音色连续可调节乐器的制作方法

本发明公开涉及音色连续可调节的技术领域，尤其涉及一种基于3d乐谱理论支持下的音色连续可调节乐器。

背景技术：

一般的声音都是由发音体发出的一系列频率、振幅各不相同的振动复合而成的。这些振动中有一个频率最低的振动，由它发出的音就是基音，其余为泛音，泛音的种类和多少决定了音色。声音的四个基本属性：音高、力度、音色和持续时间，分别对应机械波的属性就是：频率、振幅、频谱和时间。只要频谱模拟的相似了，音色听起来就像。不同的乐器发音方法与发音体的物质材质(钢、木质、合金等)、形状及发音部位的不同而不同，所产生的泛音亦不同，因而音色也不同。

音色概念无论在西方音乐创作中还是在中国传统音乐的表现中都具有重要的地位，尤其进入20世纪后，音色则成为新音乐创作的重要表现手段，对于音乐情绪的渲染、音乐形象的塑造起到了重要的作用。在传统管弦乐队中，将乐器按照材质的不同分成木管组、铜管组、弦乐组、打击乐组。由于各种乐器的材质、腔体结构的不同，其虽为同组乐器，音色也会有很大差别。乐器法是配器课程的重点，传统教学中学生仅局限于听闻看图阶段，对于乐器音色的理解只停留在表面。例如，钢琴和小提琴的音色的确不同，是由于乐器的材质和结构也不同，那么发出不同的音色就是因为材料和结构的不同吗？导致对于音色的理解只能依靠学生个人的揣摩，不能实现直观的可视化教学效果。

此外，现有的乐器只能具有固定的音色，无法根据个人喜好进行调整，导致乐器音色单一的认知。

因此，如何研制一种音色连续可调节的乐器，在能满足教学认知需要和增强可视化效果的同时，还能丰富现有乐器的音色以及满足个性化音色设置，是人们亟待解决的问5题。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种基于3d乐谱理论指导下的音色连续可调节乐器，以解决现有乐器无法实现音色的可视化教学以及现有乐器存在音色固定、单一等问题。

本发明提供的技术方案，具体为，一种基于3d乐谱理论指导下的音色连续可调节乐器，所述3d乐谱是将乐谱中每个组成音节对应的音高值、音长值以及音色值分别在三维直角坐标系中进行表征获得，所述三维直角坐标系分别以音长、音高以及音色为x轴、y轴以及z轴构建而成，关于3d乐谱的具体内容可参见申请号为2020103188075，名称为：3d乐谱构建方法的专利记载，在此不再赘述。

上述音色连续可调节乐器具有发声腔体，在发声腔体内设置有音色连续可调节装置，所述发声腔体由上面板、下面板以及侧板围成；

所述音色连续可调节装置包括：可变形的弹片以及调节杆；

所述弹片位于所述发声腔体内，且沿着所述侧板设置，所述弹片的上下两侧分别与上面板和下面板软接触；

所述调节杆的一端穿过所述侧板上的安装孔后，与所述弹片相抵，且所述调节杆可相对所述侧板进行伸缩运动。

优选，在所述弹片的外周包裹有弹性软体材料，例如：海棉类物质等。

进一步优选，所述侧板上的安装孔为螺孔，所述调节杆为螺杆。

进一步优选，在所述调节杆与所述弹片相抵的一端转动套装有抵接帽，所述抵接帽的端面大于所述调节杆的端面。

进一步优选，所述乐器为上下面板接近平行的弓弦类乐器或弹拨类乐器。

本发明公开的基于3d乐谱理论指导下的音色连续可调节乐器，通过在乐器共鸣腔体内设置音色连续可调节装置，实现音色的调整，该音色连续可调节装置由弹片和调节杆构成，其中，弹片沿着侧板设置，且弹片的上、下两侧分别与上面板和下面板相接，围成有效发声腔体(乐器共鸣腔体)，当将调节杆相对侧板进行推压时，会带动弹片与上、下面板围成的有效发声腔体发生形变，进而使音色得到了调整。原理是：乐器音色随着共鸣腔体几何形状的变化而变化，如果共鸣腔体几何形状连续变化，则乐器音色也随之连续变化。教学中，可通过旋转调节杆，让学生直观体验到声色的改变，将听觉上的音色转换为视觉可见的音色改变，完成可视化教学，便于学生对于音色的理解。

