde slag. Dit komt doordat bij een trillend vel de vibratiemode van de grondtoon minder lang energie behoudt t.o.v. van de vibratiemode van de eerste boventoon, omdat de vibratiemode van de grondtoon op een efficiëntere wijze geluid produceert. Verdere testen hebben hierbij bovendien uitgewezen dat in een microfoon-geluidsfragment van een trommelslag, typisch de amplitudepieken die aanwezig zijn in het frequentiegebied liggend tussen de grondtoon en de eerste boventoon ervan, opmerkelijk minder uitgesproken zijn in verhouding tot de grondtoon en de eerste boventoon ervan, dan de amplitudepieken die zich bevinden in het gebied dat volgt op de eerste boventoon, dus het gebied waarin de boventonen van een hogere orde zich bevinden. Dit komt doordat naarmate de boventonen hoger liggen in het frequentie spectrum ze dichter bij elkaar liggen.

Dit inzicht laat toe om de stemmethode van deze uitvinding verder te verfijnen, opdat de filter op een nog meer robuuste wijze kan worden bepaald.

Aldus kan bij voorkeur bij een centerslag, door analyse in het frequentiedomein van een laatste fragment of gedeelte in de tijd ervan, een indicatie van de situering van het eerste-boventoonfrequentiegebied worden bekomen, terwijl een grondtoonfrequentiegebied bij voorkeur wordt bepaald door analyse in het frequentiedomein van een eerste fragment of gedeelte in de tijd ervan. Door analyse van de frequentie-inhoud van een geluidsfragment van een slag op een specifieke trommel in het tijdsdomein, kan de filter worden afgesteld aan de hand van een voorafbepaalde algoritme dat eveneens rekening houdt met het aldus bepaalde grondtoonfrequentiegebied, zonder dat de exacte grondtoonfrequentie binnen dit bepaalde grondtoonfrequentiegebied gekend is.

Op deze manier wordt de filter op een adaptieve wijze afgesteld aan de hand van een vooraf bepaald algoritme, hierbij eveneens rekening houdend met de spectrale inhoud van een centerslag, waardoor voor elke verdere slag op dezelfde trommel de filter met verhoogde bedrijfszekerheid kan worden toegepast. Zodoende wordt de filter adaptief afgesteld op een specifieke trommel met bepaalde stemming.

Door in het geluidsfragment van een verdere slag, de ligging van de grondtoon binnen een bepaalde grondtoonfrequentieband te verifiëren, waarbij de ligging van de grondtoon in deze verdere slag wordt vergeleken met de ligging ervan zoals eerder was bepaald bij een eerste slag, kan de doorlaatfrequentie van de filter adaptief worden aangepast bij verschuiving van de positie van de grondtoon ten gevolge van het herstemmen van het vel, zonder dat hiervoor een nieuwe centerslag nodig is. Deze verificatie en filterkalibratiestap wordt bij voorkeur toegepast bij elke verdere slag en heeft het voordeel dat de filterafstelling adaptief is aan de handeling van het stemmen. Hierdoor verbetert de robuustheid van de filter, aangezien de afstelling ervan gedurende het verloop van het stemproces volgens de stappen van de werkwijze van de uitvinding wordt gekalibreerd.

Alternatief is het ook mogelijk om het geluidsfragment in het tijdsdomein te analyseren teneinde bepaalde frequentie-informatie te bekomen eventueel na het conditioneren, het filteren, het smoothen van het signaal, enz... Bijvoorbeeld kan men door in het tijdsdomein de duurtijd van de eerste cyclus van de golfvorm te meten, de periode van de meest dominante frequentie in het geluidsfragment inschatten om zodoende een indicatie te bekomen over de frequentie ervan. Terwijl deze methode niet resulteert in de nauwkeurige bepaling van de grondtoonfrequentie bij een centrale slag en ze dus niet voor nauwkeurige stem-doeleinde kan worden gebruikt, biedt deze methode wel de mogelijkheid om een frequentiegebied te bepalen waarbinnen de grondtoon zich waarschijnlijk bevindt. Deze kennis kan dan gebruikt worden bij het detecteren van de grondtoonfrequentie in het geluidsfragment. Alternatief kan men bijvoorbeeld, in het tijdsdomein binnen dit geluidsfragment van een gedetecteerde slag binnen een bepaalde tijdsspanne, het aantal pieken tellen, of nulpuntdoorkruisingen van de golfvorm tellen, om bij benadering een indicatie te bekomen van de meest dominantie frequentie die aanwezig is in het specifieke geluidsfragment, gedurende de tijdsspanne in beschouwing.

Een op deze wijze bekomen grondtoonfrequentiegebied kan worden gesitueerd rond de frequentie bekomen uit analyse in het tijdsdomein van een eerste fragment van centerslag. Hierbij wordt bij de bepaling van de breedte van het grondtoonfrequentiegebied rekening gehouden met een zekere graad van onnauwkeurigheid, die eigen is aan de toegepaste frequentiebepalingsmethodes in het tijdsdomein bij een slag op een trommel. Bij een geluidsfragment van een ongedempte centerslag is echter de grondtoonfrequentie typisch de meest dominante frequentie in het frequentie spectrum. In het bijzonder bij een centerslag, kan deze werkwijze een voldoende nauwkeurige indicatie opleveren van een grondtoonfrequentiegebied waarbinnen de grondtoon zich waarschijnlijk bevindt, om bijvoorbeeld de filterafstelling te kunnen bepalen aan de hand van het aldus gevonden grondtoonfrequentiegebied of een aldus bepaalde grondtoonfrequentie. Algemeen gesteld, laat een analyse van het geluidsfragment in het tijdsdomein, op de wijze zoals hierboven is beschreven, toe om bij benadering de frequentie van de grondtoon te kennen, en zodoende tenminste een indicatie te bekomen van het grondtoonfrequentiegebied waarbinnen de grondtoon waarschijnlijk gesitueerd is, zodat minstens hierop gebaseerd de filterafstelling voor de boventoon kan worden bepaald. In dit opzicht kan men volgens de werkwijze van de uitvinding, voor de stap waarin de bepaling van een grondtoon gebeurt, het omzetten van het tijdsignaal naar het frequentiedomein ook interpreteren als een stap, waarin in het tijdsdomein minstens een grondtoonfrequentiegebied wordt bepaald. Hierbij wordt dus een grondtoonfrequentiegebied of een grondtoonfrequentie bepaald aan de hand van een analyse van het geluidsfragment van een slag in het het tijdsdomein en kan dit gebied gebruikt worden om volgens de werkwijze van deze uitvinding een boventoonfrequentiegebied van een bepaalde boventoon te bepalen als doorlaatfrequentiegebied van een filter, waarbinnen de bepaalde boventoon kan worden gedetecteerd.

Bij voorkeur wordt hiertoe een aangepaste voorbewerkingsstap of conditioneringsstap van de signaalinhoud uitgevoerd, waarbij bijvoorbeeld hoge of andere overbodige frequentie-inhoud in het signaal wordt weggefilterd, en/of waarbij het signaal wordt ‘ge-smooth’, om een meer betrouwbare indicatie van een grondtoonfrequentiegebied te bekomen. Het ‘smoothen’ geschiedt bij wijze van voorbeeld door het toepassen van een convolutie-gebaseerde filterfunctie, zoals een Savitszky-Golay filter, omdat deze techniek de boventonen en grondtoon niet storend vervormt voor de bepaling ervan aan de hand van het ‘ge-smoothe’ signaal. Vervolgens kan aan de hand van het in het tijdsdomein bepaalde grondtoonfrequentiegebied of de in het tijdsdomein bepaalde grondtoonfrequentie op dezelfde wijze volgens de uitvinding een boventoonfilterafstelling worden bepaald, waardoor bij elke verdere slag een vooraf bepaalde boventoon detecteerbaar is binnen het doorlaatgebied van de aldus bepaalde filter.

Voor een meer exacte bepaling van de grondtoonfrequentie van een slag op een trommel, kan bijvoorbeeld in het frequentiedomein gezocht worden naar bijvoorbeeld een geschikte spectrale piek om een grondtoonfrequentie te bepalen, maar ook andere toonbepalingsmethodes zijn hiervoor geschikt. Ongeacht of de grondtoon bepaald is in een geluidsfragment in het tijdsdomein of in het frequentiedomein kan een doorlaatfrequentegebied worden ingesteld aan de hand van een bepaalde grondtoonfrequentie of grondtoonfrequentiegebied, volgens de wekwijze van deze uitvinding.

