CN106205581A - 基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法，通过无线传感网络节点自带的通讯功能建构出信息传递网络，并通过传感器感知琴弦的振动频率，与无线传感网络沉入点传来的基准频率经过差分器比较后发出反馈信号，控制节点上的琴弦轴进行对应的拉紧或放松动作。本发明引进无线传感网络技术通过传感网络节点结合主动调音机制，除了能自动对弦乐器的音准进行调校之外，更提供音乐总监通过无线传感网络的沉入点下达指令修正各节点乐器的音准。除了提升弦乐器演奏的音准之外，更跳脱传统以单一乐器为主体的调音方式，音乐总监可以从中控端统一下达指令给对应的乐器或是选择性的调整其中的几个乐器个体的音高。

Description

基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法

技术领域

本发明涉及乐器调音领域，尤其涉及一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法。

背景技术

调音是弦乐器演奏前基本的音高校准工作，由于弦乐器的乐器组成特性，琴弦是由可转动的转轴固定在乐器上，并通过转轴对琴弦施加张力，琴弦的振动频率变随着张力施加的大小改变，进而改变发出声音的音高。目前在乐团普遍采用的技术为使用调音器提供音高的提示信号，再由乐手依照信号的指示转动琴弦的转轴调整音高；若是在舞台上即将演出的场合，则多不采用调音器提示信号而是通过乐手自身的音感调整音高。然而，人体毕竟不是精确的机器，每个乐手对于音高的感知也有所不同，因此，在乐团中往往多个相同的乐器所发出的音高仍会存在误差，由于音频并不完全相同，在物理上无法达到建设性干涉的共振效果，使得乐团中该分部乐器的声音无法产生共鸣放大。如何使得整个团体中的弦乐器校准在相同音高一直是现有技术尚未解决的问题。

现有技术分为被动式与主动式调音方是两类，以下分别就这两个类别技术所产生的缺点加以描述。被动式调音技术直接由乐手一其自身音感对琴弦松紧进行调整，或是采用一个与乐器本身分离的调音器，通过灯号显示的方式引导乐手手动调整琴弦至适当松紧度，其缺点有：

(1)每个乐手的音感准确度不一，较难达到音高校准精确的准度。

(2)乐手人依照调音器只是的灯号进行琴弦调整时，由于仍是通过人手转动琴轴，人体肌肉对琴轴施加力道具个体差异，导致调整精准度有较大误差。

(3)调音器与乐器本体分离，在舞台上进行表演时很难在短时间内对琴弦音高进行调整，不适合大型演出等需要实时性应用的场合使用。

现有主动式调音技术存在的缺点如下：

(1)与乐器分离的类型须手持装置并通过手机APP对琴轴进行调整，无法达到使用方便且不适合于乐团演出场合使用。

(2)与乐器本体结合的类型目前仅有提供吉他使用的产品与设计，其他弦乐器并无适用商品。

(3)调音以单一乐器为主体，并无统一对乐团组成乐器进行调校的机制，缺乏群体统一性。

(4)现有产品仅针对绝对音高设计，例如中央A(A4)在物理上对应到的绝对音高频率是440Hz，故既有产品皆以此频率为A4的音高进行调整，然而许多实际应用场合为了配合乐曲的意境与演奏效果，许多乐手会将A4调整在对应到442Hz的音高上，现有主动调音器无法做到这点。

(5)现有调音技术仅以单一乐器个体为对象进行设计，在乐团演出的场合中，负责乐曲呈现效果的音乐总监仅能在演出前预先将乐曲呈现的效果要求传达给乐手，无法在演出过程中适当进行微调。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法，通过无线传感网络节点自带的通讯功能建构出信息传递网络，并通过传感器感知琴弦的振动频率，与无线传感网络沉入点传来的基准频率经过差分器比较后发出反馈信号，控制节点上的琴弦轴进行对应的拉紧或放松动作。

作为本发明的一种优选方式，本发明的具体步骤包括：

步骤一，构建无线传感网络，传感器用于感知琴弦的振动频率，沉入点用于接收传感器输出的琴弦振动频率、基准频率，差分器用于比较琴弦振动频率和基准频率，控制器用于控制琴弦轴转动；建构完整的无线传感网络拓朴后，沉入点应能通过传感网络节点间的链接与拓朴中的任一传感器节点进行通信；

