一种小提琴共鸣体的音质检测方法与流程

1.本发明是一种小提琴共鸣体的音质检测方法，属于测量技术领域。


背景技术：

2.小提琴作为一种在全球广泛流行的乐器，一直以来，小提琴共鸣体都是使用木材制作。以小提琴面板为例：首先要求使用生长期上百年的杉木，且对木料年轮的疏密、均匀程度也有要求，还要放置5-10年以降低木料的含水量。对选料如此苛刻的小提琴在国内年产量约为150万把，这要消耗的木材数量可想而知。随着木材资源的紧缺，人们开始寻找可以替代木材的原材料制作小提琴共鸣体。
3.用一种新材料替代原有木材制作小提琴共鸣体，有以下几个难点：一、材料的筛选：一直以来，小提琴共鸣体的材料都是木材，人们对于如何选取木材投入了大量的研究，例如对木材含水量的要求、对木材年轮距离的要求等，当材料体系改变后，这些原本的经验就不再适用了，如何制定新的材料选取标准，需要大量的试验来确定；二、音质的评价：小提琴最重要的功能就是发声，但如何判断小提琴音质的优劣，一直以来都没有统一的客观的标准，甚至对音色描述术语体系都不能完全统一，如何不依赖主观听觉，客观的评价小提琴的音质，是我们面临的第二个难点；三、共鸣体的评价：小提琴共鸣体对于小提琴的发声起到了扩音和修饰声音的作用，但是共鸣体不是唯一一个影响小提琴最终音质的因素，琴弦的材质、拉琴者的力度、琴码的薄厚等因素都能对小提琴的音质起到或多或少的作用，如何消除其他因素的影响，独立的评价小提琴共鸣体的优劣，是我们第三个难点。


