一种基于第一类0阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法
【专利摘要】一种基于第一类0阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法属于乐器、机械设备和精密仪器领域；该检测方法首先调整弦桥端（2）的位置、再调整待测琴弦（5）的音高、然后采集振动图像并获得振动函数、最后将振动函数与根据待测琴弦（5）振幅最大位置处的振幅得到的评价函数进行对比，获得音色检测结果；本发明可以实现通过检测琴弦的振动轨迹来判断琴弦音色的技术目的。
【专利说明】一种基于第一类0阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法
【技术领域】
[0001] 一种基于第一类〇阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法属于乐器、机械设备和 精密仪器领域。
【背景技术】
[0002] 吉他，又称为六弦琴，是一种弹拨乐器，在流行音乐、摇滚音乐、蓝调、民歌、佛朗明 哥中，常被视为主要乐器。
[0003] 由于吉他靠琴弦振动发声，因此吉他音色好坏首先取决于琴弦振动轨迹是否标 准。基于上述分析，可以通过检测琴弦振动轨迹来判断吉他音色的好坏。
[0004] 然而遗憾的是，现阶段还没有通过这种设备或方法。
【发明内容】
[0005] 为了实现通过检测琴弦振动来判断吉他音色好坏的目的，本发明公开了一种基于 第一类〇阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法，该方法可以实现通过检测琴弦的振动轨 迹来判断琴弦音色的技术目的。
[0006] 本发明的目的是这样实现的： 一种基于第一类〇阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法，包括以下步骤： 步骤a、调整弦桥端的位置 具体方法为根据待测琴弦的编号，调整弦桥端沿从把持端到拉伸端所在直线方向运 动，使弦桥端与弦枕端之间的距离等于该编号琴弦在吉他位置上的弦桥到弦枕之间的距 离； 步骤b、调整待测琴弦的音高 具体方法为将待测琴弦一端固定在把持端，另一端固定在拉伸端，并使弦桥端和弦枕 端与待测琴弦接触，用拨片拨动待测琴弦，拾音器将待测琴弦发出的声音传递给计算机，计 算机将待测琴弦的音高与标准音高进行对比，如果： 第一、待测琴弦的音高高于标准音高，使弦桥端和弦枕端与待测琴弦非接触，拉伸端向 靠近把持端方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦的音高等于标准音高； 第-、待测琴弦的首_等于标准首_，判断结束； 第三、待测琴弦的音高低于标准音高，使弦桥端和弦枕端与待测琴弦非接触，拉伸端向 远离把持端方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦的音高等于标准音高； 步骤c、采集振动图像 利用拨片拨动待测琴弦，图像传感器采集振动中的待测琴弦，并将图像传递给图像传 感器； 步骤d、获得振动函数 将步骤c所获得的图像，待测琴弦振幅最大位置处、振动方向的全部像素提取出来，进 行傅里叶变换并取模，得到振动函数； 步骤e、获得评价函数 根据待测琴弦振幅最大位置处的振幅，将其代入到以下公式得到评价函数： \J0i2nm\ 式中，/〇为第一类0阶贝塞尔函数，/为空间频率，々为待测琴弦振幅最大位置处的振 幅； 步骤f、获得音色检测结果 将步骤d得到的振动函数与步骤e得到的评价函数进行对比，如果： 振动函数与评价函数之间的误差不大于10%，说明待测琴弦的音色完美； 振动函数与评价函数之间的误差在10%至25%之间，说明待测琴弦的音色不完美； 振动函数与评价函数之间的误差大于25%，说明待测琴弦为劣质琴弦。