本发明根据音色对乐器腔体结构和材料属性的依赖关系，在材料属性恒定不变的条件下，通过连续改变乐器腔体结构来达到连续改变乐器音色的目的。由于连续改变乐器腔体结构的过程是可视的，因此，其音色的连续变化也是可视的。这就把在音乐课堂依靠听觉来感知的抽象概念——音色，变得靠视觉就能直观感受到，提升了可视化效果，增强了联觉认知效能。由于可视化教学，学生对音色概念会有更充分的理解。

音色连续可调节乐器的研制是在跨学科理念下的实验操作，将具有科学性很强的设想融入到传统乐器的改造中，以崭新的形式弥补了传统乐器在功能上的欠缺。通过科学与艺术的深度交叉融合，可望催生新文科、新艺术、新应用、新产品以及新业态的形成。

本发明提供的基于3d乐谱理论指导下的音色连续可调节乐器，具有结构简单、设计合理、使用方便等优点。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明的公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开实施例提供的一种基于3d乐谱理论指导下的音色连续可调节乐器的结构示意图；

图2为本发明公开实施例提供的一种音色连续可调节大提琴的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

为了实现对于音色概念的直观、可视化教学，加深学生对于音色的理解，本实施方案基于3d乐谱理论指导下提供了一种音色连续可调节乐器，所述3d乐谱是将乐谱中每个组成音节对应的音高值、音长值以及音色值分别在三维直角坐标系中进行表征获得，所述三维直角坐标系分别以音长、音高以及音色为x轴、y轴以及z轴构建而成，关于3d乐谱的具体内容可参见申请号为2020103188075，名称为：3d乐谱构建方法的申请文件记载，在此不再赘述。

通过本实施方案中音色连续可调节乐器的发明，可直观看到音色的连续变化，这在教学实践中增强了学生对音色概念的理解。研制一种音色连续可变、可视化效果明显的新型乐器，以此来简单、精准地描述音乐理论中的重要参量——音色。有利于拓展艺术的边界，使其向科学化的方向发展，在改变既有艺术观念的同时，改变人们的认知和审美习惯，从而在艺术与科学之间建立某种量化关系。

在教学中，学生通过亲自触碰乐器的可调节装置来感受音色的转变，更为直接的体验到音色的变化，达到可视化教学效果，调动了学生的学习兴趣。

从音乐创作角度来看，音色连续可调节乐器的出现将颠覆传统配器原则，打破传统乐器法的理论建构、和声安排和音高组织模式，也必将对传统配器理论提出新的要求。

坚定文化自信，推进文化创新，不仅能在文化自信引领下开展文化创新，而且能够在文化创新的实践中，增强文化自信。以乐器来说，管弦乐队的乐器都是舶来品，而我泱泱大国在过去却鲜有能与之匹敌的乐器，这一切更能激发我们勇于创新的斗志，在文化创新的实践中取得具有真正有历史意义和当代价值的成果。

音色连续可调节乐器的研制具体如下：音色连续可调节乐器拥有的发声腔体由上、下面板及侧板围成，并在侧板上设置有安装孔，通过在发声腔体内设置音色调节装置实现音色的连续调整。该音色调节装置由弹片和调节杆构成，其中，弹片沿着侧板设置，且上下两侧分别于上、下面板相抵并围成有效发声腔体，当将调节杆相对侧板旋进旋出时，会带动弹片与上、下面板围成有效腔体发生形变，进而实现音色的连续改变。具体参见图1中的原理性示意图，在音色连续可调节乐器内设置有发声腔体1，发声腔体1由上面板、下面板以及侧板12围成，在侧板12上设置有安装孔，在乐器的发声腔体1内设置有音色调节装置13，音色调节装置13主要由弹片131以及调节杆132构成，其中，弹片131位于发声腔体1内，且沿着侧板12设置，该弹片131的上下两侧分别与上面板和下面板相接，通过上面板、下面板以及弹片131围成有效发声腔体，调节杆132的一端穿过侧板12上的安装孔后，与弹片131相抵，且调节杆132可相对侧板12进行伸缩运动，通过推动调节杆132相对侧板12进行运动，可迫使弹片131进行运动，进而使上面板、下面板以及弹片131围成的有效发声腔体形状发声变化，进而实现音色的调节。

