CN108389569B - 一种琴码、弦乐器及琴弦震动检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种琴码、弦乐器及琴弦震动检测方法，所述琴码包括本体，所述本体上设置有若干插孔，所述插孔内可拆卸的连接有压电传感器，所述压电传感器的一端设有固弦部件，另一端设有插脚，所述插脚连接有控制电路板，所述控制电路板上设置有控制器，所述控制器与所述压电传感器电性连接。所述弦乐器，其设置有上述的琴码。本发明通过在琴码上设置压电传感器，利用压电传感器检测琴弦的震动，利用琴弦的震动频率判断识别音调和和弦。相比传统的麦克风声音采集，准确率更高，抗干扰能力强。在多人一起演奏的时候同样能够识别音调和和弦。

Description

一种琴码、弦乐器及琴弦震动检测方法
技术领域
本发明涉及弦乐器拾音技术领域，尤其涉及一种琴码、弦乐器及琴弦震动检测方法。
背景技术
弦乐器是指以绷张弦线发声的乐器，其包括吉他、尤里克克等等。吉他包括吉他主体和琴弦，吉他主体包括琴头、琴颈、共鸣箱和琴码；琴弦连接琴头和琴码。吉他发音是由手指拨动琴弦，琴弦开始震动，当吉他琴弦震动时，这种震动会传给琴码，琴码将震动传给面板，面板与琴身的共振压缩箱体里的空气震动产生声波，声音通过背板的反射从音孔传出。目前的和弦识别是通过声音识别，通过麦克风等声音采集设备将声音收录，然后通过特定的声音分析软件分析出所演奏的和弦音。这种声音识别目前在识别的准确度和识别速度上有一定提高空间，而且有一个弊端就是无法在多人一起演奏的时候识别。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种可检测琴弦震动频率的琴码。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种弦乐器。
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种琴弦震动检测方法。
本发明所采用的技术方案是：一种琴码，其包括本体，所述本体上设置有若干插孔，所述插孔内可拆卸的连接有压电传感器，所述压电传感器的一端设有固弦部件，另一端设有插脚，所述插脚连接有控制电路板，所述控制电路板上设置有控制器，所述控制器与所述压电传感器电性连接。
进一步，其还包括传感器固定件，所述传感器固定件与所述本体卡合连接形成凹槽，所述凹槽与所述压电传感器相匹配。
进一步，所述本体上设有与固弦孔。
进一步，所述传感器固定件上设有与所述固弦孔相对应的导弦槽。
进一步，所述固弦部件设有穿弦孔。
一种弦乐器，其设置有上述的琴码。
一种琴弦震动检测方法，该方法包括以下步骤：
S1，通过压电传感器采集琴弦的震动频率；
S2，控制器对琴弦的震动频率进行预处理；
S3，控制器对预处理后的琴弦的震动频率进行对比识别，判断琴弦的音调。
进一步，所述步骤S2具体包括子步骤：
S21，对琴弦震动频率进行FFT运算；
S22，通过HPS算法滤除干扰的频率。
进一步，其还包括步骤S4，所述步骤S4具体包括：将每根琴弦的频率数据与预存的和弦特征模板数据进行对比，判断出对应的和弦。
进一步，其还包括步骤S5，将和弦的音调以及和弦信息发送至移动终端。
本发明的有益效果是：本发明通过在琴码上设置压电传感器，利用压电传感器检测琴弦的震动，利用琴弦的震动频率对比识别出音调。相比传统的麦克风声音采集，准确率更高，抗干扰能力强。在多人一起演奏的时候同样能够识别音调。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
图1是一种琴码的俯视图；
图2是一种琴码的爆炸图；
图3是一种吉他的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
参考图1至图2，其示出了一种琴码，其包括本体1，所述本体1上设置有若干插孔2，所述插孔2内可拆卸的连接有压电传感器3，所述压电传感器3的一端设有固弦部件31，另一端设有插脚32，所述固弦部件31设有穿弦孔9。所述插脚32连接有控制电路板4，所述控制电路板4上设置有控制器，所述控制器与所述压电传感器3电性连接。