[0007] 上述基于第一类0阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法，步骤e中待测琴弦振 幅最大位置处的振幅的获得方法为：将步骤c所获得的图像，待测琴弦振幅最大位置处、振 动方向的全部像素提取出来，进行梯度运算，梯度绝对值最大的两个点之间的距离的二分 之一即为待测琴弦振幅最大位置处的振幅队
[0008] 有益效果： 第一、本发明可以通过检测琴弦的振动轨迹来判断琴弦音色。
[0009] 第二、由于先根据待测琴弦编号调整弦桥端的位置，再调整待测琴弦的音高，因此 使琴弦在检测过程中的状态直接对应琴弦在吉他上的状态，即检测状态与使用状态完全对 应，使检测结果无需进行转换，直接说明吉他琴弦音色质量。
[0010] 第三、由于设计有采集振动图像的步骤，因此既可以得到实际的振动函数，又可以 根据其待测琴弦的振幅得到理想的振动函数，即评价函数。
[0011] 第四、将振动函数与评价函数进行对比，实现通过检测琴弦的振动轨迹来判断琴 弦音色。
[0012] 说明书附图 图1是本发明方法所对应的检测装置整体结构示意图。
[0013] 图2是本发明基于机器视觉的吉他琴弦音色检测方法流程图。
[0014] 图中：1把持端、2弦桥端、3弦枕端、4拉伸端、5待测琴弦、6拨片、7拾首器、8图像 传感器、9计算机。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合附图对本发明【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0016] 本实施例基于机器视觉的吉他琴弦音色检测方法所对应的检测装置整体结构示 意图如图1所不。该装直包括把持端1，弦桥端2,弦枕端3和拉伸端4,所述的把持端1，弦 桥端2,弦枕端3和拉伸端4四点一线，弦桥端2和弦枕端3平行设置，与从把持端1到拉伸 端4所在直线方向垂直，所述的弦桥端2沿从把持端1到拉伸端4所在直线方向运动；待测 琴弦5在把持端1固定，依次通过弦桥端2,弦枕端3至拉伸端4 ;位于弦桥端2和弦枕端3 中部位置，设置有拨片6,拾音器7和图像传感器8,所述的弦桥端2、拉伸端4、拾音器7和 图像传感器8连接计算机9。
[0017] 计算机9控制弦桥端2沿从把持端1到拉伸端4所在直线方向运动，拉伸端4拉 伸待测琴弦5,拾音器7将拨片6波动待测琴弦5后，待测琴弦5发出的声音传递给计算机 9,图像传感器8用于采集待测琴弦5被拨动后的振动图像，并将图像传递给计算机9。 [0018] 在上述装置上进行的吉他琴弦音色检测方法，流程图如图2所示。该方法包括以 下步骤： 步骤a、调整弦桥端2的位置 具体方法为根据待测琴弦5的编号，调整弦桥端2沿从把持端1到拉伸端4所在直线 方向运动，使弦桥端2与弦枕端3之间的距离等于该编号琴弦在吉他位置上的弦桥到弦枕 之间的距离； 步骤b、调整待测琴弦5的音高 具体方法为将待测琴弦5 -端固定在把持端1，另一端固定在拉伸端4,并使弦桥端2 和弦枕端3与待测琴弦5接触，用拨片6拨动待测琴弦5,拾音器7将待测琴弦5发出的声 音传递给计算机9,计算机将待测琴弦5的音高与标准音高进行对比，如果： 第一、待测琴弦5的首于标准首_，使弦桥端2和弦枕端3与待测琴弦5非接触， 拉伸端4向靠近把持端1方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦5的音高等于标准音高； 第二、待测琴弦5的音高等于标准音高，判断结束； 第三、待测琴弦5的音高低于标准音高，使弦桥端2和弦枕端3与待测琴弦5非接触， 拉伸端4向远离把持端1方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦5的音高等于标准音高； 步骤c、采集振动图像 利用拨片6拨动待测琴弦5,图像传感器8采集振动中的待测琴弦5,并将图像传递给 图像传感器8 ; 步骤d、获得振动函数 