De uitvinding is onder andere gebaseerd op het inzicht dat een centerslag en een randslag op het vel 4 van de trommel 1 verschillende informatie bevatten, zoals hieronder verder zal toegelicht worden, welke verschillende informatie met elkaar gecorreleerd kan worden bij het stemmen. Ook de informatie-inhoud van een centerslag of een randslag is verschillend over de galmduur ervan, wat ook voor verdere correlatiemogelijkheden zorgt. Een centerslag op het vel 4 van de trommel 1 is gedefinieerd als een slag op de centrale zone van het vel, in de figuur aangeduid met referentiecijfer 6. Daarbij kan centrale zone 6 verder gespecificeerd worden als de cirkelvormige zone met als middelpunt het centrum van het vel 4, waarbij de cirkelvormige zone een straal heeft die de helft is van de gemiddelde straal van de opening met de rand 3 waarover het vel 4 gespannen is. Een randslag is gedefinieerd als een slag nabij de rand 3. Daarbij kan een slag nabij de rand 3 verder gespecificeerd worden als een slag buiten de centrale zone 6 die hierboven gedefinieerd is. Bij voorkeur is een randslag gespecificeerd als een slag binnen de zone 11, waarbij de straal ongeveer een 5 tal cm verwijderd is van de gemiddelde straal van de opening met rand 3. Eigen aan een randslag is dat steeds een segment van de rand 3 kan aangeduid worden waar de randslag dichtst aan grenst. In de figuur zijn de aanduidingen 7a, 7b, ..., 7h illustratief voor zones van randslagen die grenzen aan, in het voorbeeld van figuur 1, overeenstemmende lugs 8 met stembouten waarmee de spanning van het vel 4 kan bijgesteld worden zoals hierboven beschreven.

Bij voorkeur wordt, in het geval van een trommel 1 met meerdere vellen, bij een centerslag het onderste vel ter plaatse van de onderste rand 5 niet gedempt terwijl bij een randslag het onderste vel ter plaatse van de tweede rand 5 wel gedempt wordt. Daarbij is dempen van het onderste vel ter plaatse van de rand 5 gedefinieerd als het mechanisch tegenhouden van trilling en/of vibratie van het onderste vel en/of de onderliggende luchtmassa ter plaatse van de tweede rand 5. Dit kan bijvoorbeeld door een hand van de gebruiker tegen het vel te drukken, door het instrument op een ondergrond te plaatsen waardoor de vrije beweging van de luchtmassa nabij het vel wordt verhinderd, of door de trommel 1 op een zacht voorwerp zoals een kussen te leggen wanneer het tweede vel ter plaatse van de rand 5 gedempt moet worden. Door het niet dempen van het tweede vel bij de centerslag en het wel dempen van het tweede vel bij een randslag zal de informatie uit respectievelijk centerslag en randslag minder complex en eenvoudiger verwerkbaarzijn voor gebruik in de hieronder beschreven werkwijze. Niettegenstaande het dempen van een vel bij een randslag eenvoudiger verwerkbaar zal zijn voor gebruik, is de stemmethode zoals beschreven in deze tekst specifiek geschikt voor het succesvol analyseren van de eerste boventoon bij een randslag zonder enige demping van het tweede vel, omdat de filter zoals bepaald aan de hand van een eerste geluidsfragment van een centerslag toelaat om de eerste boventonen van de vellen met succes te kunnen bepalen bij een tweede randslag zonder dat hiervoor vellen gedempt moeten worden.

Bij een geluidsfragment van een ongedempte centerslag is de meest dominante frequentie typisch de grondtoonfrequentie. Een analyse van het geluidsfragment in het tijdsdomein zoals hierboven beschreven laat toe om bij benadering de frequentie van de grondtoon te kennen, om zodoende een indicatie te bekomen van het frequentiegebied waarbinnen de grondtoon waarschijnlijk gesitueerd is.

Wanneer de informatie die wordt bekomen door analyse van een geluidsfragment binnen het tijdsdomein wordt gecombineerd met de informatie die bekomen wordt door analyse van hetzelfde geluidsfragment binnen het frequentiedomein, kan men op een robuuste manier gebieden afbakenen waarbinnen met grote waarschijnlijkheid gezocht dient te worden naar een bepaalde grondtoon of een bepaalde boventoon, zoals bijvoorbeeld de eerste boventoon.

Hierdoor kan men de precieze ligging van de grondtoon en de eerste boventoon ervan binnen hetzelfde geluidsfragment, of binnen verschillende geluidsfragmenten van slagen op een vel van dezelfde trommel, met grotere zekerheid bepalen, zonder dat deze de meest dominante frequenties hoeven te zijn binnen het beschouwde fragment. Dit laat toe om de eerste boventoon en de grondtoon nauwkeurig te detecteren, zonder dat deze binnen het magnitude spectrum de grootste piek hoeft te zijn.

De werkwijze en het toestel of apparaat volgens de uitvinding bevatten bij voorkeur een gebruikersinterface die instructies geeft aan de gebruiker over respectievelijk centerslag en randslag wanneer deze bij het uitvoeren van de werkwijze gevraagd worden. Zo kan de een gebruikersinterface, wanneer de werkwijze een centerslag als input nodig heeft, de gebruiker instructies geven voor het uitvoeren van een centerslag, waarbij de instructies zowel betrekking kunnen hebben op de plaats waar de gebruiker op het vel 4 moet slaan alsook op het niet dempen van het onderste vel ter plaatse van de tweede rand 5. Ook kan de werkwijze bevatten, wanneer de werkwijze een randslag nodig heeft, het via een gebruikersinterface aan een gebruiker instrueren van zowel de positie waar de gebruiker op het vel 4 moet slaan, alsook het dempen van het onderste vel ter plaatse van de tweede rand 5. Door deze instructies via de gebruikersinterface aan de gebruiker te geven, zal zelfs een onervaren gebruiker in staat zijn om een trommel optimaal te stemmen, en zal de foutgevoeligheid van de hieronder beschreven werkwijze geminimaliseerd zijn. Hierbij is de laatste instructie niet noodzakelijk voor een voorkeursuitvoeringsvorm. Niettegenstaande het feit dat door het dempen de robuustheid van de werking nog verder kan geoptimaliseerd worden, zal voor een meer ervaren gebruiker het dempen van een vel vaak als hinderlijk of onpraktisch worden ervaren, omdat deze handeling meer inspanning vergt en het stemproces omslachtiger maakt. Daarom is dus het weergeven van de laatste instructie niet noodzakelijk voor een alternatieve voorkeursuitvoeringsvorm die is gericht op meer ervaren gebruikers. Het niet hoeven dempen van een vel levert dus een verhoogd gebruikscomfort op tijdens het stemmen.

Het gedeelte van de gebruikersinterface dat de gebruiker voorziet van ondermeer instructies zoals hierboven beschreven, , maar mogelijk ook andere informatie en feedback aanlevert, wordt beschouwd als het informatie-uitvoergedeelte van de gebruikersinterface. Daarbij zal duidelijk zijn dat het informeren van de gebruiker op verschillende manieren kan. Via een display bijvoorbeeld kan de gebruiker verder door middel van onder meer cijfers, getallen, letters, woorden, symbolen, pictogrammen, kleurschakeringen enzoverder geïnformeerd worden over de spanning van het vel en/of de hardheid van een slag. Alternatief kunnen LED’s, bijvoorbeeld in meerdere kleuren of op meerdere posities, gebruikt worden om de gebruiker te informeren over de spanning van het vel en/of de hardheid van een slag. Verder alternatief kan een geluidssignaal gebruikt worden om de gebruiker te informeren, dat bijvoorbeeld in relatie staat tot de gedetecteerde toonhoogte en/of de hardheid van een gedetecteerde slag. De wijze waarop de gebruiker wordt geïnformeerd is volgens deze uitvinding niet beperkt tot bovenstaande voorbeelden.

De gebruikersinterface omvat volgens de uitvinding bij voorkeur eveneens een informatie-invoergedeelte, dat is uitgerust met voorzieningen waarmee een gebruiker instellingen van het toestel of het apparaat kan manipuleren, zoals bijvoorbeeld controllers, knoppen, een aanraakscherm, schakelaars, regelaars enzoverder. Via het informatie-invoergedeelte van de gebruikersinterface kan de gebruiker onder meer, alternatief aan bovenstaande beschrijving waarin de interface automatisch aangeeft aan de gebruiker welk slagtype benodigd is, zelf aangeven of hij of zij een randslag of een centerslag wenst te geven op het vel, waarbij de bijbehorende stappen van de werkwijze correct kunnen worden uitgevoerd. Verder kan een gebruiker bijvoorbeeld via het informatie-invoergedeelte van de interface onder meer ook aangeven of een bepaalde doel-boventoon gewenst is, een toon selecteren of invoeren, aangeven of een bepaalde weergavemodus gewenst is, variabelen instellen, een bepaalde gebruiksinstelling oproepen, een bepaalde functionaliteit van het apparaat volgens de uitvinding oproepen of uitschakelen, functies bedienen, navigeren door menu’s, enzoverder.

