专利名称：数字式弦音处理电路及其采用该电路的电胡琴的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电子弦乐器，特别是涉及数字式弦音处理电路和含该电路的电胡琴。
背景技术：
胡琴是中国民族音乐体系中最重要的乐器种类之一，其音色独特柔美，演奏技法独特。胡琴的音色特点来自其蟒皮共振结构，但是这种结构也带来一些缺点，噪音比较大，高音曲音量衰减迅速。音色好的高档胡琴对蟒皮、木质和做工的要求极高，因此成本很可观。
针对胡琴这一缺点，人们做过很多的改良尝试。包括结构上、选材上的改变、引入电子线路等方法。现有的电胡琴主要有两种实现方式一是在保持胡琴结构的基础上，引入模拟电子线路，利用电路共振的方法模拟胡琴音色的电胡琴。先将琴弦的振动转换成电信号，经过谐振式音频电路产生胡琴音品，再经电路均衡音量，重新通过扬声器转换成声音振动。这种电胡琴可以改善音质，增加高音区音量，但是谐振式音频电路难以比较满意地在任意音高上模拟胡琴音色。
另一种实现是采用键盘式结构在电子琴等乐器上模拟胡琴的音色，但是由于键盘结构很难准确再现胡琴丰富的演奏手法，因此模拟效果也不理想。
综上所述，现有技术中缺乏一种既保持胡琴的音色特点，又能克服胡琴固有缺点的电子胡琴实现方案。
发明内容
本实用新型解决的技术问题是提供了一种数字式弦音处理电路和使用该电路的电胡琴，既能再现胡琴的音色特点和演奏手法，又能克服胡琴固有音质缺陷。
本实用新型提出了一种数字式弦音处理电路，包括电源模块、时钟脉冲单元、弦音采集模块、音色处理模块和弦音还原模块；所述电源模块为其他模块提供工作电源；所述时钟脉冲单元为电路中的数字器件提供时钟脉冲；所述弦音采集模块将胡琴的振动弦音通过传感器采集，并转换成数字信号；所述音色处理模块将弦音采集模块输出的数字化的弦音信号合成弦琴音色的数字信号；所述弦音还原模块将音色处理模块生成的弦琴音色的数字信号转换成电信号。
所述弦音采集模块包括振动传感器、前置滤波器和模数转换器，振动传感器采集琴弦振动信号，并将其转换成电信号输出到前置滤波器；前置滤波器过滤掉弦琴音频以外的噪声频率，并输出到模数转换器；模数转换器将经滤波的弦振动电信号转换为数字信号。
所述音色处理模块包括处理器单元、只读存储单元、动态随机存储单元；只读存储单元用于保存胡琴的频谱参数和处理器单元需要执行的程序代码；动态随机存储单元用于保存处理器单元处理过程中产生的中间数据；处理器单元用于对接收到的数字化弦音信号进行频谱分析，并根据频谱参数合成弦琴音色的数字信号。
所述音色处理模块还包括一个存储胡琴种类、回声效果选择、弦琴群音色选择中的一个或多个数据信息的可擦写存储单元，处理器单元根据可擦写存储单元中的设置信息合成特殊弦琴音色的数字信号。
所述弦音还原模块包括数模转换器和后置滤波器，数模转换器将接收到的弦琴音色的数字信号转换成模拟信号，输出到后置滤波器中过滤杂波信号噪声。
所述弦音还原模块还包括功率放大器和扬声器，功率放大器对经后置滤波器滤波后的模拟信号进行放大，并通过扬声器输出。
所述弦音还原模块还包括输出接口适配单元，输出接口适配单元用于将经率比后的模拟信号输出到音频插口或MIDI插口。
所述电路还包括一个复位电路，用于强制音色处理模块恢复工作。
所述电路还包括人机界面模块，用于将用户设定的音色种类信息、音量信息、回音效果信息、弦琴群音色效果信息中的一个或多个数据写入可擦写存储单元。
本实用新型还提出了一种电胡琴，除了包括琴杆、琴轴、琴弦、琴马、琴筒、琴托、琴弓外，还包括上述的弦音处理电路，弦音处理电路置于琴体中，不再使用蟒皮共振结构。
本实用新型由于抛弃普通胡琴的蟒皮共振原理，采用振动传感器采集直接感知琴弦的振动，可以改善音质，并增加高音区音量，而且实现在任意音高上模拟弦琴音色。
