一种琴音偏移记录装置及记录方法与流程

1.本发明涉及钢琴调音技术领域，具体为一种琴音偏移记录装置及记录方法。


背景技术：

2.钢琴是西洋古典音乐中的一种键盘乐器，在当今社会，随着经济的快速发展，越来越多的人开始追求更高雅的精神生活，学习钢琴成为大多数人陶冶情操的首选，因此越来越多家庭选择安排孩子学习一门乐器，而钢琴作为乐器之王，音域相比其他乐器更为宽广，能够培养孩子的综合素养，自然成为很多家长的首选目标。
3.大部分用户家里的钢琴都不会经常调琴，会导致琴的整体音高会越来越低，用户常用音区经常会敲击琴弦会导致对应音区的琴键音高变低更多，这样就会对通过声音识别钢琴音高有一定的影响，为了提高识别效果，在用户弹琴前需要对琴音先做一次预处理，当前钢琴调音技术主要是靠人工调音，当前钢琴调音技术主要是靠人工调音，且对调音人员的要求很高，需要具备很灵敏的钢琴音调识别能力，因为人工调音主要是调音人员依据人耳听到钢琴发音来判断钢琴的音高后进行调节，随着时代的发展，市面上逐渐产生一些对钢琴调音进行调节的装置，但是目前的设备在调音时由于技术的不成熟，因此不能对钢琴音高进行有效的调节，并且由于装置太过单一，无法对不同类别的钢琴进行识别，因此市面上需要一种能够解决不同用户对于不同钢琴的识别的琴音调节装置。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种琴音偏移记录装置及记录方法，以解决上述背景所提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种琴音偏移记录装置，包括钢琴与钢琴凳，所述钢琴的内部设置有音高调节系统，所述钢琴的左端面固定安装有麦克风，所述钢琴的前端面设置有显示器；所述钢琴包括音频输出模块；所述麦克风包括音频收集模块、音频预处理模块；所述音高调节系统包括音频检测模块与音频偏移模块；所述显示器包括触控显示模块。
6.优选的，所述音频输出模块，用于琴键发出的声音；所述音频收集模块，用于储存音频输出模块发出的声音信号并将其发送给音频检测模块；所述音频检测模块，用于检测音频收集模块所获得的音频信号，通过aubio库来识别音频，并对收集音频频率与标准音频频率进行比较；所述音频偏移模块，用于对音频检测模块检测的偏移程度后做出相对应的音频整体偏移；所述音频预处理模块，用于对音频输出模块发出的音频信号进行预加重。所述触控显示模块，用于显示收集音频的频谱信号与标准音频的频谱信号。
7.优选的，所述音频检测模块通过aubio库进行识别，所述aubio库将识别到的收集音频频率和标准音频率进行对比，将检测结果信号发送给音频偏移模块。
8.优选的，所述音频偏移模块包括中央处理单元；所述中央处理单元，通过用户在中音区弹奏的音高偏移程度进行对应的调整；
9.优选的，所述触控显示模块，通过音频检测模块进行音高识别，将分析数据传输至中央处理器单元显示出来，并将分析数据储存至音频存储单元内。
10.优选的，所述音频预处理模块包括噪音中和单元；所述噪音中和单元，用于产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音进行中和处理。
11.本发明还提出了一种琴音偏移记录方法，方法如下：
12.s1：安装好该装置后，用户先弹一下中央c；
13.s2：通过音频输出模块将发出的音频信号输送至音频收集模块，与此同时音频预处理模块对外界声音进行中和处理；
14.s3：音频收集模块将收集的信号发送给音频检测模块；
15.s4：音频检测模块通过aubio库识别收集的音频频率，并将音频频率信号与标准音频频率信号的检测结构发送给音频偏移模块；
16.s5：音频偏移模块根据琴音的偏移程度进行相对应的调节，显示器通过显示模块来显示分析数据。
17.优选的，所述步骤的音频偏移模块通过soundtouch开源库实现，使中央c在偏移后的音频中进入到可识别范围。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
19.1、本发明通过在麦克风内部设置音频收集模块来对发出的声音进行收集，能够接收琴键在中央c发出的声音信号，并通过音频检测模块将声音信号发送到中央处理单元，音频偏移模块根据当前音频的偏移状况进行相对应的调整，从而解决不同用户不同钢琴的识别效果问题；
20.2、本发明通过设置显示器来进一步提高该装置的工作效率，利用触控显示模块来便于用户对琴音音高的偏移状况，通过用户与显示器的交互来提升该装置的便携性；
21.3、本发明通过在音频预处理模块设置噪音中和单元来对外界噪音进行中和处理，进一步提高了音频收集模块的收集效率，也提高了音频检测模块的准确性。
附图说明
22.图1为本发明提出的一种琴音偏移记录装置的结构示意图；
23.图2为本发明提出的一种琴音偏移记录装置内部包括的工作模块图；
24.图3为本发明提出的一种琴音偏移记录装置的工作流程图；
25.图中：1、钢琴；2、钢琴凳；3、麦克风；4、音高调节系统；5、显示器。
具体实施方式
26.下面将结合本发明的实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的实施方式的限制。
