CN115148071B - 一种声乐练习辅助器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种声乐练习辅助器，包括升降支架，升降支架的底部安装有万向轮，升降支架的顶部安装有测试箱，测试箱内设置有声学通孔，声学通孔的进口设置有限位器，声学通孔内安装有声音传感器和气流流量传感器，测试箱外侧安装有调节支架，调节支架上安装有乐谱放置板，声音传感器和气流流量传感器与上位机通讯连接。本发明能够改进现有技术的不足，有效的提高了待测发音和气息信号的捕捉准确度。
Description
技术领域
本发明涉及声乐练习设备技术领域，尤其是一种声乐练习辅助器。
背景技术
在声乐的学习过程中，对于演唱者的发音和气息控制都需要进行严格的训练。现有的声乐练习设备，是直接通过传感器对于练习者的发音和气息进行检测，然后得到练习者的发音和气息检测数据。虽然现有技术有一些成熟的噪声信号过滤算法，但是由于现有算法都是针对噪音进行过滤消除进行的设计，而声乐练习中发音和气息的检测则是侧重于对于特定信号的准确捕捉，使用现有算法对发音和气息检测信号进行处理后无法实现对于噪音信号的100%去除，这就导致在对待检测信号的捕捉过程中会产生误差，如果想降低误差，只能增加滤波算法的复杂度，但是这种方式不仅会使信号处理时间大大增加，同时对捕捉误差的降低效果却不明显。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种声乐练习辅助器，能够解决现有技术的问题，有效的提高了待测发音和气息信号的捕捉准确度。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种声乐练习辅助器，包括升降支架，升降支架的底部安装有万向轮，升降支架的顶部安装有测试箱，测试箱内设置有声学通孔，声学通孔的进口设置有限位器，声学通孔内安装有声音传感器和气流流量传感器，测试箱外侧安装有调节支架，调节支架上安装有乐谱放置板，声音传感器和气流流量传感器与上位机通讯连接。
作为优选，所述声学通孔包括由进口至出口依次首尾连接的圆柱形孔部、第一圆台形孔部和第二圆台形孔部，圆柱形孔部、第一圆台形孔部和第二圆台形孔部的轴向长度之比为2:1:1，第一圆台形孔部和圆柱形孔部连接一端的半径与第一圆台形孔部另一端的半径之比为2:3，第二圆台形孔部和第一圆台形孔部连接一端的半径与第二圆台形孔部另一端的半径比为4:1。
作为优选，所述圆柱形孔部的内壁均匀设置有若干个凹槽，凹槽与圆柱形孔部的轴线方向夹角为30°，凹槽底部铺设有吸音棉，凹槽顶部安装有谐振片，谐振片的两端与凹槽的两端固定连接，谐振片的中部设置有缺口。
作为优选，所述第一圆台形孔部的内壁上环形均匀安装有若干个声音传感器，第二圆台形孔部的出口内侧通过安装架安装有一个气流流量传感器。
作为优选，所述声音传感器与上位机之间安装有滤波器，滤波器的输入端通过串联的第一电阻、第一电容连接至运放的正向输入端，第一电阻和第一电容之间通过第二电容接地，运放的正向输入端通过第二电阻接地，运放的正向输入端通过串联的第三电容和第四电容连接至运放的输出端，第一电阻和第一电容之间通过第三电阻连接至第三电容和第四电容之间，运放的反向输入端通过第四电阻接地，运放的反向输入端通过串联的第五电容和第五电阻连接至运放的输出端，运放的输出端连接至三极管的集电极，运放的反向输入端通过第六电阻连接至三极管的基极，三极管的发射极通过第六电容接地。
作为优选，所述限位器包括铰接在声学通孔进口两侧的侧支架，侧支架上轴接有限位板。
作为优选，所述乐谱放置板上设置有弹片夹。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：