图1是本实用新型数字弦音处理电路原理图；图2是采用本实用新型数字弦音处理电路实施例的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型数字弦音处理电路包括电源模块11、时钟脉冲单元12、弦音采集模块13、音色处理模块14和弦音还原模块15。电源模块11为其他模块提供工作电源；时钟脉冲单元12为电路中的数字器件提供时钟脉冲；弦音采集模块13将弦音通过传感器采集，并转换成数字信号；音色处理模块14将弦音采集模块输出的数字化的弦音信号合成弦琴音色的数字信号；弦音还原模块15将音色处理模块14生成的弦琴音色的数字信号转换成电信号。本实用新型通过传感器采集弦音，而且在音色处理模块14中将其还原成弦琴音色的信号，这样处理可以改善音质，并增加高音区音量，而且实现在任意音高上模拟弦琴音色。
如图2所示实施例的电路实现原理，电路包括电源模块11、时钟脉冲单元12、弦音采集模块13、音色处理模块14和弦音还原模块15。
弦音采集模块13包括振动传感器21、前置滤波器22和模数转换器23，振动传感器21采集琴弦振动信号，并将其转换成电信号输出到前置滤波器22；前置滤波器22过滤掉弦琴音频以外的噪声频率，并输出到模数转换器23；模数转换器23将经滤波的弦振动电信号转换为数字信号。
音色处理模块14包括处理器单元25、只读存储单元24、动态随机存储单元26；只读存储单元24用于保存弦琴的频谱参数和处理器单元25需要执行的程序代码；动态随机存储单元26用于保存处理器单元处理过程中产生的中间数据；处理器单元25用于对接收到的数字化弦音信号进行频谱分析，并根据频谱参数合成弦琴音色的数字信号。
音色处理模块14还包括一个存储胡琴种类、回声效果选择、弦琴群音色选择中的一个或多个数据信息的可擦写存储单元，处理器单元14根据可擦写存储单元中的设置信息合成特殊弦琴音色的数字信号。
弦音还原模块15包括数模转换器27和后置滤波器28，数模转换器27将接收到的弦琴音色的数字信号转换成模拟信号，输出到后置滤波器28中过滤杂波信号噪声。
弦音还原模块15还包括功率放大器29和扬声器30，功率放大器29对经后置滤波器28滤波后的模拟信号进行放大，并通过扬声器30输出。
音还原模块15还包括输出接口适配单元31，输出接口适配单元31用于将经滤波后的模拟信号输出到音频插口或MIDI插口。
复位电路32，用于强制音色处理模块14恢复工作。
人机界面模块33，用于将用户设定的音色种类信息、音量信息、回音效果信息、弦琴群音色效果信息中的一个或多个数据写入可擦写存储单元。
可以将图2所示的电路放在数字式电子胡琴的琴体内，胡琴中包括包括琴杆、琴轴、琴弦、琴马、琴筒、琴托、琴弓，但抛弃了普通胡琴的蟒皮共振原理，采用振动传感器21采集直接感知琴弦的振动，转换为输入电信号，信号经前置滤波后，进入模数转换器23，成为数字信号。
数字信号进入处理器单元25，在处理器单元25中1)对数字信号进行频谱分析，判断出演奏者演奏的音高，即琴弦振动的基波信号。同时分析出演奏者演奏技法，如泛音、各种弓法。
2)根据演奏者设定的乐器种类，和演奏技法从只读存储单元24中读出乐器对应的频谱表，计算整个音频频谱上各个频率的振幅。并进行线性叠加，成为全频段信号。
3)如果演奏者设定添加胡琴群效果，在处理器中根据设定的胡琴数量，计算合成胡琴群的全频段信号。
4)如果演奏者设定添加回音效果，在处理器中，合成添加了回音效果后的全频段信号。
处理器单元25输出合成后的数字信号，经过数模转换器27产生合成后模拟信号。模拟信号经过滤波、放大后，驱动扬声器30发声，形成胡琴声音。数字信号或者模拟信号也可通过其他输出，如耳机或MID插口，将合成后信号传送给接听者或者计算机等外部设备。
上述具体实施方式
