一种音色自动调节功能乐器的研发

吴金玉

摘要：得益于互联网技术的发展，在乐器的音色调节方面，借助各类型的传感器，可以实现音色的自动调节，为表演者在音色调节方面提供了极大的便利。在本文的研究中，基于音色自动调节功能的实现，以鼓这一打击乐器，探究如何在鼓中安装传感器、调节装置，以实现打击乐器的音色自动调节。

关键词：音色自动调节;调节功能;乐器研究;研发设计;

引言：音色自动调节的作用重大，能够解放表演者的双手，让表演者将精力投入到乐器的演奏上，而不用担心音色调节不到位导致的发音不准确的问题出现。在音色自动调节中，需要借助传感器、控制器技术，以监控乐器的运行状态并实现动态调整，因而音色自动调节功能的乐器具有自动化、智能化的特点。在本研发中，选择了相对容易改装的打击乐器，进行了相应的改装，以实现打击乐器的自动音色调节。

一、选择打击乐器的原因

打击乐器相比较其他乐器，其体积较大，适用于传感器、控制器、相应元器件的安装，便于实现音色的自动调节。其他学期，如小提琴、吉他等，虽便于安装传感器，掌握乐器的运行状态，但是在控制器的安装及自动调节方面，不太容易去实现，因此本研究选择了打击乐器作为研发对象，以期通过对打击乐器的改装，实现音色的自动调节。

从打击乐器的构成与特点来看，打击乐器主要是通过打击、摩擦、摇动来实现震动发声，打击乐器的声音洪亮、低音突出，能够带给人们极为震撼的冲击感。在现代的乐器组合中，打击乐器是必备乐器之一。随着音乐演奏对打击乐器音色的增多，单一的打击乐器并不能够满足音乐演奏对音色的需要，往往需要使用多个打击乐器，才能够满足其对音色的需要，无疑加大了音乐演奏的难度和成本。为此本研发旨在降低音乐演奏对打击乐器数量的需要，满足音乐演奏对打击乐器多种音色的需要。

三、打击乐器音色自动调节功能实现的研发

2.1 结构与功能

在本研发中心，所设计的具有音色自动调节功能的打击乐器在结构上分为鼓身、上鼓面、下鼓面、传感器、控制器、调节器等。其中鼓身起固定、支撑的作用，是实现音色自动调节功能的基础。为更好的实现音色自动调节功能，本研发所使用的鼓身为圆柱形，如图1所示。圆柱形的鼓身为传感器、调节器、控制器的安装留足了空间，便于后续的施工与安装。本研发所选择的上鼓面、下鼓面将各类装置封堵在鼓身内，保证了鼓的外观是美观的，便于发声的实现，是打击乐器的腔体发声部分。本研发的传感器起收集和监测鼓运行状态的作用，以及时根据音乐演奏的需要，向调节器和控制器发送信息，由控制器发布命令，实现音色的自动调整。本研发所使用的控制器犹如“大脑”，负责整个音色自动调节功能的运行与控制，根据传感器所传送的信息，判断是否需要调节音色、音色调节幅度为多少，进而向调节器发布指令，由调节器实现音色的自动调节，达到音乐演奏的需要。

2.2 实施方案

在本研发中，为实现音色的自动调节，在上述结构和功能的基础之上，采取如下的实施方案，先通过上鼓面、下鼓面围成一个腔体结构，将调节器安装在上鼓面、下鼓面的腔体结构内，为音色的自动调节奠定基础。然后在腔体结构内安装传感器，对上鼓面、下鼓面的打击情况进行记录，了解上鼓面、下鼓面的发声是否达到音乐演奏对音色的需要。在鼓身的中间位置安裝控制器，控制器与传感器和调节器相连接，根据传感器的所发送的信息，判断鼓身的运行情况，是否需要调用调节器调节上鼓面、下鼓面，以改变上鼓面和下鼓面所发出的音色。调节器则是直接安装在上鼓面和下鼓面的下边，在不改变原有腔体结构的情况下，通过调节器位置的变化，使鼓身内的腔体体积发声变化，进而作用于上鼓面和下鼓面，达到调节音色的效果。在本实施方案中，为了保证音色调节的准确性和连续性，需要借助传感器，实时监测上鼓面和下鼓面的位置变化，在此基础之上形成闭环控制机制，以保证调节器在调节音色时，不因为异常震动而调节不准确。在本结构中，所使用到的装置有电机、齿条、齿轮、基座等，齿轮与齿条将鼓内的腔体连接起来，在基座上安装位移传感器、调节器、控制器等，在电机的推动下，带动齿轮与齿条的转动，从而让位移传感器、调节器、控制器能够按照音色调节的需要进行作业，以实现音色的自动化调整。

三、所使用的情景

通过本研发的音色自动调节打击乐器，所能够使用的场景较多，主要是应用于音乐演奏、教学场景。在应用于音乐演奏中，得益于本研发在不改变腔体结构的情况下实现的音色自动调节，能够发出多种音色，从而大大减少了其他类型打击乐器的使用数量和频率，保证了音乐演奏期间，对打击乐器的需要。在音乐演奏期间，表演者通过控制器对打击乐器的发声情况进行详细的了解，然后再控制位移传感器，便能够在同一个打击乐器上发出各种各样的音色，与其他乐器进行配合，进而满足了音乐演奏的实际需要。在将具有音色自动调节功能的打击乐器应用到教学情境以后，可让学生实际体验打击乐器是如何实现音色的自动调节，一方面对打击乐器音色自动调节有概念性、直观性认识，有助于启发学生在实际的演奏中掌握调节音色的窍门;另一方面学生对音色的变化有了直观性认识，与其所学习的理论知识相对应，有助于学生理解音色的概念，逐渐理解如何把握音色，并对音色进行合理的调节。

结语：本研发主要是选择了打击乐器，即鼓作为研发对象，凭借鼓这一简单、可靠的乐器，在鼓的腔体内安装了传感器、调节器、控制器，以实现对鼓的音色自动调节，让其满足音乐演奏和教学的实际需要。但受限于本人的研发水平和研发时间，本研发必然存在不足之处，仍需要在日后的工作中进行改进。

参考文献

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