仿真微音電子琴碼拉弦樂教學系統的研究

1 引言

在初學者用傳統拉弦樂器練習演奏時，難免會發出較大且難聽的聲音，事實上，即使演奏水平達到一定程度也會產生噪聲污染。特別是樂器教學，當多個學生在一起練習時，產生的聲音既會相互干擾，也會干擾鄰近教室的教學。初學者在沒有教師手把手指導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模式，教學效率低下，學習成本較高。傳統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時的噪音污染、降低初學者的學習難度、提高教學效率和舞臺表演效果。

利用機械振動、共振及LC諧振原理設計的仿真微音電子琴碼，是一個封閉的柱體，對外界發出的聲音很小，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構，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換成電信號輸入到微處理器中，由微處理器進行鑒頻，與教學軟件中預制的標準信號進行比較分析，從而給出比較結果并為練習者予以提示指導。系統還集合了無線傳輸模塊、集體授課組網接口等。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，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 系統總體構成及基本原理

2.1 系統總體結構

系統由仿真微音電子琴碼、教學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個與學生人數對應的按鈕開關，分別控制學生輔助教學裝置的連接，教師可以監聽某一學生的演奏或指導學生練習。n個按鈕開關對應n個學生終端接口，教師需要監聽和指導哪個學生，就按哪個按鈕開關，教師的聲音通過話筒轉換成電信號，經放大后傳給那個學生，學生演奏的信號通過仿真微音琴碼轉換成電信號，由輔助教學裝置對信號進行采集處理，回傳給指導教師，以便教師監聽指導。系統還可以提供定音、指法單音練習等功能，還可以按照音樂教材預置樂句，利用比對功能，判斷初學者模仿的是否正確，正確進級，不正確重來，從而使學生的學習徐徐漸進，步步提高，以便于學生自學。系統集成的高穩定性、高品質、高性能的無線模塊又可提供優異的無線數據傳輸效果。

2.2 仿真微音電子琴碼

仿真微音電子琴碼結構如圖2所示，固定支架可以把仿真微音電子琴碼安裝在相關的拉弦樂器中取代傳統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構的相關參數可以仿真板胡琴、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構和外形上保持與傳統拉弦樂器相仿，從而可以取代傳統樂器進行學習訓練。

2.3 輔助教學裝置