Tests hebben uitgewezen dat de spectrale inhoud van een slag op een trommel afhankelijk is van de hardheid van de slag, waarbij de verhouding tussen bijvoorbeeld de grondtoon varieert met de slaghardheid. Dezelfde tests hebben ook uitgewezen dat de slaghardheid effect kan hebben op de ligging van de maximale amplitudepiek van de grondtoon of een boventoon. Hieruit blijkt dat een trommel beter uniform gestemd kan worden, wanneer alle beschouwde geluidsfragmenten van een gelijksoortige slaghardheid zijn. Daarom is het nuttig dat een gebruiker terugkoppeling ontvangt over de hardheid van een uitgevoerde slag tijdens het doorlopen van de stappen volgens de werkwijze van de uitvinding, ten einde een uniforme spanning te bekomen.

Daartoe wordt de gebruiker bijvoorbeeld bij het triggeren op een slag, op basis van het beschouwde geluidsfragment van de slag of een gedeelte ervan, geïnformeerd over de slaghardheid van de gedetecteerde slag, waarbij bij voorkeur een indicatie van de slaghardheid wordt weergegeven via de gebruikersinterface.

Bij verdere voorkeur wordt de gebruiker per gedetecteerde slag aanvullend geïnformeerd over de gemeten slaghardheid of bijvoorbeeld over een verschil tussen de gemeten slaghardheid en een bepaalde doel-slaghardheid, die bijvoorbeeld overeenstemt met een ideale slaghardheid. Dit heeft als voordeel dat een gebruiker zelf de slaghardheid kan bijsturen bij elke verdere slag opdat een meer constante slaghardheid tussen afzonderlijke slagen op een vel kan worden bekomen, zodat efficiënt en consistent kan worden gestemd. De slaghardheid kan op eender welke wijze worden weergegeven, zoals een dB-waarde, een getal, een aanduiding op een schaalverdeling, enzoverder. De grootheid is hierbij van ondergeschikt belang.

Het gebruik van velocity-waardes, zoals gebruikelijk in het MIDI-protocol, is een voorbeeld van een geschikte manier om de hardheid van een slag op een eenvoudige wijze weer te geven en te communiceren. Ook een impactlocatie kan bijvoorbeeld aan de hand van het MIDI protocol worden uitgedrukt en gecomunniceerd. Hierbij kan een geluidsbestand dat is gerelateerd aan de MIDI-informatie worden afgespeeld via het informatie-uitvoergedeelte van de gebruikersinterface. Op gelijkaardige wijze kan bijvoorbeeld drum-emulatie software of andere klankuitvoer-functionaliteiten worden aangestuurd op basis van de MIDI informatie bekomen over minstens de hardheid van een gedetecteerde slag.

Figuur 2 toont een voorbeeld van een geluidsfragment 9 bij een slag op het vel 4 van de trommel 1. In tegenstelling tot de meeste muziekinstrumenten zoals snaar- en blaasinstrumenten, vertoont een trommel bij een slag een geluidsverloop dat met een relatief hoge amplitude start, welke amplitude dan hoofdzakelijk exponentieel afneemt, waardoor de tijdsperiode waarop relevante informatie over de slag kan verzameld worden, beperkt is. In de praktijk zal een geluidsopname van ongeveer anderhalve seconde ruim voldoende zijn om de relevante geluidsinformatie van de slag op te nemen. Na ongeveer anderhalve seconde zal het geluidsniveau van de slag in amplitude zo sterk gedaald zijn dat omgevingsgeluiden in een verdere geluidsopname dominant zouden kunnen worden. Daarbij zal duidelijk zijn voor de vakman dat de lengte van het geluidsfragment 9 van de slag ook afhankelijk is van de eigenschappen van de trommel 1. Zo zullen bijvoorbeeld pauken, die typisch een relatief groot vel 4 hebben met een relatief lage gemiddelde spanning, een geluid produceren dat zich over een noemenswaardig langere tijdsperiode uitstrekt dan wanneer de trommel een snare van een drum is met relatief kleine diameter en waarbij het vel een hoge gemiddelde spanning heeft. Figuur 2 toont het geluidsfragment in het tijdsdomein, dit wil zeggen dat op de horizontale as de tijd staat terwijl op de verticale as de amplitude weergegeven is.

Figuur 3 toont een geluidsfragment analoog aan het geluidsfragment uit figuur 2, maar weergegeven in het frequentiedomein. Dit wil zeggen dat op de horizontale as niet de tijd staat, maar wel de frequentie, terwijl op de verticale as de amplitude weergegeven is. De figuur 3 is beschouwd als een voorstelling van een power spectrum waarbij een indicatie van de hoeveelheid energie per frequentie, zoals aanwezig in het beschouwde geluidsfragment, wordt weergegeven. Dit kan een al dan niet genormaliseerde weergave zijn. Daarmee is in figuur 3 op relatief eenvoudige wijze waarneembaar welke frequenties dominant zijn in een geluidsfragment. Het omzetten van een geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein is bekend, en daarom wordt deze omzetting niet verder in detail besproken in deze beschrijving. Een voorbeeld van omzetting van het tijdsdomein naar het frequentiedomein is een Fast Fourier Transformatie (FFT). De geluidsfragmenten zoals getoond in figuur 3a en figuur 3b werden van het tijdsdomein omgezet naar het frequentiedomein waarbij de figuren een voorstelling zijn van een power spectrum, soms zou dit ook benoemd kunnen zijn als frequentiespectrum, spectrum, power spectral density (PSD), magnitude spectrum, enzovoort. Dit kan bijvoorbeeld worden bekomen door middel van Discrete Fourrier Transformatie (DFT), maar ook andere technieken waaronder bijvoorbeeld een deconvolutie-algoritme zoals de Maximum Enthropy Methode (MEM) zijn hiervoor geschikt. Deze technieken zijn algemeen bekend bij een vakman en het is verder van ondergeschikt belang op welke wijze dit gebeurt

Figuur 3 illustreert het verschil in informatie bij een centerslag en een randslag. Daarbij toont figuur 3 a een geluidsfragment van een centerslag 10 terwijl figuur 3b een geluidsfragment van een randslag 11 toont. Kenmerkend voor een geluidsfragment van een centerslag 10, is dat de grondtoon 12 nagenoeg altijd dominant aanwezig is. Dit wil zeggen dat de grondtoon 12 een noemenswaardig grotere amplitudepiek 15 vertoont in het frequentiedomein dan boventonen 13. Uit een dergelijk geluidsfragment 10 is de grondtoon 12 en bijbehorende grondtoonfrequentie 14 dan ook eenvoudig te detecteren. Bij detectie van de grondtoon 12 zal zowel de grondtoonfrequentie 14 alsook de grondtoonamplitude 15 bepaald worden.

Figuur 3b toont een geluidsfragment van een randslag 11. Typisch aan een geluidsfragment van een randslag 11 is dat de grondtoon 12 noemenswaardig minder dominant aanwezig is dan bij een centerslag 10. Daarentegen zullen boventonen 13 waaronder de eerste boventoon 21 en de tweede boventoon 22 sterk aanwezig zijn.

Anders dan bij een centerslag, waarbij de boventonen typisch zwak aanwezig zijn in het geluidsfragment, is het bij een randslag echter mogelijk dat ook de grondtoon 12 sterk aanwezig is in een geluidsfragment van de randslag. Kenmerkend voor een geluidsfragment van een randslag is dat ten opzichte van de grondtoon, de boventonen meestal meer prominent aanwezig zijn. Hierbij is het echter mogelijk dat de eerste boventoon niet dusdanig dominant aanwezig is, dat deze de grootste amplitudepiek bezit in het frequentiespectrum. In de praktijk kan in het spectrum van een geluidsfragment van een randslag, waarbij geen van de vellen gedempt zijn, of de eerste boventoon 21, of een boventoon 22 van een hogere orde, of zelfs de grondtoon 12 dominant aanwezig zijn.

Tests hebben uitgewezen dat het stemmen van een trommel best op basis van de eerste boventoon 21 gebeurt. Recente onderzoeken met betrekking tot de frequenties van geluidsfragmenten van centerslagen 10 en randslagen 11 van trommels heeft duidelijk gemaakt dat de frequentie van de ideale eerste boventoon kan berekend worden op basis van de frequentie van de grondtoon 12.

