钢琴调音软件的设计

论文摘要

由于钢琴的日益普及,钢琴调音的需求也越来越大。一般调音都是专业调音师通过听力来判断钢琴的音准,受生理,心理以及客观环境的影响,难免会出现偏差。为此,本文设计并开发了一款用计算机实现钢琴调音的软件。本文从钢琴音的物理特性和相应的物理学模型入手,分析论证了钢琴调音的基本方法。并从时域和频域两方面系统分析了乐音信号处理的方法,将语音识别技术中的一些算法应用于乐音识别,再结合钢琴调音的特点进行了改进。在基音检测方面,针对钢琴音域比语音宽,使用单一算法在整个频段内进行基音检测不能满足钢琴调音检测精度要求的问题,本文提出了分段式钢琴基音检测的方法:将钢琴的音域分为低频段和高频段,在低频段采用改进的自相关算法,在高频段采用谐波峰值法。实验证明这一方法对整个音域进行检测效果良好,达到钢琴调音检测精度要求。本文所设计的钢琴调音软件实现了钢琴音的精确测量,完全可以满足实际钢琴调音的需要,并且也可以运用于其它弦乐器的调音工作。研究过程中所用到的理论和算法可用于后续其他声音信号识别的研究课题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 钢琴调音的意义
• 1.2 钢琴调音和语音识别的联系
• 1.3 语音识别的发展
• 1.4 钢琴调音的特点
• 1.5 本文的结构
• 第二章 基本乐理常识
• 2.1 声音的本质
• 2.2 基本乐理概念
• 2.3 乐音的物理特性
• 2.3.1 弦的振动模型
• 2.3.2 激励方式
• 2.4 乐音的音乐特性
• 第三章 乐音信号时域分析
• 3.1 乐音信号数字离散化
• 3.2 预处理
• 3.3 短时平均能量和短时平均幅度
• 3.4 短时平均过零率
• 3.5 短时自相关法
• 3.6 短时平均幅度差函数
• 3.7 小结
• 第四章 乐音信号频域分析
• 4.1 短时傅立叶变换
• 4.1.1 短时傅立叶变换的定义和物理意义
• 4.1.2 基于短时傅立叶变换的频谱图及其时频分析率
• 4.1.3 短时傅立叶谱的采样
• 第五章 乐音信号检测
• 5.1 端点检测
• 5.2 音高检测
• 5.2.1 改进的自相关法
• 5.2.2 谐波峰值法
• 5.3 小结
• 第六章 钢琴调音软件系统的设计
• 6.1 基于声卡和Matlab 的声音采集系统
• 6.2 钢琴调音软件系统构架
• 6.3 软件界面介绍
• 6.4 Matlab 如何生成exe 文件
• 第七章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究成果