将步骤c所获得的图像，待测琴弦5振幅最大位置处、振动方向的全部像素提取出来， 进行傅里叶变换并取模，得到振动函数； 步骤e、获得评价函数 根据待测琴弦5振幅最大位置处的振幅，将其代入到以下公式得到评价函数： \M^m\ 式中，/〇为第一类〇阶贝塞尔函数，/为空间频率，々为待测琴弦5振幅最大位置处的 振幅； 其中，待测琴弦5振幅最大位置处的振幅的获得方法为：将步骤c所获得的图像，待测 琴弦5振幅最大位置处、振动方向的全部像素提取出来，进行梯度运算，梯度绝对值最大的 两个点之间的距离的二分之一即为待测琴弦5振幅最大位置处的振幅々； 步骤f、获得音色检测结果 将步骤d得到的振动函数与步骤e得到的评价函数进行对比，如果： 振动函数与评价函数之间的误差不大于10%，说明待测琴弦5的音色完美； 振动函数与评价函数之间的误差在10%至25%之间，说明待测琴弦5的音色不完美； 振动函数与评价函数之间的误差大于25%，说明待测琴弦5为劣质琴弦。
【权利要求】
1. 一种基于第一类O阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法，其特征在于，包括以下 步骤： 步骤a、调整弦桥端（2)的位置 具体方法为根据待测琴弦（5)的编号，调整弦桥端（2)沿从把持端（1)到拉伸端（4)所 在直线方向运动，使弦桥端（2)与弦枕端（3)之间的距离等于该编号琴弦在吉他位置上的 弦桥到弦枕之间的距离； 步骤b、调整待测琴弦（5)的音高 具体方法为将待测琴弦（5)-端固定在把持端（1)，另一端固定在拉伸端（4)，并使弦 桥端（2)和弦枕端（3)与待测琴弦（5)接触，用拨片（6)拨动待测琴弦（5)，拾音器（7)将待 测琴弦（5)发出的声音传递给计算机（9)，计算机将待测琴弦（5)的音高与标准音高进行对 比,如果： 第一、待测琴弦（5)的音高高于标准音高，使弦桥端（2)和弦枕端（3)与待测琴弦（5) 非接触，拉伸端（4)向靠近把持端（1)方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦（5)的音高等 于标准首商； 第-、待测琴弦（5)的首1?等于标准首1?，判断结束； 第三、待测琴弦（5)的音高低于标准音高，使弦桥端（2)和弦枕端（3)与待测琴弦（5) 非接触，拉伸端（4)向远离把持端（1)方向移动，重复判断步骤，直到待测琴弦（5)的音高等 于标准首商； 步骤c、采集振动图像 利用拨片（6)拨动待测琴弦（5)，图像传感器（8)采集振动中的待测琴弦（5)，并将图像 传递给图像传感器（8); 步骤d、获得振动函数 将步骤c所获得的图像，待测琴弦（5)振幅最大位置处、振动方向的全部像素提取出 来，进行傅里叶变换并取模，得到振动函数； 步骤e、获得评价函数 根据待测琴弦（5)振幅最大位置处的振幅，将其代入到以下公式得到评价函数： \j^m\ 式中，Λ为第一类〇阶贝塞尔函数，/为空间频率，々为待测琴弦（5)振幅最大位置处 的振幅； 步骤f、获得音色检测结果 将步骤d得到的振动函数与步骤e得到的评价函数进行对比，如果： 振动函数与评价函数之间的误差不大于10%，说明待测琴弦（5)的音色完美； 振动函数与评价函数之间的误差在10%至25%之间，说明待测琴弦（5)的音色不完美； 振动函数与评价函数之间的误差大于25%，说明待测琴弦（5)为劣质琴弦。
2. 根据权利要求1所述的基于第一类0阶贝塞尔函数的吉他琴弦音色检测方法，其特 征在于，步骤e中待测琴弦（5)振幅最大位置处的振幅的获得方法为：将步骤c所获得的图 像，待测琴弦（5)振幅最大位置处、振动方向的全部像素提取出来，进行梯度运算，梯度绝对 值最大的两个点之间的距离的二分之一即为待测琴弦（5)振幅最大位置处的振幅队
【文档编号】G10D1/08GK104392730SQ201410754694
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】宁凯 申请人:哈尔滨幻石科技发展有限公司