技术实现要素：

4.本发明正是针对上述现有状况而设计提供了一种小提琴共鸣体的音质检测方法，其目的是通过对小提琴共鸣体的音质检测，实现对不同材料、不同厚度、不同形状的小提琴共鸣体的统一发音评价。
5.为实现上述目的，本发明的技术解决方案如下：
6.该种小提琴共鸣体的音质检测方法中，小提琴共鸣体1被固定在一个底座6上，在小提琴共鸣体1的琴码处设置琴码压力支架10以安装固定一个磁致伸缩音频换能器9，磁致伸缩音频换能器9与扫频信号发生器11连接，将声音传感器12放置在小提琴共鸣体1的小提琴f孔3的上方，声音传感器12与一台具有录音和频谱分析功能的计算机13连接，该检测方法的检测步骤如下：
7.步骤一、选择一把音质得到认可的小提琴作为标准小提琴，按上述方式固定该标准小提琴的共鸣体并配置所述组件；
8.步骤二、设定扫频信号发生器11的起始频率、截止频率、电压、运行时间，开启运行，同时，计算机13通过声音传感器12进行录音；
9.步骤三、将录制完成的声音文件经过傅里叶变换算法，得到标准小提琴共鸣体的特征频谱
标准
，依次标出共振峰
标准
；
10.步骤四、重复步骤一至三，对待测小提琴进行检测，得到待测小提琴共鸣体的特征频谱
待测
，依次标出共振峰
待测
；
11.步骤五、对比标准小提琴与待测小提琴的特征频谱，通过对比标准共振峰与待测共振峰的频率和声压级差别，评价待测小提琴的发音效果。
12.在实施中，在底座6上设置有尾柱夹具7、琴头夹具8分别固定小提琴的后端和前端。
13.在实施中，所述尾柱夹具7和琴头夹具8均为夹持力度可调夹具。
14.在实施中，所述琴码压力支架10从上方对磁致伸缩音频换能器9进行压紧固定，且压力可调。
15.在实施中，声音传感器12的安装位置在小提琴共鸣体1的小提琴f孔3上方10-70mm处。
16.在实施中，所述计算机13内安装有录音软件和频谱分析软件。
17.在实施中，设定的扫频信号发生器11的频率范围是20-20000hz。在实施中，设定的扫频信号发生器11的运行时间为2秒。
18.本发明技术方案通过固定小提琴共鸣体1并在其上设置用于模拟琴弦振动的磁致伸缩音频换能器9，使小提琴共鸣体1能够仿真发声时的受力状态和振动状态，再通过声音传感器12记录小提琴共鸣体的发声数据，并获得小提琴共鸣体1的特征频谱图，通过对比标准小提琴共鸣体和待测小提琴共鸣体的特征频谱图中的多个共振峰频率和声压级，就能够确定待测小提琴共鸣体的发音效果，为小提琴共鸣体在选材、厚度、形状等方面的改进提供依据。
19.本发明技术方案中，固定小提琴共鸣体1的底座6、尾柱夹具7和琴头夹具8的共同作用能够模拟小提琴共鸣体在发声时的弯曲应力；
20.本发明技术方案中，扫频信号发生器11产生的音频信号，被磁致伸缩音频换能器9转化为振动信号，用于模拟拉动琴弦时琴码作用在小提琴共鸣体1上的振动，琴码压力支架10将磁致伸缩音频换能器9固定在小提琴共鸣体1的琴码位置，并在小提琴共鸣体1表面施加压力，用于模拟琴码作用在小提琴共鸣体1上的压力。
21.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果和优点：
22.小提琴共鸣体是直接影响小提琴发声效果的重要部件，小提琴琴弦被琴弓摩擦后振动，而后振动经过琴码传递给小提琴共鸣体，共鸣体腔体内空气振动产生共鸣耦合发声，从而达到增大声功率、增强泛音、改善音色的作用。通过测试小提琴共鸣体的声振动，可以更直接更快速的测得小提琴共鸣体的发音效果，进而在小提琴共鸣体的选材、厚度、形状等方面加以改进。相较于直接靠主观判断小提琴音质的方法，这种方法既摆脱了对音乐家主观判断音质的依赖，又能排除小提琴其他配件对于音质的影响，既缩短了判断时间，也降低了判断成本。
附图说明
23.图1为本发明技术方案中检测小提琴共鸣体的装置的结构示意图
24.图2为本发明技术方案中模拟及拾音组件的连接关系示意图
25.图3为本发明技术方案中扫频信号发生器发出的频谱图示意图
26.图4为本发明技术方案中小提琴共鸣体的特征频谱图示意图
27.小提琴共鸣体的音质检测装置结构图
28.图中：1、小提琴共鸣体，2、小提琴琴头，3、小提琴f孔，4、小提琴琴码，5、小提琴尾柱孔，6、底座，7、尾柱夹具，8、琴头夹具，9、磁致伸缩音频换能器，10、琴码压力支架，11、扫频信号发生器，12、声音传感器，13、计算机。
具体实施方式
29.以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
30.参见附图1所示，固定小提琴共鸣体1的可调节固定装置包括底座6、尾柱夹具7、琴头夹具8，琴弦振动模拟装置包括磁致伸缩音频换能器9、琴码压力支架10；尾柱夹具7用于固定小提琴共鸣体1的尾柱孔5，琴头夹具8用于固定小提琴琴头2，磁致伸缩音频换能器9固定在琴码压力支架10上，并与小提琴琴码4相连。
31.参见附图2所示，所述的磁致伸缩音频换能器9电性连接在扫频信号发生器11上，磁致伸缩音频换能器9将扫频信号发生器11发出的音频信号转化为振动，所述的声音传感器12固定于小提琴f孔3上方10-70mm的位置，用于收集小提琴共鸣体1发出的声音信号，所述的声音传感器12电性连接在计算机13上，声音传感器12将声音信号传给计算机13，并保存于录音软件中，频谱分析软件将录音软件中的声音文件处理为特征频谱图。
32.对小提琴共鸣体1的音质检测测试方法步骤如下：
33.第一步：选择一把音质较好的小提琴作为标准小提琴共鸣体，将标准小提琴共鸣体的配件拆下，按上述方式固定该标准小提琴的共鸣体并配置所述组件；
34.第二步：打开扫频信号发生器11，设定频率范围是20-20000hz，运行时间为2秒，同时开启录音软件，进行录音；
35.第三步：将录制好的声音文件导入到频谱分析软件中，经过快速傅里叶变换算法，得到标准小提琴共鸣体的特征频谱
标准
，并依次标记共振峰，f0、f1、f2、f3、f4；
36.第四步：将制作好的待测小提琴共鸣体，重复步骤一至三，对待测小提琴进行检测，得到待测小提琴共鸣体的特征频谱
待测
，并依次标记共振峰，f0’
、f1’
、
37.”’
38.f2、f3、f4；
39.第五步：依次对比各个共振峰的频率和声压级差别，评价待测小提琴共鸣体的发音效果。