其中，上述的弹片131可以是封闭的环体，也可以是两端未封闭连接的弹片。

上述实施方案中基于3d乐谱的音色可调节乐器，为腔式乐器，例如：上下面板接近平行的弓弦乐器或弹拨乐器等。

通过上述实施方案的设计，由于在发声腔体内设置有音色连续可调节装置，可通过对音色连续可调节装置的调整，实现音色的改变。在平日教学中，为了加强学生对于声色的理解，对于声色能有较为直观的感受，在音色连续可调节装置处于自然状态下，即弹片没有发生任何形变的情况，该乐器发出的为其原音色，为了让学生可以体验到声色的变化，可以通过调整调节杆相对侧板的伸缩，迫使弹片发生形变，进而使有效发声腔体的形状发生改变，让学生体验到音色的改变，将原来单纯听觉上的音色转换为视觉上调节杆伸缩长度的变化以及弹片形状的改变，将无形的音色以有形的形式进行表征，让学生深刻理解音色这一概念。

参见图2为音色连续可调节大提琴，图2与图1原理相同，即对现有大提琴在其由上、下面板以及侧板12围成的发声腔体1内装有音色调节装置13，其中，音色调节装置13中的弹片131沿着大提琴发声腔体1中侧板12设置，通过弹片131、上面板和下面板围成有效的发声腔体，在侧板12上设置有安装孔，调节杆132与安装孔一一对应，调节杆132均安装在对应的安装孔内，当进行调节杆132相对侧板12的调整时，由于调节杆132的端部与弹片131相抵，因此，弹片131会发生形变，使得弹片131、上面板和下面板围成的有效发声腔体的形状发生改变，进而实现音色的改变，其中，音色调节装置13中调节杆132的个数可以为多个，沿着侧板12间隔设置其中。

上述结构设计的大提琴，除了其固有的音色外，通过调整音色调节装置中调节杆的位置可实现音色的改变。由于调节杆装置便捷，其音色变换可以形成连续性的转换，进而实现音色变化的有效宽度。

教学实践中，乐器法是配器教学中的主要内容，教学重点是使学生掌握乐器的结构、性能、不同音区音色等特点。将音色连续可调节乐器应用在配器教学中，能够更为直接而有效的让学生了解到乐器的发音原理、各种乐器的音色差异，实现可视化教学。

为了方便制作以及调节使用，作为技术方案的改进，将音色连续可调节装置13中的调节杆132设计为螺杆，相应的将侧板12上的安装孔设计为螺孔。

为了防止在调节杆132旋转进行调整时对弹片131造成过度摩擦，作为技术方案的改进，参见图1，在调节杆132中与弹片131相抵的一端转动套装有抵接帽1321，该抵接帽1321的端面大于调节杆132的端面。

综上，音色连续可调节乐器是在原乐器的发声腔体内设置一个音色调节装置，通过调节装置的改变实现音色的调整，即在一种乐器上形成不同音色的连续可变调节。在乐器法实际教学中，通过旋转音色调节杆使乐器音色发生改变，更为直观的让学生感受到同材质乐器不同音色的差别辨别，形象的展示了音色及频谱的变化原理，将听觉上的音色变化转换为视觉上的连续可调，实现了可视化教学，便于学生对于音色的深刻理解。

此外音色连续可调节乐器不仅实现了音色的调整，其更为重要的是音色的连续变换。如演奏弦乐组音乐作品时，在大提琴中加入音色调节装置，通过音色调节装置的连续变换，即可以实现同组内中提琴、小提琴不同音色乐器的有效衔接。同时音色连续可调节乐器的问世，也对演奏者的技法和作品的配器方式提出新的要求。

基于高维乐谱的逐渐成熟，音乐的可视性得到了前所未有的重视，音乐以二维、三维的形式得以展现，激发了欣赏者的联觉反应，使音乐作品以更简单的方式让人们接受。以高维乐谱理论为基础的音色连续可调节乐器，在3d乐谱理论支持下，听音乐时不仅能看到音高、时值，同时更能感受到音色的变化，其联觉效应更加明显。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。