1、本发明将发音和气息的检测集成在了一个测试箱中，测试箱可以灵活的移动和高低的调节，同时设置有乐谱放置板，便于练习者使用。
2、限位器用于对使用者和测试箱的相对位置进行控制，以提高信号采集强度的一致性。
3、针对如何精确提取待测信号这一问题，本发明另辟蹊径，不再像现有技术那样一味追求噪音信号的去除率。本发明首先设计了声学通孔，利用圆柱形孔部内壁的凹槽结构实现对于发音信号的谐振放大，同时对其它音频信号进行吸音抑制。但是随着对于发音信号的谐振放大会同步出现谐振噪声，本发明通过重新设计滤波器，针对谐振噪声进行有效的去除，从而使得滤波器的输出信号中发音信号的信噪比大大提高，有效的提高了发音信号后期的采集准确度。声学通孔后部的圆台结构用于对气流进行导流，减少紊流，便于气流流量传感器在声学通孔出口对气流进行精确检测。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中声学通孔的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中凹槽的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中滤波器的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中限位器的结构图。
具体实施方式
参照图1-5，本发明一个具体实施方式包括升降支架1，升降支架1的底部安装有万向轮2，升降支架1的顶部安装有测试箱3，测试箱3内设置有声学通孔4，声学通孔4的进口设置有限位器5，声学通孔4内安装有声音传感器6和气流流量传感器7，测试箱3外侧安装有调节支架8，调节支架8上安装有乐谱放置板9，声音传感器6和气流流量传感器7与上位机10通讯连接。声学通孔4包括由进口至出口依次首尾连接的圆柱形孔部11、第一圆台形孔部12和第二圆台形孔部13，圆柱形孔部11、第一圆台形孔部12和第二圆台形孔部13的轴向长度之比为2:1:1，第一圆台形孔部12和圆柱形孔部11连接一端的半径与第一圆台形孔部12另一端的半径之比为2:3，第二圆台形孔部13和第一圆台形孔部12连接一端的半径与第二圆台形孔部13另一端的半径比为4:1。圆柱形孔部11的内壁均匀设置有若干个凹槽14，凹槽14与圆柱形孔部11的轴线方向夹角为30°，凹槽14底部铺设有吸音棉15，凹槽14顶部安装有谐振片16，谐振片16的两端与凹槽的两端固定连接，谐振片16的中部设置有缺口17。第一圆台形孔部12的内壁上环形均匀安装有若干个声音传感器6，第二圆台形孔部13的出口内侧通过安装架18安装有一个气流流量传感器7。声音传感器6与上位机10之间安装有滤波器19，滤波器19的输入端IN通过串联的第一电阻R1、第一电容C1连接至运放A1的正向输入端，第一电阻R1和第一电容C1之间通过第二电容C2接地，运放A1的正向输入端通过第二电阻R2接地，运放A1的正向输入端通过串联的第三电容C3和第四电容C4连接至运放A1的输出端OUT，第一电阻R1和第一电容C1之间通过第三电阻R3连接至第三电容C3和第四电容C4之间，运放A1的反向输入端通过第四电阻R4接地，运放A1的反向输入端通过串联的第五电容C5和第五电阻R5连接至运放A1的输出端OUT，运放A1的输出端OUT连接至三极管Q的集电极，运放A1的反向输入端通过第六电阻R6连接至三极管Q的基极，三极管Q的发射极通过第六电容C6接地。限位器5包括铰接在声学通孔4进口两侧的侧支架20，侧支架20上轴接有限位板21。乐谱放置板9上设置有弹片夹22。
其中，第一电阻R1为0.55kΩ、第二电阻R2为1.25 kΩ、第三电阻R3为0.2 kΩ、第四电阻R4为3 kΩ、第五电阻R5为1.5 kΩ、第六电阻R6为0.85 kΩ、第一电容C1为350μF、第二电容C2为500μF、第三电容C3为500μF、第四电容C4为200μF、第五电容C5为900μF、第六电容C6为550μF。
