[发明专利]一种基于振动声学的琵琶音色品质评价方法

说明书

本发明公开了一种基于振动声学的琵琶音色品质评价方法，属于声学评价领域；所述方法包括如下步骤：琵琶振动声学仿真；琵琶音色品质的专家评价及频谱分析；主客观相结合的琵琶振动声场评价；本发明解析琵琶弦振动过程，得到并能定量分析不同工况下琵琶琴弦振动方程；建立琵琶声信号声学特征评价：从时域、频域角度提取关键指标计算并分析，基于琵琶声学特征评价声场品质；创建专家评价体系，主客观结合的琵琶频谱分析：利用专家评价建立主观听感与琵琶频谱特征的联系，从而定量评价琵琶音质；构建不同工况下琵琶单音演奏数值模型，并分析琵琶面板激励响，基于此监测其振动声场的辐射声压效果，计算其声场信息分布特征。

技术领域

本发明涉及声学评价领域，特别涉及一种基于振动声学的琵琶音色品质评价方法。

背景技术

西方国家对于民族乐器的研究开始的较早，小提琴、钢琴与吉他等乐器的研究已经逐渐形成了较系统、较完善的理论研究体系。我国对于乐器的研究主要集中在乐器结构与乐器演奏技巧方面，从声学方面的研究和系统性评价仍是冷门。由于缺少专业的评价标准，我国民族乐器品质检测因为缺少技术支持还未形成规范化的操作体系，因此乐器主要靠经验丰富的制造师傅和演奏家凭借感官进行检测的。琵琶作为我国最具代表性的民族乐器，享有民族“弹技乐器之王”之美称，其传承历史悠久，深受广大群众的喜爱。然而目前对琵琶的研究也主要集中在的结构与演奏技巧方面，国内对于琵琶的研究主要是通过剖析琵琶构件的物理特性研究其发声机制和研究弹奏技巧对于发音的影响，对于琵琶品质检测尤其有关其声音上的检测的研究还是相对较少。目前琵琶一般都是由制造师凭经验纯手工制作的，没有理论指导，制作环境、材料和条件等的不同都会导致制成的琵琶声场品质有较大差异，评判标准依靠经验丰富的制造师和演奏师主观定性，这使得琵琶的定价与出厂规格难以标准化，从而限制琵琶的大批量、规格化生产，制约琵琶文化进一步发展与传播。因此对琵琶进行声学质量的深入研究，建立琵琶品质检测体系至关重要。

对于声场品质的评价，建立数学模型的计算分析将定量剖析乐器发声品质，但主观评价也同样是重要考量。因为乐器声音的自然科学性征在给人的听觉造成生理性刺激的同时，也产生了心理上的艺术性刺激，从而形成了听感上的艺术感受。客观量——声压、频率、频谱、波形、时间，和主观量——音长、音量、音高、音色之间还有比较复杂的关系。没有理论支撑的评价是难以成体系的，没有主观感受的评价是忽略听众和感性因素的，因此评价体系应当兼顾这两方面，实现学科的交融、协同。如今信号分析技术、计算能力迅猛发展，对于乐器的研究正处在新的突破阶段，尤其是在利用最新的理论仿真技术寻找一种完整、系统的研究方法来揭示和优化乐器结构与振动声学特性之间的关系，提高其音量、音域以及音色的可控性，最终形成乐器制造的工业化标准。因此申请人提出一种基于振动声学的琵琶音色品质评价方法，解决现有技术的不足。

发明内容

(一)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：一种基于振动声学的琵琶音色品质评价方法，所述方法包括如下步骤：琵琶振动声学仿真；琵琶音色品质的专家评价及频谱分析；主客观相结合的琵琶振动声场评价。

作为上述方案的进一步说明，所述琵琶振动声学仿真具体包括如下步骤：琵琶声学系统简化；构建琴弦的振动方程；琵琶弦振动传导测量；有限元分析琴体振动声学仿真。

作为上述方案的进一步说明，所述琵琶弦振动传导测量具体包括如下步骤：构建弦振动传递实验平台；变参数下弦传力函数采集。

作为上述方案的进一步说明，所述琵琶音色品质的专家评价及频谱分析具体包括如下步骤：琵琶单音现场演奏；琵琶音频信号采集；琵琶音色主观评价；高分频谱特征提取；琵琶音色评价。

作为上述方案的进一步说明，所述琵琶音色主观评价具体包括如下步骤：主观评价原则及评分表制定；专家交叉打分；打分结果分析；所述琵琶音频信号采集具体包括如下步骤：声信号预处理；谱通量MFCC云图。