步骤二，将传感器调整至调音模式，传感器感知琴弦的振动，将琴弦振动信号传送至沉入点；

步骤三，沉入点接收基准频率，将琴弦振动频率和基准频率传输至差分器；

步骤四，差分器将琴弦振动频率与基准频率比对，识别振动差距，反馈控制信号；

步骤五，控制器接收控制信号，转动琴弦轴，调整琴弦拉紧或放松，完成调音；

步骤六，调音完成后，回传结果至沉入点。

本发明的有益效果是：

本发明引进无线传感网络技术通过传感网络节点结合主动调音机制，除了能自动对弦乐器的音准进行调校之外，更提供音乐总监通过无线传感网络的沉入点下达指令修正各节点乐器的音准。除了提升弦乐器演奏的音准之外，更跳脱传统以单一乐器为主体的调音方式，音乐总监可以从中控端统一下达指令给对应的乐器或是选择性的调整其中的几个乐器个体的音高。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法，通过无线传感网络节点自带的通讯功能建构出信息传递网络，并通过传感器感知琴弦的振动频率，

与无线传感网络沉入点传来的基准频率经过差分器比较后发出反馈信号，控制节点上的琴弦轴进行对应的拉紧或放松动作。

作为本发明的一种优选方式，本发明的具体步骤包括：

步骤一，构建无线传感网络，传感器用于感知琴弦的振动频率，沉入点用于接收传感器输出的琴弦振动频率、基准频率，差分器用于比较琴弦振动频率和基准频率，控制器用于控制琴弦轴转动；

步骤二，将传感器调整至调音模式，传感器感知琴弦的振动，将琴弦振动信号传送至沉入点；

步骤三，沉入点接收基准频率，将琴弦振动频率和基准频率传输至差分器；

步骤四，差分器将琴弦振动频率与基准频率比对，识别振动差距，反馈控制信号；

步骤五，控制器接收控制信号，转动琴弦轴，调整琴弦拉紧或放松，完成调音；

步骤六，调音完成后，回传结果至沉入点。音高校准完毕后，最终调校结果通过信息传递网络传回给信息沉入点提供音乐总监检视。当配合乐曲演出需要对音高调校进行微调时(例如将A4的对应频率由440Hz提升为442Hz，其他各空弦对应频率亦随之调整)，音乐总监由数据沉入点送出调整指令给指定节点，节点收到指令后即再次进行音高调校工作。

本发明采用无线传感网络进行数据搜集以及传送标准音频，无线传感网络的网络拓朴建设可以采用多种不同的通讯协议达成，包括使用蓝牙、红外线、Wifi、WiFAX、无线电波等。

在本实施例中，差分器主要由运算放大器组成，控制器为内嵌在琴弦轴内部的电动步进马达。差分器输出端信号为正值则控制步进马达将琴弦轴旋松、若为负值则控制步进马达将琴轴旋紧，若输出为零表示琴弦振动频率已校准至和目标频率一致。

所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (2)

1.一种基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法，其特征在于，通过无线传感网络节点自带的通讯功能建构出信息传递网络，并通过传感器感知琴弦的振动频率，与无线传感网络沉入点传来的基准频率经过差分器比较后发出反馈信号，控制节点上的琴弦轴进行对应的拉紧或放松动作。

2.根据权利要求1所述基于无线传感网络的弦乐器自动调音方法，其特征在于，具体工作步骤包括：

步骤一，构建无线传感网络，传感器用于感知琴弦的振动频率，沉入点用于接收传感器输出的琴弦振动频率、基准频率，差分器用于比较琴弦振动频率和基准频率，控制器用于控制琴弦轴转动；建构完整的无线传感网络拓朴后，沉入点应能通过传感网络节点间的链接与拓朴中的任一传感器节点进行通信；

步骤二，将传感器调整至调音模式，传感器感知琴弦的振动，将琴弦振动信号传送至沉入点；

步骤三，沉入点接收基准频率，将琴弦振动频率和基准频率传输至差分器；

步骤四，差分器将琴弦振动频率与基准频率比对，识别振动差距，反馈控制信号；

步骤五，控制器接收控制信号，转动琴弦轴，调整琴弦拉紧或放松，完成调音；

步骤六，调音完成后，回传结果至沉入点。