De werkwijze volgens de uitvinding bevat daarom eerst het na een centerslag bepalen van de grondtoonfrequentie 14 en de grondtoonamplitude 15. Op basis van deze grondtoonfrequentie 14 en de grondtoonamplitude 15 wordt dan door middel van een vooraf bepaald algoritme berekend in welk frequentiegebied de eerste boventoon 21, en in welk boventoonamplitudegebied hetgeen een bepaald amplitudebereik 18,19 heeft waarbinnen de amplitude 42 van deze eerste boventoon 21 gelegen is. De werkwijze bevat eveneens het plaatsen van een filter met een doorlaatfrequentieband gelegen tussen 16,17 die het berekende eerste boventoonfrequentiegebied bevat, hetwelk de eerste boventoon 21 met maximale waarschijnlijkheid bevat. In figuur 3b is de doorlaatfrequentieband gelegen tussen frequentie 16 en frequentie 17. Zoals weergegeven, moet de eerste boventoon 21 niet noodzakelijk centraal liggen in de doorlaatfrequentieband 16, 17. De doorlaatfrequentieband is zodanig gekozen dat de kans dat de eerste boventoon bij een verdere slag binnen de doorlaatfrequentieband 16, 17 valt, maximaal is. Dit laat toe om bij een verdere slag de eerste boventoon 21 gemakkelijk te detecteren, en een frequentie van de eerste boventoon 41 te bepalen. Bij voorkeur wordt ook een amplitudebereik berekend op basis van de grondtoonamplitude 15. In figuur 3b is het amplitudebereik aangeduid als het bereik tussen amplitude 18 en amplitude 19. Het amplitudebereik tussen amplitude 18 en amplitude 19 wordt bij voorkeur in een verdere slag adaptief geschaald in verhouding tot de gemeten amplitude 43 van de grontoonfrequentie 14 in deze verdere slag. Door een amplitudebereik te definiëren, wordt de trefzekerheid bij het detecteren van de eerste boventoon 21 in een verdere slag verder verbeterd.

De grondtoonfrequentie 14 wordt bijvoorbeeld bepaald aan de hand van een spectrale centroïde van een beperkte frequentieband die de grootste amplitudepiek van grondtoon 12 bevat.

Na de centerslag zal, bij elke randslag, een filter geplaatst worden om de eerste boventoon 21 te detecteren binnen de doorlaatfrequentieband ervan. De filter bevat bij voorkeur de doorlaatfrequentiebandfilter en een filter om het amplitudebereik af te bakenen. Figuur 3b toont de filter als gebied 20. Zoals figuur 3b toont, is het mogelijk dat meerdere boventonen 13 zichtbaar zijn in het gefilterde gebied 20. Zo valt in figuur 3b zowel de eerste boventoon 21 alsook de tweede boventoon 22 in het gebied 20. Omdat in de werkwijze volgens de uitvinding in het bijzonder op zoek gegaan wordt naar de eerste boventoon 21, kan de werkwijze voorzien worden van logica om binnen het gebied 20 de amplitudepiek 21 te selecteren die de laagste frequentie heeft. Hierdoor wordt de correcte werking van de werkwijze en het apparaat volgens de uitvinding verder verbeterd.

De frequentie van de eerste boventoon 41 die gedetecteerd is na een randslag 11 in het gebied 20, wordt vergeleken met de berekende boventoonfrequentie, die gebaseerd is op de grondtoonfrequentie 14 die bij een centerslag 10 gedetecteerd is. Wanneer de gedetecteerde eerste boventoonfrequentie 41 lager ligt dan de berekende eerste boventoonfrequentie, zal de gebruiker via de gebruikersinterface geïnformeerd worden dat het vel 4 moet opgespannen worden ter plaatse van de betreffende randslag. Wanneer de gedetecteerde eerste boventoonfrequentie 41 hoger ligt dan de berekende boventoonfrequentie, zal de gebruiker via de gebruikersinterface geïnformeerd worden dat het vel 4 moet ontspannen worden ter plaatse van de randslag. Wanneer de gedetecteerde frequentie 41 van de eerste boventoon ongeveer gelijk is aan de berekende eerste boventoonfrequentie, kan de gebruiker geïnformeerd worden dat de spanning van het vel ter plaatse van de randslag optimaal is. Via een display kan de gebruiker door middel van woorden en/of pictogrammen geïnformeerd worden over de spanning van het veld. Alternatief kunnen LED’s, bijvoorbeeld in meerdere kleuren of op meerdere posities, gebruikt worden om de gebruiker te informeren over de spanning van het vel. Verder alternatief kan een geluidssignaal gebruikt worden om de gebruiker te informeren. De eerste boventoonfrequentie 41 wordt bij voorkeur bepaald aan de hand van een spectrale centroïde van een beperkte frequentieband die de maximum amplitude piek van de eerste boventoon 21 bevat. Ook andere methodes zijn hiervoor geschikt.

Figuur 4 toont in een blokdiagram de verschillende stappen uit de werkwijze volgens de uitvinding. De werkwijze start met het opnemen van een geluidsfragment. Hiervoor wordt een triggermethode 24 gebruikt die als input een geluidsopnameapparaat 23 heeft. Een voorbeeld van een triggermethode is het instellen van een amplitude drempelwaarde. Een amplitude drempelwaarde heeft als gevolg dat wanneer de amplitude van het binnenkomende signaal van de geluidssensor 23 hoger is dan de drempelwaarde, een geluidsopname getriggerd wordt. Het opnemen van het geluidsfragment is in figuur 4 voorgesteld door blok 25. Triggermethode 24 is zodanig opgezet opdat een slag kan worden gedetecteerd binnen het sensorsignaal in bijvoorbeeld het tijdsdomein, of in het frequentiedomein, of zelfs in een combinatie van beiden om tot een robuuste slagdetectie te komen. Typisch wordt bij een triggermethode 24 een gebeuren en/of tijdstip of tijdsblok gedetecteerd bij het overschrijden van ten minste één drempelwaarde die wordt ingesteld op een signaalkarakteristiek van een geluidsfragment, sensorsignaal of een gedeelte ervan, waarbij bijvoorbeeld afzonderlijke samples, of in buffers verzamelde samples, of afleidingen van buffers worden beschouwd. Zulk een gedetecteerd gebeuren is dan een onset-event en gerelateerd tot een detectie van een slag. Het selecteren van pieken binnen een signaal om een onset-event te bepalen is een algemeen gekende techniek. Alternatief aan piekselectie is drempelwaarde-overscrhijding een algemeen bekende techniek om onset-event gerelateerd tot een slag te detecteren. Een dremplewaarde kan worden ingesteld in het tijdsdomein of het frequentiedomein, of zelfs in het complex domein. Het detecteren van drempelwaarde-overschrijdende variaties van de energetische flux of de spectrale flux van minstens één frequentieband van een sensorsignaal in het frequentiedomein over een bepaalde tijdspanne is een algemeen bekende techniek. Andere technieken zijn gericht op het detecteren van amplitude-drempelwaarde overschrijding binnen het tijdsdomein. Ook het beschouwen van een fase-deviatie is een gekende techniek om een slag te detecteren in het frequentiedomein. Een gedetecteerde slag kan worden aanzien als een onset-event, dat een volgende stap triggert. Het voordeel van het detecteren van een slag in het frequentiedomein is dat triggermethode 24 specifiek kan worden afgestemd om de akoestische karakteristieken van een slag op een beschouwde trommel te kunnen onderscheiden van mogelijke omgevingsgeluiden of zelfs van mogelijke slagen op andere trommels, waardoor robuuste slagdetectie mogelijk is. Omwille van deze robuustheid kan slagdetectie via triggermethode 24 bijvoorkeur in het frequentiedomeon geschieden. Het zal duidelijk zijn dat andere triggermethodes 24 ook toegepast kunnen worden.

Een triggermethode 24 heeft als doel een slag te detecteren binnen het sensorsignaal afkomstig van geluidssensor 23. Alternatief kunnen meerdere amplitude-drempelwaardes, bijvoorbeeld gerelateerd aan de spectrale flux, energetische flux of de signaalsterkte binnen meerdere frequentiegebieden of frequentiebanden, worden gehanteerd om een slag te detecteren aan de hand van een trigermethode 24. Een amplitude-dremplewaarde is bij voorkeur geschaald in verhouding tot een beschouwd omgevingsgeluidsniveau. Deze schaling of afstelling kan in een kalibratiestap geschieden, bijvoorbeeld bij aanvang van het stemproces. Het voordeel van het afstellen van de amplitude-drempelwaarde of waardes ten aanzien van een beschouwd omgevingsgeluidsniveau, waarbij de ingestelde drempelwaarde of waardes typisch hoger ligt of liggen dan een gemiddelde amplitude-waarde van het omgevingsgeluid over een tijdsspanne of een piekwaarde ervan, heeft als voordeel dat de kans dat geluiden, anders dan dewelke afkomstig van een slag, zoals omgevingsgeluiden, als een slag worden beschouwd door triggermethode 24 sterk wordt verminderd of zelfs uitgesloten.