本体1上还设置有一容纳腔6，所述容纳腔6内可拆卸的放置有传感器固定件5，所述传感器固定件5与所述本体1卡合连接形成1凹槽7，所述凹槽7位于插孔2之上，所述凹槽7与固弦部件31相匹配。所述本体1上设有与固弦孔8。所述传感器固定件5上设有与所述固弦孔8相对应的导弦槽10。
固弦部件31(可采用铜、不锈钢等硬性金属材料)相当于琴枕的作用，琴弦的琴头卡在固弦孔8内，琴弦依次通过导弦槽10、穿弦孔9，然后与琴头连接。本发明的琴码可广泛适用于如吉他、尤里克克等弦乐器。当乐器演奏时，压电传感器3通过固弦部件31检测琴弦震动，输出为电压信号，并通过插脚32将电压信号发送至控制器，然后通过对比判断实现音调和和弦的识别。通过压电传感器直接采集琴弦的震动频率，相比通过麦克风采集声音，可以更加直接精确的采集乐器的声音。另外琴码和传感器一体化的设计便于后期加工和乐器使用者更换。
作为优选的实施方式，所述电路板4上还设置有蓝牙通信模块，所述控制器与所述蓝牙模块连接，通过蓝牙模块实现与手机、平板电脑等智能终端实现无线数据通信。
一种弦乐器，其设置有上述的琴码。弦乐器是指以绷张弦线发声的乐器，其包括吉他、尤里克克等等。
作为一种优选的实施方式，如图3所示，其示出了一种吉他，其包括琴头11、琴弦22、面板33以及琴码44，所述琴码44可拆卸的连接于所述面板33上，所述琴弦22连接琴码44和琴头11。所述琴码44为图1至图2所示琴码。
一种琴弦震动检测方法，该方法包括以下步骤：
S1，通过压电传感器采集琴弦的震动频率；
S2，控制器对琴弦的震动频率进行预处理；
S3，控制器对预处理后的琴弦的震动频率进行对比识别，判断琴弦的音调。
进一步，所述步骤S2具体包括子步骤：
S21，对琴弦震动频率进行FFT运算；
S22，通过HPS算法滤除干扰的频率。
HPS算法具体为：具体为对FFT运算后的频域模型周期性取样(r＝1取原始，r＝2取1、3、5、7…点，r＝3取1、4、7、10…等，以此类推，求出多个频率信号)，将取样的多个频率信号进行叠加，选取最大值，并滤除掉其他值。
进一步作为优选的实施方式，其还包括步骤S4，所述步骤S4具体包括：将每根琴弦的频率数据与预存的和弦特征模板数据进行对比，判断出对应的和弦。
进一步作为优选的实施方式，其还包括步骤S5，将和弦的音调以及和弦信息发送至移动终端。包括蓝牙、ZigBee、wifi等无线通信方式，通过将和弦发送至智能终端的APP，有助于指导学员学习乐器的指法。
当琴弦震动时，压电传感器会感应到，然后输出电压信号至控制器的ADC接口，将震动的模拟信号转换成数字信号进行采样，采集1024个点、然后进行4096个点的FFT运算，将数据转成频域模型，
再通过HPS算法找出频率数组中的倍频关系，获得琴弦震动最大频率，通过与基础频率对比，就能推算出手指所按的位置，然后将位置数据引入到保存和弦特征模板数据的矩阵进行核对，如果找到相应的和弦便将和弦输出到手机端。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种琴码，其包括本体，所述本体上设置有若干插孔，其特征在于：
所述插孔内可拆卸的连接有压电传感器，所述压电传感器的一端设有固弦部件，另一端设有插脚，所述插脚连接有控制电路板，所述控制电路板上设置有控制器，所述控制器与所述压电传感器电性连接；
所述本体上设有容纳腔，所述容纳腔设置有可拆卸的传感器固定件，所述传感器固定件与所述本体卡合连接形成凹槽，所述凹槽与所述压电传感器相匹配；
所述本体上设有固弦孔，所述固弦孔用于与琴弦的琴头相匹配；所述固弦部件设有穿弦孔；所述传感器固定件上设有与所述固弦孔相对应的导弦槽，所述琴弦通过所述导弦槽、所述穿弦孔与所述琴头相连接。
2.一种弦乐器，其特征在于：其设置有如权利要求1所述的琴码。
3.一种琴弦震动检测方法，其特征在于，应用于如权利要求2所述的弦乐器，该方法包括以下步骤：
S1，通过压电传感器直接采集琴弦的震动频率；
S21，对所述震动频率进行FFT运算；
S22，通过HPS算法找出频率数组中的倍频关系，获得琴弦震动最大频率；
S3，控制器对预处理后的琴弦的震动频率进行对比识别，判断琴弦的音调；
S4，将每根琴弦的频率数据与预存的和弦特征模板数据进行对比，判断出对应的和弦；
S5，将和弦的音调以及和弦信息发送至移动终端。
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