以较佳实施例对本实用新型进行了说明，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本实用新型范围的限制。同样，根据本实用新型的技术方案及其较佳实施例的描述，可以做出各种可能的等同改变或替换，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型权利要求的保护范围。
权利要求1.一种数字式弦音处理电路，其特征在于，所述电路包括电源模块、时钟脉冲单元、弦音采集模块、音色处理模块和弦音还原模块；所述电源模块为其他模块提供工作电源；所述时钟脉冲单元为电路中的数字器件提供时钟脉冲；所述弦音采集模块将弦琴的振动弦音通过传感器采集，并转换成数字信号；所述音色处理模块将弦音采集模块输出的数字化的弦音信号合成弦琴音色的数字信号；所述弦音还原模块将音色处理模块生成的弦琴音色的数字信号转换成电信号。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述弦音采集模块包括振动传感器、前置滤波器和模数转换器，振动传感器采集琴弦振动信号，并将其转换成电信号输出到前置滤波器；前置滤波器过滤掉弦琴音频以外的噪声频率，并输出到模数转换器；模数转换器将经滤波的弦振动电信号转换为数字信号。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述音色处理模块包括处理器单元、只读存储单元、动态随机存储单元；只读存储单元用于保存弦琴的频谱参数和处理器单元需要执行的程序代码；动态随机存储单元用于保存处理器单元处理过程中产生的中间数据；处理器单元用于对接收到的数字化弦音信号进行频谱分析，并根据频谱参数合成弦琴音色的数字信号。
4.如权利要求3所述的电路，其特征在于，所述音色处理模块还包括一个存储弦琴种类、回声效果选择、弦琴群音色选择中的一个或多个数据信息的可擦写存储单元，处理器单元根据可擦写存储单元中的设置信息合成特殊弦琴音色的数字信号。
5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述弦音还原模块包括数模转换器和后置滤波器，数模转换器将接收到的弦琴音色的数字信号转换成模拟信号，输出到后置滤波器中过滤杂波信号噪声。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述弦音还原模块还包括功率放大器和扬声器，功率放大器对经后置滤波器滤波后的模拟信号进行放大，并通过扬声器输出。
7.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述弦音还原模块还包括输出接口适配单元，输出接口适配单元用于将经滤波后的模拟信号输出到音频插口或MIDI插口。
8.如权利要求1、2、3、5任一所述的电路，其特征在于，所述电路还包括一个复位电路，用于强制音色处理模块恢复工作。
9.如权利要求1、2、3、5任一所述的电路，其特征在于，所述电路还包括人机界面模块，用于将用户设定的音色种类信息、音量信息、回音效果信息、弦琴群音色效果信息中的一个或多个数据写入可擦写存储单元。
10.一种采用如权利要求1-9任一所述弦音处理电路的电胡琴，包括琴杆、琴轴、琴弦、琴马、琴筒、琴托、琴弓，其特征在于，还包括所述的弦音处理电路，所述的弦音处理电路置于琴体中。
专利摘要本实用新型公开了一种数字式弦音处理电路，包括电源模块、时钟脉冲单元、弦音采集模块、音色处理模块和弦音还原模块。还公开了一种包括数字弦音处理电路的电胡琴，将弦音处理电路置于琴体中，不再使用蟒皮共振结构。本实用新型由于抛弃普通胡琴的蟒皮共振原理，采用振动传感器采集直接感知琴弦的振动，可以改善音质，并增加高音区音量，而且实现在任意音高上模拟弦琴音色。
文档编号G10H1/02GK2932557SQ20062012207
公开日2007年8月8日 申请日期2006年7月4日 优先权日2006年7月4日
发明者张大勇 申请人:张大勇