De duurtijd van de opname, zoals uitgevoerd in blok 25, kan bijvoorbeeld enerzijds vooraf zijn bepaald aan de hand van een duurtijd-instelling die een gekozen tijdsspanne beschrijft, of anderzijds afhankelijk zijn van het amplitudeverloop over de galmduur van de slag zoals waargenomen door triggermethode 24. Hiertoe kan triggermethode 24 bijvoorbeeld bepalen dat de opname van een geluidsfragment in blok 25 aanvangt wanneer een amplitudeniveau in het tijdsdomein, of het energieniveau in het frequentiedomein over een tijdsspanne, boven een drempelwaarde stijgt. Vervolgens kan triggermethode 24 bijvoorbeeld bepalen dat de opname van een geluidsfragment in blok 25 eindigt wanneer een amplitudeniveauof energieniveau onder een drempelwaarde zakt. Hierdoor is de waarschijnlijkheid dat de volledige duurtijd van de slag wordt opgenomen in het geluidsfragment maximaal en is de spectrale inhoud van het geluidsfragment maximaal gerelateerd aan de beschouwde slag. Bij het hanteren van een voorafbepaalde duurtijd-instelling, zou het kunnen dat de beschreven tijdsspanne te kort is om de volledige galmduur van een slag te kunnen opnemen zodat misschien onvoldoende informatie wordt geregistreerd, wanneer deze te lang is, is het mogelijk dat omgevingsgeluid de spectrale inhoud van het geluidsfragment storend vertekent.

Verder kan een voorkeursvorm van triggermethode 24 eveneens een stap bevatten om de hardheid van een slag bepalen. Dit kan bij wijze van voorbeeld gebeuren op basis van een maximale amplitudepiek die wordt gedetecteerd in het tijdsdomein, of binnen een bepaald frequentiebereik ervan. Op een andere wijze kan de hoeveelheid spectrale energie worden gemeten om de slaghardheid te bepalen in het frequentiedomein. Of alternatief kan de bepaling van de slaghardheid geschieden aan de hand van de informatie aanwezig in het opgenomen geluidsfragment in stap 25, of een gedeelte ervan, in het tijdsdomein of frequentiedomein. Het is verder volgens de werkwijze van deze uitvinding van ondergeschikt belang welke techniek of methode wordt gebruikt om de hardheid van een slag te bepalen.

In een nog verdere voorkeursvorm kan triggermethode 24 eveneens een stap bevatten om de impactlocatie van een slag bepalen. Dit kan bij wijze van voorbeeld gebeuren op basis van de verdeling en het verloop van de spectrale inhoud die wordt gedetecteerd in het frequentiedomein over een bepaalde tijdsspanne. De spectrale inhoud zou ofwel beschouwd kunnen worden over het volledige spectrum of binnen een bepaald frequentiebereik ervan. Ook kunnen akoestische enveloppes, in het frequentie- en/of het tijdsdomein, worden gehanteerd die akoestische karakteristieken van slagen gerelateerd aan bepaalde impactlocaties beschrijven. Er kunnen bijvoorbeeld één of meerdere akoestische enveloppes worden gehanteerd die elk aan een eigen frequentiegebied zijn gerelateerd om uit hun inhoud een akoestisch signatuur te bekomen dat de akoestische karakteristieken van een bepaalde slag bevat die bijvoorbeeld is gerelateerd aan een impactlocatie op ene bepaalde trommel. Deze akoestische signaturen worden bij voorkeur opgeslagen per impactlocatie en per trommel. Hierdoor kan bij het trigeren in stap 24, de spectrale informatie en de akoestische karakteristieken van een gedetecteerde slag worden vergeleken met deze opgeslagen akoestische signaturen om na te gaan met opgeslagen akoestische signatuur de akoestische karakteristieen van de gedetecteerde slag voldoende overeenstemmen om te kunnen beslissen wat de impactlocatie van de slag is. Deze akoestische enveloppes kunnen in een kalibratiestap worden bepaald aan de hand van kalibratieslagen op verschillende impactlocaties, zodat per impactlocatie een akoestische signatuur wordt bekomen dat kan worden opgeslagen, hetwelke bijvoorbeeld relevante spectrale inhoud, akoestische enveloppes en de andere akoestische karakteristieken van bijvoorbeeld een randslag, een centerslag, een ketelslag, een hoepelslag enzoverder op een bepaalde trommel met een bepaalde stemming beschrijft. Hierdoor kan door vergelijking van de akoestische karakteristieken van een verdere gedecteerde slag met de opgeslagen enveloppes bekomen uit de kalibratieslagen worden bepaald of de verdere slag bijvoorbeeld een randslag, een centerslag, een ketelslag, een hoepelslag enzoverder op een bepaalde trommel betreft. Aan de gedetecteerde slaglocatie kan via de gebruikersinterface een bepaalde informatie uitvoer zijn gekoppeld, zoals een visuale aanduiding van de impactlocatie op een cymbolische voorstelling van een vel of een trommel, afspelen van een geluid hieraan gerelateerd enzoverder. De gebruiker kan ook worden geïnformeerd over de consistentie van de locatie van verschillende slagen op een vel voor oefendoeleinden of stemdoeleinden enzoverder.

Wanneer trillingssensor 23 meerdere sensoren bevat, zoals bijvoorbeeld minstens één microfoon en een piëzo-transducer, kan middels time-difference of arrival van de afzonderlijke sensorsignalen in triggermethode 24 worden bepaald wat de impactlocatie van een gedetecteerde slag is, eventueel gecombineerd met de detectie van akoestische signaturen. Ook kan bijvoorbeeld het sensorsignaal van de piëzo-transducer worden gebruikt om een onset-event en/of de slaghardhied te detecteren, voorafgaand aan de beschouwing van de sensorsignalen van de microfoon of microfoons om de impactlocatie en/of slaghardheid te bepalen. Het is verder volgens de werkwijze van deze uitvinding van ondergeschikt belang welke techniek of methode wordt gebruikt om de impactlocatie van een slag te bepalen.

Het gebruik van kanaal-waardes, zoals gebruikelijk in het MIDI-protocol, is een voorbeeld van een geschikte manier om de impactlocatie van een slag op een eenvoudige wijze weer te geven en te communiceren. Elke impactlocatie wordt dan een eigen MIDI-kanaal toegekend. Hierbij kan een geluidsbestand dat is gerelateerd aan de MIDI-kanaal-waarde worden afgespeeld via het informatie-uitvoergedeelte van de gebruikersinterface. Op gelijkaardige wijze kan bijvoorbeeld drum-emulatie software of andere klankuitvoer-functionaliteiten worden aangestuurd op basis van de MIDI informatie bekomen over minstens de hardheid van een gedetecteerde slag.

Verder alternatief kan het sensorsignaal van microfoon 23 worden gebruikt om via spectrale modelleertechnieken een geluid te vervormen.

Als geluidsopnameapparaat 23 kan enerzijds een microfoon gebruikt worden, maar kunnen anderzijds ook andere types van trillingssensoren gebruikt worden, zoals bijvoorbeeld trillingssensoren die fysiek op het vel 4 van de trommel 1 aangebracht zijn en een elektrisch signaal kunnen genereren of beïnvloeden wanneer het vel 4 bespeeld wordt. In dit opzicht kunnen volgende sensortypes als trillingssensoren 23 worden aanzien binnen deze uitvinding, zonder beperking hiertoe: optomechanische sensoren, optische sensoren, mechanische afstandsmeters, acceleratiesensoren, inductieve sensoren, transducers, capacitieve sensoren, enzoverder. Hierbij worden eveneens begrepen als trillingssensor 23 sensoren die, indirect, via een medium in mechanisch contact zijn met het vel 4, zoals piëzotransducers die via een trillingsabsorberend materiaal, zoals bijvoorbeeld een schuim, elastomeer, rubber of vilt, mechanisch verbonden zijn met het vel of het instrument, of sensoren die in, direct, mechanisch contact met het vel 4 of het instrument zijn zoals piëzotransducers, electrettransducers, PVF-film, accelerometers, MEMS sensoren, contactmicrofoons. Ook contactloze opname-apparaten zoals bijvoorbeeld optische sensoren, zoals laservibrometers, IR-sensoren, NIR-sensoren die niet mechanisch verbonden zijn met vel 4 worden beschouwd als geluidsopnameapparaat 23, volgens de werkwijze van deze uitvinding. Het gebruik van optische sensortypes als trillingssensor 23 heeft het voordeel dat het triggeren op basis van een slag minder tot niet wordt beïnvloed door omgevingsgeluid en dat omgevingsgeluid evenzeer minder tot niet aanwezig is in het geluidsfragment dat is bekomen uit het sensorsignaal van zulk een trillingssensor 23. Toepassingen van HALL-sensoren of capacitieve sensoren, waarbij slechts een gedeelte van de sensor in contact is met het vel 4 zijn evenzeer inbegrepen in de uitvinding. Meer bepaald toepassingen waarvan slechts een gedeelte van deeen sensor of sensoren rechtstreeks in contact is of aangebracht is op, het vel 4, waardoor bij een beweging van het vel 4 het betreffende sensorgedeelte of sensorgedeeltes het sensorsignaal statisch of dynamisch beinvloedt of beinvloeden, zoals bijvoorbeeld een elektrisch geleidende laag die als condensatorplaat fungeert die aangebracht is op het vel en vibreert t.o.v. een andere condensatorplaat of spoel elders aangebracht, vallen binnen de uitvinding en worden binnen het kader van de uitvinding als trillingssensoren 23 beschouwd. Hierbij zijn evenzeer sensoren die fysiek zijn aangebracht op het vel 4 zoals bijvoorbeeld: gelamineerde sensoren, getransfereerde sensoren, verlijmde sensoren, opgelaste sensoren, enzoverder begrepen als trillingssensor 23 volgens de uitvinding.