28.请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种琴音偏移记录装置，包括钢琴1与钢琴凳2，钢琴1的内部设置有音高调节系统4，钢琴1的左端面固定安装有麦克风3，钢琴1的前端面设置有显示器5；钢琴1包括音频输出模块；麦克风3包括音频收集模块、音频预处理模块；音高调节系统4包括音频检测模块与音频偏移模块。
29.通过设置显示器来进一步提高该装置的工作效率，显示器5包括触控显示模块；触控显示模块，通过音频检测模块进行音高识别，将分析数据传输至中央处理器单元显示出来，并将分析数据储存至音频存储单元内，利用触控显示模块来便于用户对琴音音高的偏移状况，通过用户与显示器的交互来提升该装置的便携性。
30.音频输出模块，用于琴键发出的声音；音频收集模块，用于储存音频输出模块发出的声音信号并将其发送给音频检测模块；音频检测模块，用于检测音频收集模块所获得的音频信号，通过aubio库来识别音频，并对收集音频频率与标准音频频率进行比较；音频偏移模块，用于对音频检测模块检测的偏移程度后做出相对应的音频整体偏移；音频预处理模块，用于对音频输出模块发出的音频信号进行预加重；触控显示模块，用于显示收集音频的频谱信号与标准音频的频谱信号。
31.音频检测模块通过aubio库进行识别，aubio库将识别到的收集音频频率和标准音频率进行对比，将检测结果信号发送给音频偏移模块；音频偏移模块包括中央处理单元；中央处理单元，通过用户在中音区弹奏的音高偏移程度进行对应的调整；本发明通过在麦克风内部设置音频收集模块来对发出的声音进行收集，能够接收琴键在中央c发出的声音信号，并通过音频检测模块将声音信号发送到中央处理单元，音频偏移模块根据当前音频的偏移状况进行相对应的调整，从而解决不同用户不同钢琴的识别效果问题。
32.通过在音频预处理模块设置噪音中和单元来对外界噪音进行中和处理，音频预处理模块包括噪音中和单元；噪音中和单元，用于产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音进行中和处理，进一步提高了音频收集模块的收集效率，也提高了音频检测模块的准确性。
33.一种琴音偏移记录方法，其步骤包括：
34.s1：安装好该装置后，用户先弹一下中央c；
35.s2：通过音频输出模块将发出的音频信号输送至音频收集模块，与此同时音频预处理模块对外界声音进行中和处理；
36.s3：音频收集模块将收集的信号发送给音频检测模块；
37.s4：音频检测模块通过aubio库识别收集的音频频率，并将音频频率信号与标准音频频率信号的检测结构发送给音频偏移模块；
38.s5：若音频偏移模块检测出偏移节，会将目前音频频率发送至中央处理单元进行记录，记录完成后对当前音频频率进行偏移；
39.音频偏移模块根据琴音的偏移程度进行相对应的调节，显示器5通过显示模块来显示分析数据。
40.步骤4的音频偏移模块通过soundtouch开源库实现，使中央c在偏移后的音频中进
入到可识别范围，声音检测模块通过tensorflow深度学习进行识别，能识别到正负30音分之内的偏移，为了保证中央c经过偏移之后能在识别范围之内并且能尽量少做偏移，该模块设置了几个不同范围偏移阈值，对中央c偏移20音分之内不做处理，20-40音分设定的偏移值是中央c偏移值-10，40-70音分是中央c偏移值-15。
41.更近一步地，tensorflow只是用来后续使用的识别，这里做琴音偏移就是为了tensorflow更好的识别，假设中央c偏移了40，tensorflow是识别不了的，但是把音频再偏移回来30，对于标准音来说只偏移了10，从而能够被tensorflow进行识别调整。
42.工作原理：安装好本装置后，用户弹一下中央c，琴键通过音频输出模块将发出的音频信号输送至音频收集模块，音频预处理模块内的噪音中和单元通过与外界噪音相等的反向声波对噪音进行中和处理，处理后的音频信号被发射至音频检测模块，音频检测模块通过aubio库识别收集的音频频率，通过检测中央c的偏移程度来决定对用户弹的琴音做出多大偏移的处理，如果中央c偏移在20音分之内，aubio库判定为标准阈值内，偏移30音分会对用户输入的音频偏移20音分，偏移60音分会对用户输入对的音频整体偏移45音分，显示器5通过显示模块来显示分析数据。
43.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“另一”、“又一”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本发明的实施方式的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
44.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
45.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的远离和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。