多个声音传感器6在第一圆台形孔部12的位置对经过圆柱形孔部11谐振处理的发音信号进行多点位采集，然后将采集到的多个发音信号发送至上位机10。上位机10将不同的发音信号进行比对，提取音频强度高于采集阈值的发音信号，然后在提取的发音信号中再次提取与不同声音传感器6采集的发音信号具有相似度高于设定阈值的发音信号，得到待测信号。待测信号进入滤波器19，对其中含有的谐振噪声进行去除，最终得到准确的待测发音信号。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种声乐练习辅助器，其特征在于：包括升降支架（1），升降支架（1）的底部安装有万向轮（2），升降支架（1）的顶部安装有测试箱（3），测试箱（3）内设置有声学通孔（4），声学通孔（4）的进口设置有限位器（5），声学通孔（4）内安装有声音传感器（6）和气流流量传感器（7），测试箱（3）外侧安装有调节支架（8），调节支架（8）上安装有乐谱放置板（9），声音传感器（6）和气流流量传感器（7）与上位机（10）通讯连接；声学通孔（4）包括由进口至出口依次首尾连接的圆柱形孔部（11）、第一圆台形孔部（12）和第二圆台形孔部（13），圆柱形孔部（11）、第一圆台形孔部（12）和第二圆台形孔部（13）的轴向长度之比为2:1:1，第一圆台形孔部（12）和圆柱形孔部（11）连接一端的半径与第一圆台形孔部（12）另一端的半径之比为2:3，第二圆台形孔部（13）和第一圆台形孔部（12）连接一端的半径与第二圆台形孔部（13）另一端的半径比为4:1。
2.根据权利要求1所述的声乐练习辅助器，其特征在于：所述圆柱形孔部（11）的内壁均匀设置有若干个凹槽（14），凹槽（14）与圆柱形孔部（11）的轴线方向夹角为30°，凹槽（14）底部铺设有吸音棉（15），凹槽（14）顶部安装有谐振片（16），谐振片（16）的两端与凹槽的两端固定连接，谐振片（16）的中部设置有缺口（17）。
3.根据权利要求2所述的声乐练习辅助器，其特征在于：所述第一圆台形孔部（12）的内壁上环形均匀安装有若干个声音传感器（6），第二圆台形孔部（13）的出口内侧通过安装架（18）安装有一个气流流量传感器（7）。
4.根据权利要求3所述的声乐练习辅助器，其特征在于：所述声音传感器（6）与上位机（10）之间安装有滤波器（19），滤波器（19）的输入端（IN）通过串联的第一电阻（R1）、第一电容（C1）连接至运放（A1）的正向输入端，第一电阻（R1）和第一电容（C1）之间通过第二电容（C2）接地，运放（A1）的正向输入端通过第二电阻（R2）接地，运放（A1）的正向输入端通过串联的第三电容（C3）和第四电容（C4）连接至运放（A1）的输出端（OUT），第一电阻（R1）和第一电容（C1）之间通过第三电阻（R3）连接至第三电容（C3）和第四电容（C4）之间，运放（A1）的反向输入端通过第四电阻（R4）接地，运放（A1）的反向输入端通过串联的第五电容（C5）和第五电阻（R5）连接至运放（A1）的输出端（OUT），运放（A1）的输出端（OUT）连接至三极管（Q）的集电极，运放（A1）的反向输入端通过第六电阻（R6）连接至三极管（Q）的基极，三极管（Q）的发射极通过第六电容（C6）接地。
5.根据权利要求1所述的声乐练习辅助器，其特征在于：所述限位器（5）包括铰接在声学通孔（4）进口两侧的侧支架（20），侧支架（20）上轴接有限位板（21）。
6.根据权利要求1所述的声乐练习辅助器，其特征在于：所述乐谱放置板（9）上设置有弹片夹（22）。
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