Ook wordt aanzien als trillingssensoren 23, soms ook wel geluidsopnameapparaat 23 genoemd, sensoren die rechtstreeks op een laag van een vel 4 aangebracht zijn, zoals: gelamineerde, gecoate of geprinte sensoren waaronder: inductieve sensoren, magnetische sensoren, piëzo-elektrische sensoren, piëzo-resistieve sensoren, resistieve sensoren, capacitieve sensoren, strain-sensoren zoals rekstroken, interdigitale condensatoren of plaatcondensatoren, enzoverder. Voorbeelden van dit type sensoren worden beschreven in WO2012/122608 A1 zoals weergegeven in figuur 6, waarbij de sensoren aangeduid zijn met referentiecijfers 54a-54h. Het aanwenden van andere sensortypes als geluidsopnameapparaat 23 is echter niet uitgesloten van de uitvinding. Binnen het kader van deze uitvinding is een toepassing dus niet noodzakelijk beperkt tot één enkele sensor als trillingssensor 23. Ook kunnen de afzonderlijke sensorsignalen van meerdere trillingssensoren 23 worden beschouwd, waarbij deze al dan niet allemaal afkomstig zijn van een slag op hetzelfde vel 4. In een dergelijke toepassing kunnen de beschouwde geluidsfragmenten afkomstig van meerdere sensoren gezamenlijk, simultaan of afzonderlijk verwerkt worden volgens de werkwijze van deze uitvinding. Bij voorkeur omvat het geluidsopnameapparaat 23 één, of meerdere geluidssensoren, zoals één microfoon, of meerdere microfoons. Trillingssensor 23 kan bijvoorbeeld ook bestaan uit de combinatie van meerdere sensoren van verschillende types zoals de combinatie van een piëzo-transducer en een microfoon. Bijvoorbeeld wordt hierbij het sensorsignaal van de piëzo-tranducer gebruikt voor slagdetectie, waarbij minstens een impactmoment van een slag in de tijd wordt bepaald, en wordt het sensorsignaal van de microfoon gebruikt om een geluidsfragment op te nemen voor verdere toonanalyse volgens de werkwijze van de uitvinding. Wanneer dan een slag wordt gedetecteerd in sensorsignaal afkomstig van de piëzo-transducer in de stap van triggermethode 24, kan een geluidsfragment worden opgenomen in het sensorsignaal van de microfoon in stap 25, zodat het geluidsfragment afkomstig van het sensorsignaal van de microfoon in beschouwd kan worden volgens de stappen van de werkwijze van de uitvinding. Wanneer aangewend in een verzameling met meerdere trommels, biedt zulk een trillingssensor 23, indien de piëzo-transducer direct of indirect mechanisch verbonden is met de beschouwde trommel, een signaal waarin op een effectieve manier slagen kunnen worden gedetecteerd die plaatsvonden op de beschouwde trommel, omdat in het sensorsignaal ervan de mechanische trilling gerelateerd tot een slag op de trommel efficiënt kan worden gedetecteerd en deze mechanische trilling kan worden onderscheiden van een geluid dat afkomstig is van een slag op een andere trommel waarmee de piëzo-transducer niet direct of indirect mechanisch verbonden is. Hierdoor kan met verhoogde zekerheid worden vermeden dat omgevingsgeluid of een slag op een andere trommel dan de beschouwde trommel onbedoeld zou leiden tot opname van een geluidsfragment in stap 25, daar waar het moeilijker zou zijn om aan de hand van enkel het sensorsignaal afkomstig van een microfoon te onderscheiden of de gedetecteerde slag een slag op de beschouwde trommel is, of een slag op een andere trommel is, of zelfs slechts omgevingsgeluid betreft dat onbedoeld als slag werd gedetecteerd. De beschouwde trommel is hier begrepen als de trommel die men wil stemmen. De termen trillingssensoren 23, trillingssensor 23 en geluidsopnameapparaat 23 omvatten verder een niet nader bepaalde hoeveelheid sensoren, van hetzelfde sensortype of een combinatie van verschillende sensortypes. In deze tekst wordt bijgevolg soms verwezen naar trillingssensoren 23, trillingssensor 23 en geluidsopnameapparaat 23 met de term ‘microfoon’. Het signaal afkomstig van deze trillingssensoren 23 wordt soms aangeduid met de term ‘microfoonsignaal’ of soms ook ‘geluid’.

Een fragment van het signaal dat afkomstig is van de trillingssensoren 23, het ‘microfoonsignaal’, wordt binnen deze tekst soms benoemd als ‘geluidsfragment’. Het is duidelijk voor een vakman dat er een grote verscheidenheid aan trillingssensoren 23 bestaat die een signaal kunnen opwekken en/of beïnvloeden in relatie tot een beweging in of een trilling van een vel 4, en die bijgevolg geschikt zijn voor het registreren van een geluidsfragment. Het aldus beïnvloede of opgewekte sensorsignaal is verder niet noodzakelijkerwijs beperkt tot het werkelijk gegenereerde of voor ons waarneembare geluid ontstaan door trilling van het vel 4, noch is het beperkt tot een volledig getrouwe weergave ervan. Een microfoon is bekend om over een noemenswaardig groot frequentiebereik correct een geluidsfragment te kunnen opnemen.

Bij voorkeur wordt via de gebruikersinterface van de gebruiker een centerslag gevraagd of alternatief door de gebruiker aangegeven dat deze een centerslag wenst uit te voeren, en wordt er daarom vanuit gegaan dat de in stap 24 gedetecteerde slag een centerslag is. Na het opnemen van een eerste geluidsfragment in stap 25, wordt in stap 27 bij voorkeur het gehele geluidsfragment geanalyseerd voor de de bepaling van de grondtoonamplitude 15 van de grondtoonfrequentie 14.

Afhankelijk van de trigger-instelling in stap 24 en opname-instelling in stap 25 bevat het geluidsfragment al dan niet de volledige resonantie of galmduur van een slag. Evenzeer kan tot dit doel slechts een gedeelte van het geluidsfragment worden geanalyseerd, in welk geval met voorkeur een eerste deel in de tijd ervan, om hierbinnen de ligging en de amplitude van het grondtoonfrequentiegebied of van de grondtoon te bepalen en waarbij in een zo kort mogelijke tijdsspanne na de slag een nauwkeurige bepaling ervan wordt uitgevoerd in stap 27. Ook is het mogelijk om in een tweede tijdssegment van het geluidsfragment, bijvoorbeeld wanneer de amplitude van het signaal onder een bepaald niveau van de gemeten maximum-amplitude gezakt is, de positie van de grondtoon 14 en een bepaalde boventoon ervan te bepalen. Dit is gebaseerd op het inzicht dat over de volledige resonantie of galmduur van een slag de boventonen relatief ten opzichte van de grondtoon 14 meer geprononceerd aanwezig zijn in het frequentiespectrum van een slag aan het einde van een slag dan aan het begin ervan.

