[发明专利]用于合成音调信号的方法和音调信号生成系统

摘要

电子钢琴(1)包括由软件实现的音调信号合成系统(100)、键以及监视键并向音调信号合成系统报告键位置的键传感器，并且音调信号合成系统包括：制音器模型计算模块(102-1，102-2)，用于确定针对钢琴弦丝的振动的阻力；弦槌模型计算模块(103)，用于确定在弦丝上施加的力；琴弦模型计算模块(104-1，104-2)，用于基于在弦丝上施加的力和阻力，确定由弦丝在钢琴的乐器主体上施加的力；乐器主体模型计算模块(105)，用于基于在乐器主体上施加的力，确定乐器主体的位移；以及空气模型计算模块(106)，用于根据乐器主体的位移，确定观察点处的声压。

主权项

1.一种模拟通过原声乐器(21)产生的原声音调的方法，用于产生代表接近于所述原声音调且在空气中的特定点处观察的人工音调的音调信号，所述原声乐器(21)具有至少一个振动弦丝(21e)和配有支撑部分(21ea，21eb)的振动乐器主体(21j)，通过所述支撑部分(21ea，21eb)支撑所述至少一个弦丝(21e)，其特征在于，包括步骤：a)获取表示在所述至少一个振动弦丝(21e)上施加的力(f_Dk(nΔt)，f_H(nΔt))的第一数据和表示在每个所述支撑部分(21ea，21eb)处的位移(u_Bk(nΔt))的第二数据；b)确定表示每个自然振动模式的模态坐标系上所述至少一个振动弦丝(21e)的位移(A_k^[mk](nΔt))的第三数据，并通过使用定义所述第一数据和所述第二数据以及所述第三数据之间的关系的运动方程来计算所述第三数据；c)确定表示由所述至少一个振动弦丝(21e)在所述支撑部分(21ea，21eb)上施加的力(F_Bk^[iB](nΔt))的第四数据，并通过使用坐标轴间的方向余弦(β_kk’)和定义所述第二数据和所述第三数据以及所述第四数据之间的关系的算式来计算所述第四数据；d)基于所述第四数据和表示所述振动乐器主体(21j)的自然角速度(ω_c^[m])、模态阻尼比(ζ_c^[m])和自然振动模式的分量的第六数据，通过使用定义所述第四数据和表示近似于比例粘性阻尼系统的所述模态坐标系上所述振动乐器主体(21j)的位移(A_c(nΔt))或速度的第五数据之间的关系的运动方程，确定所述第五数据；e)确定所述第二数据(u_Bk(nΔt))，作为所述第五数据(A_c(nΔt))、所述振动乐器主体在所述支撑部分处的自然振动模式和坐标轴间的所述方向余弦(β_kk’)的值之间的乘积之和；f)向所述步骤a)提供所述第二数据(u_Bk(nΔt))；g)基于所述第五数据，确定表示从所述振动乐器主体(21j)辐射的、并在空气中的所述特定点处观察到的声压(P_n(Δt))的第七数据，作为通过该模态坐标系上该振动乐器主体的速度和第八数据之间的卷积而得到的计算结果之和，该第八数据表示该模态坐标系上该振动乐器主体的速度与空气中的该特定点处的该声压之间的冲击响应或频率响应；以及h)产生代表所述第七数据并表示所述人工音调的所述音调信号。