仿真微音電子琴碼拉弦樂教學(xué)系統(tǒng)的研究

1 引言

在初學(xué)者用傳統(tǒng)拉弦樂器練習(xí)演奏時，難免會發(fā)出較大且難聽的聲音，事實(shí)上，即使演奏水平達(dá)到一定程度也會產(chǎn)生噪聲污染。特別是樂器教學(xué)，當(dāng)多個學(xué)生在一起練習(xí)時，產(chǎn)生的聲音既會相互干擾，也會干擾鄰近教室的教學(xué)。初學(xué)者在沒有教師手把手指導(dǎo)的情況下也很難入門，更難以提高。教師授課一般只采用一對一的教學(xué)模式，教學(xué)效率低下，學(xué)習(xí)成本較高。傳統(tǒng)樂器在舞臺表演時多采用有線或無線MIC來完成音頻的采集，這就難免會引入環(huán)境噪聲干擾，降低舞臺表演效果。這就迫切需要一種新的方案來減小練習(xí)時的噪音污染、降低初學(xué)者的學(xué)習(xí)難度、提高教學(xué)效率和舞臺表演效果。

利用機(jī)械振動、共振及LC諧振原理設(shè)計的仿真微音電子琴碼，是一個封閉的柱體，對外界發(fā)出的聲音很小，有效降低了噪音污染。其輸出信號直接為電信號，排除了環(huán)境噪聲對信號的影響。其配合不同的電子元件和不同的材料與結(jié)構(gòu)，可以仿真出不同拉弦樂器的音色，例如小提琴、大提琴、二胡琴、板胡琴、京胡琴、墜胡琴等音色。通過仿真微音電子琴碼把弦振動轉(zhuǎn)換成電信號輸入到微處理器中，由微處理器進(jìn)行鑒頻，與教學(xué)軟件中預(yù)制的標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行比較分析，從而給出比較結(jié)果并為練習(xí)者予以提示指導(dǎo)。系統(tǒng)還集合了無線傳輸模塊、集體授課組網(wǎng)接口等。由于仿真微音電子琴碼本身具備電子化之功效，能夠輸出純凈的演奏音效，不但有利于教學(xué)，更使拉弦樂與舞臺音響的連接不便得以解決，給舞臺表演帶來極大方便。

2 系統(tǒng)總體構(gòu)成及基本原理

2.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由仿真微音電子琴碼、教學(xué)輔助裝置和教師控制臺3部分組成如圖1所示。

其工作原理是：教師控制臺上有n個與學(xué)生人數(shù)對應(yīng)的按鈕開關(guān)，分別控制學(xué)生輔助教學(xué)裝置的連接，教師可以監(jiān)聽某一學(xué)生的演奏或指導(dǎo)學(xué)生練習(xí)。n個按鈕開關(guān)對應(yīng)n個學(xué)生終端接口，教師需要監(jiān)聽和指導(dǎo)哪個學(xué)生，就按哪個按鈕開關(guān)，教師的聲音通過話筒轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)放大后傳給那個學(xué)生，學(xué)生演奏的信號通過仿真微音琴碼轉(zhuǎn)換成電信號，由輔助教學(xué)裝置對信號進(jìn)行采集處理，回傳給指導(dǎo)教師，以便教師監(jiān)聽指導(dǎo)。系統(tǒng)還可以提供定音、指法單音練習(xí)等功能，還可以按照音樂教材預(yù)置樂句，利用比對功能，判斷初學(xué)者模仿的是否正確，正確進(jìn)級，不正確重來，從而使學(xué)生的學(xué)習(xí)徐徐漸進(jìn)，步步提高，以便于學(xué)生自學(xué)。系統(tǒng)集成的高穩(wěn)定性、高品質(zhì)、高性能的無線模塊又可提供優(yōu)異的無線數(shù)據(jù)傳輸效果。

2.2 仿真微音電子琴碼

仿真微音電子琴碼結(jié)構(gòu)如圖2所示，固定支架可以把仿真微音電子琴碼安裝在相關(guān)的拉弦樂器中取代傳統(tǒng)的拉弦樂琴碼及共振腔。演奏時弦振動帶動弦振膜，改變空氣腔中的聲壓從而激勵電振膜，電振膜振動帶動線圈在磁場中振動產(chǎn)生電信號，利用線圈的電感L再配一合適的電容C和電阻R形成LC諧振回路，可以改變電振膜的固有振動頻率，起到增強(qiáng)或抑制某一段頻率的作用。改變仿真微音電子琴碼材料與結(jié)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)可以仿真板胡琴、二胡琴、墜胡琴、小提琴、大提琴、馬頭琴等的音色。安裝仿真微音電子琴碼的拉弦樂器在結(jié)構(gòu)和外形上保持與傳統(tǒng)拉弦樂器相仿，從而可以取代傳統(tǒng)樂器進(jìn)行學(xué)習(xí)訓(xùn)練。

2.3 輔助教學(xué)裝置