De ligging van de eerste boventoon t.o.v. de grondtoon 14 is bij trommels typisch onharmonisch en dus typisch anders dan bij instrumenten die een harmonische boventoon-intervalstructuur vertonen, zoals bijvoorbeeld snaarinstrumenten. De verhouding tussen de trillingsgetallen van de boventonen, of de intervallen tussen de boventonen, wordt kleiner naarmate de boventonen hoger liggen in het frequentiespectrum. De verhouding tussen de trillingsgetallen is, in tegenstelling tot bij harmonsiche instrumenten, bij een trommel niet integer. Bovendien is de verhouding tussen de trillingsgetallen, ook wel de intervallen tussen de grondtoon en boventonen genoemd, van trommels met meerdere vellen afhankelijk van de spanning van de afzonderlijke vellen. Aangezien een trommel met meerdere vellen een akoestisch gekoppeld systeem betreft, is voornoemde verhouding bovendien niet constant, maar hangt ze af van de afzonderlijke velspanningen en de volumetrische eigenschappen van het aan de vellen gekoppelde luchtvolume. De trillende luchtkolom, het interne luchtvolume van de trommel dat ingesloten is tussen de vellen van een trommel met meerdere vellen en hieraan dus akoestisch gekoppeld is, verkleint de intervallen tussen de boventonen waardoor hun toonhoogte verlaagt. De intervallen tussen de boventonen en de grondtoon 14 onderling van een trommel 1 met twee vellen 4, zijn typisch afhankelijk van de stemming van de afzonderlijke vellen 4. De stemming van de afzonderlijke vellen 4 bepaalt de ligging van hun eerste boventoonfrequentiegebied, ten opzichte van de grondtoon 14 van trommel 1. Een vooraf bepaald algoritme laat toe om, aan de hand van een in stap 27 gemeten grondtoonfrequentie 14 van een geluidsfragment van een eerste slag op een vel 4 van trommel 1 dat opgenomen is in stap 25, afzonderlijke eerste boventoonfrequentiegebieden voor de afzonderlijke vellen 4 van trommel 1 te bepalen, waarbinnen de eerste boventoon van de afzonderlijke vellen 4 zich met grote waarschijnlijkheid bevindt. Hierdoor kan een filter worden afgesteld in stap 28, waardoor bij beschouwing van elke verdere randslag op een vel 4 van trommel 1, de eerste boventoon met grote zekerheid kan worden bepaald in stap 32. Bij de berekening houdt het voorafbepaalde algoritme rekening met een niet constante verhouding tussen de trillingsgetallen van de boventonen.

Wanneer in stap 25 een geluidsfragment opgenomen is, wordt dit geluidsfragment in stap 26 omgezet van het tijdsdomein naar het frequentiedomein. In het geval van een centerslag zal de werkwijze na stap 26 verdergaan met stap 27, daarbij is de situatie van een centerslag in de figuur aangeduid door pijl 29. In stap 27 wordt de grondtoon gedetecteerd. Voor de detectie van de grondtoon wordt een gedeelte van het opgenomen geluidsfragment beschouwd dat al dan het volledige geluidsfragment omvat. In het bijzonder zal de grondtoonfrequentie 14 en optioneel ook de grondtoonamplitude 15 bepaald worden. In stap 28 kan dan op basis van de grondtoonfrequentie en bij voorkeur de grondtoonamplitude een filter bepaald worden. De filter die bepaald wordt in stap 28 bevat minstens een doorlaatfrequentieband en bij voorkeur ook een doorlaatamplitudebereik. Wanneer in stap 28 de filter bepaald is, zal de werkwijze terug van vooraf aan beginnen, met dit verschil dat na het bepalen van de filter in stap 28 randslagen van de gebruiker gevraagd worden. Dit zijn slagen op zones 7 uit figuur 1.

Een analyse van een tweede gedeelte van een eerste geluidsfragment, in welk geval met voorkeur een later deel in de tijd ervan, dat eventueel bovengenoemd eerste deel ervan, geheel of gedeeltelijk omvat, is bij voorkeur geschikt voor een verdere bepaling van een gebied waarin de verscheidene eerste boventonen van de grondtoon, dewelke gegenereerd worden nabij de verschillende, afzonderlijke stemmingsregellocaties (bv. de spanbouten), verwacht kunnen worden. Op deze manier, kan bij het analyseren van een eerste geluidsfragment van een slag zowel informatie over de grondtoon als informatie over de te verwachten ligging van de eerste boventonen per stemmingsregellocatie worden bekomen. Deze analyse biedt het voordeel dat een algoritme kan worden aangewend dat, zonder voorkennis van het interval tussen de grondtoon en de eerste boventonen per stemmingsregellocatie, robuuster en met grotere nauwkeurigheid een gebied bepaalt dat de vermoedelijke ligging van de afzonderlijke boventonen die gegenereerd worden nabij de afzonderlijke stemmingsregellocaties omvat. Dit maakt het gebruik van een adaptief analyse-algoritme voor de eerste boventoon mogelijk, dat rekening houdt met de variabelen zoals aanwezig in elk afzonderlijk eerste geluidsfragment. Aldus kan de gebiedsbepaling van de eerste boventoon, telkens adaptief worden ingesteld aan de condities aanwezig per eerste geluidsfragment, bijvoorbeeld voor de verschillende slagen op verschillende trommels en/of op verschillend gestemde trommels.

Na de stappen 24 tot 26 doorlopen te hebben voor de randslag, zal de werkwijze verdergaan met stap 31. Dit is geïllustreerd door pijl 30, die aanduidt dat de slag een randslag is. Bij voorkeur wordt via de gebruikersinterfacede gebruikersinterface van de gebruiker een randslag gevraagd, en wordt er bijgevolg vanuit gegaan dat de gedetecteerde slag een randslag is. Alternatief wordt door de gebruiker via de gebruikersinterface aangegeven dat deze een randslag wenst uit te voeren.

In stap 31 wordt de filter geplaatst zodanig dat in stap 32 de eerste boventoon gedetecteerd kan worden uit het geluidsfragment van de randslag. In stap 33 wordt dan de gedetecteerde boventoonfrequentie uit stap 32 vergeleken met de berekende boventoonfrequentie uit stap 28. Opbasis van de vergelijking 33 wordt in stap 34 via de gebruikersinterface weergegeven aan de gebruiker of het vel 4 moet opgespannen worden, ontspannen worden of optimaal is ter plaatse van de randslag. Door meerdere randslagen langs de omtrek van het vel op deze manier te analyseren kan een gebruiker het vel 4 op een eenvoudige wijze stemmen.

De berekende boventoonfrequentie kan in dit voorbeeld ook een vooraf bepaalde doel-boventoonfrequentie zijn, die al dan niet een ideale-boventoonfrequentie is. Wanneer in stap 34 een indicatie van de stemming wordt weergegeven, is het evenzeer mogelijk dat hier een grondtoonfrequentie, of een boventoonfrequentie, of eerste boventoonfrequente wordt weergegeven, en waarbij een verschil zoals bekomen uit stap 33 al dan niet expliciet wordt weergegeven. Het is in een alternatieve uitvoeringsvorm zelfs mogelijk dat stap 33 wordt overgeslagen en dat stap 34 het rechtstreeks weergeven van een doeltoon, een grondtoonfrequentie of een boventoonfrequentie inhoudt zoals bijvoorbeeld bepaald in stap 32.

Figuur 5 toont een schematische weergave van een apparaat dat geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze uit figuur 4. Het apparaat bevat een behuizing 35 met een microfoon 37. In figuur 5 is de microfoon 37 weergegeven binnen de behuizing 35, echter de microfoon kan ook extern gevormd zijn en operationeel gekoppeld zijn met de behuizing 35. Het apparaat bevat verder een gebruikersinterface 36 die in figuur 35 weergegeven is als een display. Echter alternatief aan een display, zoals hierboven reeds vermeld, kunnen ook LED’s of een luidspreker voorzien worden als een gebruikersinterface 36. De gebruikersinterface 36 in figuur 5 omvat zowel een informatie-uitvoergedeelte als een informatie-invoergedeelte, waarmee bijvoorbeeld instellingen van de werkwijze 4 kunnen worden afgesteld of functies worden geactiveerd of gedeactiveerd, alternatief aan een display zijn andere methodes zoals onder meer knoppen, regelaars of controllers eveneens geschikt. Een gebruiker zou zodoende de afstelling van variabelen in van de afzonderlijke stappen uit figuur 4 kunnen manipuleren of volgens de werkwijze het apparaat meedelen of een centerslag 29 of een randslag 30 zal worden uitgevoerd. Het apparaat bevat verder een geheugen 38 en een processor 39. Daarbij is de processor 39 in combinatie met het geheugen 38 voorzien voor het uitvoeren van de stappen die weergegeven zijn in figuur 4 en die hierboven aan de hand van figuur 4 uitgelegd zijn.

Het apparaat kan verdere elementen 40 bevatten. In figuur 5 is het voorbeeld weergegeven van een klem waarmee het apparaat kan geklemd worden op een object. Alternatief kan het apparaat voorzien zijn van een stemsleutel als verder element 40, waarmee de gebruiker de stembouten van lugs 8 kan manipuleren. Het zal duidelijk zijn voor de vakman dat meerdere uitvoeringsvormen kunnen bedacht worden voor integratie van het apparaat volgens de uitvinding.

Verder alternatief kan de werkwijze zoals weergegeven in figuur 4 geïntegreerd zijn in een software-applicatie voor op een gegevensverwerkingsapparaat zoals een smart-device, zoals een smartphone of een laptop. Dergelijke integratie zou toelaten om via een smartphone een trommel te stemmen.

Het apparaat volgens de uitvinding is verder toepasbaar in een situatie waarin een grondtoon vooraf bepaald wordt, bijvoorbeeld manueel gekozen wordt door een gebruiker of berekend wordt in relatie tot andere grondtonen binnen een verzameling, en bijgevolg niet gemeten wordt uit een eerste geluidsopname. Op basis van deze vooraf bepaalde grondtoon kan dan de filter ingesteld worden zodat boventonen gemakkelijker detecteerbaar zijn zoals hierboven uitvoerig besproken.

