一種音色自動調節功能樂器的研發

吳金玉

摘要：得益于互聯網技術的發展，在樂器的音色調節方面，借助各類型的傳感器，可以實現音色的自動調節，為表演者在音色調節方面提供了極大的便利。在本文的研究中，基于音色自動調節功能的實現，以鼓這一打擊樂器，探究如何在鼓中安裝傳感器、調節裝置，以實現打擊樂器的音色自動調節。

關鍵詞：音色自動調節;調節功能;樂器研究;研發設計;

引言：音色自動調節的作用重大，能夠解放表演者的雙手，讓表演者將精力投入到樂器的演奏上，而不用擔心音色調節不到位導致的發音不準確的問題出現。在音色自動調節中，需要借助傳感器、控制器技術，以監控樂器的運行狀態并實現動態調整，因而音色自動調節功能的樂器具有自動化、智能化的特點。在本研發中，選擇了相對容易改裝的打擊樂器，進行了相應的改裝，以實現打擊樂器的自動音色調節。

一、選擇打擊樂器的原因

打擊樂器相比較其他樂器，其體積較大，適用于傳感器、控制器、相應元器件的安裝，便于實現音色的自動調節。其他學期，如小提琴、吉他等，雖便于安裝傳感器，掌握樂器的運行狀態，但是在控制器的安裝及自動調節方面，不太容易去實現，因此本研究選擇了打擊樂器作為研發對象，以期通過對打擊樂器的改裝，實現音色的自動調節。

從打擊樂器的構成與特點來看，打擊樂器主要是通過打擊、摩擦、搖動來實現震動發聲，打擊樂器的聲音洪亮、低音突出，能夠帶給人們極為震撼的沖擊感。在現代的樂器組合中，打擊樂器是必備樂器之一。隨著音樂演奏對打擊樂器音色的增多，單一的打擊樂器并不能夠滿足音樂演奏對音色的需要，往往需要使用多個打擊樂器，才能夠滿足其對音色的需要，無疑加大了音樂演奏的難度和成本。為此本研發旨在降低音樂演奏對打擊樂器數量的需要，滿足音樂演奏對打擊樂器多種音色的需要。

三、打擊樂器音色自動調節功能實現的研發

2.1 結構與功能

在本研發中心，所設計的具有音色自動調節功能的打擊樂器在結構上分為鼓身、上鼓面、下鼓面、傳感器、控制器、調節器等。其中鼓身起固定、支撐的作用，是實現音色自動調節功能的基礎。為更好的實現音色自動調節功能，本研發所使用的鼓身為圓柱形，如圖1所示。圓柱形的鼓身為傳感器、調節器、控制器的安裝留足了空間，便于后續的施工與安裝。本研發所選擇的上鼓面、下鼓面將各類裝置封堵在鼓身內，保證了鼓的外觀是美觀的，便于發聲的實現，是打擊樂器的腔體發聲部分。本研發的傳感器起收集和監測鼓運行狀態的作用，以及時根據音樂演奏的需要，向調節器和控制器發送信息，由控制器發布命令，實現音色的自動調整。本研發所使用的控制器猶如“大腦”，負責整個音色自動調節功能的運行與控制，根據傳感器所傳送的信息，判斷是否需要調節音色、音色調節幅度為多少，進而向調節器發布指令，由調節器實現音色的自動調節，達到音樂演奏的需要。

2.2 實施方案

在本研發中，為實現音色的自動調節，在上述結構和功能的基礎之上，采取如下的實施方案，先通過上鼓面、下鼓面圍成一個腔體結構，將調節器安裝在上鼓面、下鼓面的腔體結構內，為音色的自動調節奠定基礎。然后在腔體結構內安裝傳感器，對上鼓面、下鼓面的打擊情況進行記錄，了解上鼓面、下鼓面的發聲是否達到音樂演奏對音色的需要。在鼓身的中間位置安裝控制器，控制器與傳感器和調節器相連接，根據傳感器的所發送的信息，判斷鼓身的運行情況，是否需要調用調節器調節上鼓面、下鼓面，以改變上鼓面和下鼓面所發出的音色。調節器則是直接安裝在上鼓面和下鼓面的下邊，在不改變原有腔體結構的情況下，通過調節器位置的變化，使鼓身內的腔體體積發聲變化，進而作用于上鼓面和下鼓面，達到調節音色的效果。在本實施方案中，為了保證音色調節的準確性和連續性，需要借助傳感器，實時監測上鼓面和下鼓面的位置變化，在此基礎之上形成閉環控制機制，以保證調節器在調節音色時，不因為異常震動而調節不準確。在本結構中，所使用到的裝置有電機、齒條、齒輪、基座等，齒輪與齒條將鼓內的腔體連接起來，在基座上安裝位移傳感器、調節器、控制器等，在電機的推動下，帶動齒輪與齒條的轉動，從而讓位移傳感器、調節器、控制器能夠按照音色調節的需要進行作業，以實現音色的自動化調整。

三、所使用的情景

通過本研發的音色自動調節打擊樂器，所能夠使用的場景較多，主要是應用于音樂演奏、教學場景。在應用于音樂演奏中，得益于本研發在不改變腔體結構的情況下實現的音色自動調節，能夠發出多種音色，從而大大減少了其他類型打擊樂器的使用數量和頻率，保證了音樂演奏期間，對打擊樂器的需要。在音樂演奏期間，表演者通過控制器對打擊樂器的發聲情況進行詳細的了解，然后再控制位移傳感器，便能夠在同一個打擊樂器上發出各種各樣的音色，與其他樂器進行配合，進而滿足了音樂演奏的實際需要。在將具有音色自動調節功能的打擊樂器應用到教學情境以后，可讓學生實際體驗打擊樂器是如何實現音色的自動調節，一方面對打擊樂器音色自動調節有概念性、直觀性認識，有助于啟發學生在實際的演奏中掌握調節音色的竅門;另一方面學生對音色的變化有了直觀性認識，與其所學習的理論知識相對應，有助于學生理解音色的概念，逐漸理解如何把握音色，并對音色進行合理的調節。

結語：本研發主要是選擇了打擊樂器，即鼓作為研發對象，憑借鼓這一簡單、可靠的樂器，在鼓的腔體內安裝了傳感器、調節器、控制器，以實現對鼓的音色自動調節，讓其滿足音樂演奏和教學的實際需要。但受限于本人的研發水平和研發時間，本研發必然存在不足之處，仍需要在日后的工作中進行改進。

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