Figuur 6 toont een voorbeeld van een uitvoeringsvorm van een trillingssensor 23 of microfoon. Hier bestaat de trillingsensor 23 uit meerdere op een vel 4 aangebrachte sensoren, waarbij de afzonderlijke sensoren aangeduid zijn met referentiecijfers 54a-54h. Deze sensoren 54a-54h zijn in dit voorbeeld aangebracht door technieken zoals ondermeer printen en coaten. De afzonderlijke sensoren 54a-54h van trillingsensor 23 bevinden zich in figuur 6, wanneer het vel is opgespannen over de rand van een trommel, nabij de afzonderlijke stemmingsregellocaties van het vel 4, waardoor trillingssensor 23 een aantal afzonderlijke sensorsignalen heeft dat overeenstemt met het aantal sensoren waaruit trillingssensor 23 bestaat.

Wanneer de afzonderlijke sensorsignalen van de meerdere sensoren 54a-54h. tegelijkertijd, doch afzonderlijk worden verwerkt voor het uitvoeren van triggermethode 24 en opname stap 25, wordt de afzonderlijke signaalinhoud van de meerdere sensoren 54a-54h tegelijk in beschouwing genomen voor het uitvoeren van de verdere stappen volgens de werkwijze van deze uitvinding.

Hierdoor wordt op basis van slechts één enkele slag op vel 4, per sensor 54a-54h informatie, bekomen over: de grondtoon van de trommel, zoals uitgevoerd in stap 27, de boventonen nabij de afzonderlijke stemmingsregellocaties zoals uitgevoerd in stap 32, alsook over de hardheid van de slag en de impactlocatie ervan zoals uitgevoerd in stap 24 en 25.

Het bepalen van de filter in stap 28 en instellen van de filter in stap 31 gebeurt in dit voorbeeld oftwel afzonderlijk per sensor 54a-54h op basis van afzonderlijke filters met afzonderlijke instellingen, ofwel alternatief gebeurt dit gezamenlijk voor de meerdere sensoren 54a-54h op basis van afzonderlijke filters met een gezamenlijke afstelling. Dit laat toe om volgens de werkwijze van de uitvinding per sensor 54a-54h en dus per stemmingslocatie in stap 32 de eerste boventoon te bepalen in een doorlaatfrequentiegbeid van een afzonderlijk geluidsfragment per sensor 54a-54h, van eenzelfde slag op het vel 4.

De per sensor 54a-54h bekomen informatie kan vervolgens worden gecombineerd of gegroepeerd opdat bijvoorbeeld een globaal beeld over de grondtoonfrequentie van het vel 4 wordt bekomen, of opdat bijvoorbeeld een gecorreleerd beeld van de eerste boventonen van de stemmingsregellocaties van aan elkaar gerelateerde stemmingsregelmiddelen, zoals naast elkaar liggende of over elkaar liggende stemmingsregelmiddelen, in beschouwing kunnen worden genomen voor verdere verwerking ervan. Op gelijkaardige wijze kunnen tegelijkertijd ook de sensorsignalen van meerdere vellen met sensoren 54a-54h van dezelfde trommel in beschouwing worden genomen bij eenzelfde slag op de trommel.

De beschrijving hierboven en de weergegeven figuren laten uitvoeringsvormen zien van voorbeelden van de uitvinding. De uitvinding is echter niet beperkt tot deze voorbeelden, en zal enkel gedefinieerd worden in de conclusies.

Claims

Conclusies

1. Werkwijze voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van een trommel, waarbij de werkwijze volgende opeenvolgende stappen bevat: - het beschouwen van een slag op de trommel door een gebruiker; - het opnemen van een eerste geluidsfragment van de slag door middel van een trillingssensor; - het omzetten van het eerste geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein; - het analyseren van het eerste geluidsfragment in het frequentiedomein teneinde een grondtoon van de trommel te detecteren, welke grondtoon een grondtoonfrequentie heeft; - het door middel van een vooraf bepaald algoritme gerelateerd aan de grondtoonfrequentie berekenen van een boventoonfrequentiegebied van een vooraf bepaalde boventoon van de trommel; - het instellen van een filter met een doorlaatfrequentiegebied dat het berekende boventoonfrequentiegebied bevat, zodat bij elke verdere slag op de trommel de frequentie van de vooraf bepaalde boventoon van de trommel detecteerbaar is binnen het doorlaatfrequentiegebied; - het via een gebruikersinterface aanduiden bij elke verdere slag wanneer de in de frequentieband gedetecteerde frequentie van de vooraf bepaalde boventoon hoger of lager ligt dan een doel-boventoonfrequentie.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij bij het detecteren van de grondtoon verder een amplitude van de grondtoon bepaald wordt en waarbij door middel van een verder vooraf bepaald algoritme gerelateerd aan de amplitude van de grondtoon verder een boventoonamplitude van de eerste boventoon berekend is, en waarbij het instellen van de filter verder bevat het instellen van de filter rond een amplitudebereik dat de berekende boventoonamplitude bevat.
3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij de werkwijze bevat bij elke verdere slag in het doorlaatfrequentiegebied bepalen van de frequentie van de vooraf bepaalde boventoon en het vergelijken van deze frequentie met de doel-boventoonfrequentie.
4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de werkwijze verder bevat het via de gebruikersinterface aanduiden aan de gebruiker dat een centerslag op de trommel gewenst is, voor de stap van het opnemen van het eerste geluidsfragment, en het aanduiden aan de gebruiker dat een randslag op de trommel gewenst is na de stap van het opnemen van het eerste geluidsfragment.
5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij het in het doorlaatfrequentiegebied detecteren van een frequentie van de vooraf bepaalde boventoon de stappen bevat: - het detecteren van de verdere slag op de trommel; - het opnemen van een verder geluidsfragment van de slag door middel van de trillingssensor; - het omzetten van het verder geluidsfragment van het tijdsdomein naar het frequentiedomein; - het instellen van de filter; - het analyseren van het verder geluidsfragment om binnen het doorlaatfrequentiegebied een amplitudepiek te detecteren, die als vooraf bepaalde boventoon van de verdere slag beschouwd is; - het vergelijken van een frequentie van de vooraf bepaalde boventoon met de doel-boventoonfrequentie om te bepalen of de frequentie hoger of lager is dan de doel-boventoonfrequentie.
6. Werkwijze volgens conclusie 5, waarbij het analyseren van het verder geluidsfragment om binnen het doorlaatfrequentiegebied een amplitudepiek te detecteren verder bevat, wanneer meerdere amplitudepieken gedetecteerd zijn binnen het doorlaatfrequentiegebied, het selecteren van de amplitudepiek met de laagste frequentie als vooraf bepaalde boventoon.
7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de filter van het type banddoorlaatfilter is voor het doorlaten van genoemd doorlaatfrequentiegebied.
8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de trillingssensor een microfoon is.
9. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de trillingssensor geprint, gecoat of gelamineerd is op minstens een laag van het vel.
10. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de doel-boventoonfrequentie bepaald is op basis van de gedetecteerde grondtoonfrequentie.
11. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-9, waarbij de doel-boventoonfrequentie bepaald is op basis van de detectie van een eerste boventoonfrequentie bij een eerste verdere slag op de trommel.
12. Een digitaal opslagmedium bevattende instructies die wanneer ze uitgevoerd worden, een gegevensverwerkingsapparaat de stappen van de werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies doen uitvoeren.
13. Apparaat bevattende een gegevensverwerkingsapparaat operationeel gekoppeld met een digitaal opslagmedium voor het uitvoeren van de stappen van de werkwijze volgens één van de conclusies 1-11, welk apparaat verder operationeel verbonden is met een microfoon voor het opnemen van het geluidsfragment.
14. Apparaat volgens conclusie 13, verder bevattende een klem voor het monteren van het apparaat op een rand van de trommel.
15. Apparaat volgens conclusie 13, integraal gevormd in een stemsleutel zodanig dat het apparaat zowel de stemsleutel bevat alsook de werkwijze kan uitvoeren voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van de trommel.
16. Apparaat volgens conclusie 13, als app geïnstalleerd op een smartdevice.
17. Apparaat volgens conclusie 13, verder bevattende een velspanningssensor geschikt voor het meten van minstens één van de volgende karakteristieken van het vel; een indrukbaarheid, een stijfheid, zodanig dat het apparaat een indicatie van de fysieke velspanning kan weergegeven die gemeten is door de velspanningssensor, alsook de werkwijze kan uitgevoeren voor het assisteren van een gebruiker bij het stemmen van de trommel, zodat een relatie kan worden bepaald tussen de gemeten velspanning en de gemeten toonhoogte.