重現(xiàn)弦樂器的聲音的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于重現(xiàn)具有打擊弦的音錘的弦樂器的聲音的系統(tǒng)(1)。所述系統(tǒng)包括：與每個(gè)音錘連接的速度檢測(cè)部件，用于檢測(cè)弦上的打擊速度；多個(gè)音符模塊，在輸入端接收代表音錘速度的信號(hào)并產(chǎn)生代表弦振動(dòng)的全局泛音分量的力信號(hào)(Ftot)；以及音板-樂器主體模塊(700)，用于在輸入端接收來自每個(gè)音符模塊的全局泛音分量的所述力信號(hào)(Ftot)并產(chǎn)生兩個(gè)電信號(hào)(左、右)，用于驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電聲轉(zhuǎn)換器，用于聲音發(fā)射。
【專利說明】重現(xiàn)弦樂器的聲音的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本工業(yè)發(fā)明的專利申請(qǐng)涉及一種系統(tǒng)，用于重現(xiàn)弦樂器特別是鋼琴的聲音，其通過對(duì)振動(dòng)分量或泛音的建模和數(shù)字合成來實(shí)現(xiàn)，振動(dòng)分量或泛音是由于樂器的弦和其他弦一起被強(qiáng)迫的弦的激勵(lì)產(chǎn)生，正如鋼琴弦的情況。

【背景技術(shù)】
[0002]在對(duì)樂器的聲音進(jìn)行數(shù)字合成中使用的最普遍的方法是在合成器的存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)從真實(shí)樂器采樣來的聲音的樣本。這些樣本在存儲(chǔ)之前能夠被預(yù)先處理，并且能夠連續(xù)地實(shí)時(shí)重現(xiàn)，在合成期間，添加使它們符合演奏者要求的目標(biāo)的后處理。所述處理在不同程度上通過專用的計(jì)算資源對(duì)記錄的聲音進(jìn)行修改，因此允許在存儲(chǔ)之前進(jìn)行按比例處理。隨著計(jì)算資源的增加，樣本能夠以波表的格式進(jìn)行簡(jiǎn)化或者根據(jù)整波技術(shù)進(jìn)一步將樣本簡(jiǎn)化為存儲(chǔ)器中的少量數(shù)據(jù)。
[0003]替換樣本的使用的方法通過物理模型準(zhǔn)備將樂器的聲音進(jìn)行完全地合成。通過模擬樂器的特定組件的力度，當(dāng)一個(gè)通常被識(shí)別為“激勵(lì)器”的組件對(duì)被識(shí)別為“諧振器”的剩余部分進(jìn)行施壓時(shí)，這些模型模仿在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的情況。在鋼琴的情況下，基于數(shù)字波導(dǎo)的錘弦模型的使用是已知的，其能夠重現(xiàn)從音錘在弦上的沖擊速度的信息開始在琴橋處的弦的動(dòng)作，然后，通過在弦模型下不具備反饋效應(yīng)音板的一個(gè)模型的離散時(shí)間實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的動(dòng)作信號(hào)進(jìn)行處理(參見2003年Bank等人的歐洲信號(hào)處理協(xié)會(huì)EURASIP的應(yīng)用信號(hào)處理期刊，第 2003 卷，941-952 頁(Bank et al., EURASIP journal on Applied Signal Processing, vol.2003, pp.941-952，2003))。
[0004]在上述兩種方法之間的是使用物理模型一類的方法，其中，通過在模型中注入一個(gè)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)激勵(lì)，該信號(hào)是演奏者施加的力量的間接函數(shù)。參考鋼琴，已知的模型是通過音錘-音板-樂器主體組件激勵(lì)的數(shù)字波導(dǎo)模型(如Smith的美國專利第5，777，255號(hào)的轉(zhuǎn)換合成)以及通過弦-音板組件的有限元件所告知的阻尼正弦分量的附加合成模型，通過對(duì)鋼琴直接進(jìn)行測(cè)量得到的信號(hào)進(jìn)行激勵(lì)，即從和前面段落(參見Guillaume，美國專利第7，915，515B2號(hào))描述的模型相類似的物理模型所進(jìn)行的模擬仿真得到的信號(hào)。
[0005]前面提到的現(xiàn)有技術(shù)，關(guān)于鋼琴模擬仿真的描述，并沒有提供通過數(shù)字設(shè)備實(shí)現(xiàn)的方法，其中弦(諧振器)的可調(diào)節(jié)模型根據(jù)演奏者按壓琴鍵的力量，通過音錘模型(激勵(lì)器)進(jìn)行施壓，從而產(chǎn)生聲音，然后該聲音考慮到在之前產(chǎn)生的聲音上的音板-樂器主體的動(dòng)作被送到后處理步驟基礎(chǔ)。這種方法的理論基礎(chǔ)通過文獻(xiàn)(參考Baldzs Bank, StefanoZambon 和 Federico Fontana 的 IEEE Transact1ns on Aud1, Speech and LanguageProcessing, 2010年5月第4號(hào)，第18卷,第809-821頁)可知:特別地，相同的理論能夠保證標(biāo)準(zhǔn)88鍵鋼琴的弦產(chǎn)生的所有部分的表現(xiàn)，以及源自弦的縱向動(dòng)作的振動(dòng)分量。
[0006]EP 2 261 891公開了用于合成音色信號(hào)的方法以及用于產(chǎn)生音色信號(hào)的系統(tǒng)，特別是電子鋼琴。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的主要目的是消除現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并實(shí)現(xiàn)基于音錘、弦和音板-樂器主體模型相互連接的系統(tǒng)，通過在不同演奏條件下樂器的所有振動(dòng)的泛音和瞬間縱向分量的表現(xiàn)來合成數(shù)字的鋼琴聲音。
[0008]另外的目的是在聲音真實(shí)方面盡可能準(zhǔn)確地以及在計(jì)算成本方面盡可能有效率地提供音錘、弦和音板-樂器主體模型的實(shí)現(xiàn)。
[0009]再一個(gè)目的是提供音錘和弦模型的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)音錘和弦被調(diào)整時(shí)，允許模仿樂器類似于在真實(shí)的樂器中發(fā)生的那樣的精細(xì)調(diào)音。
[0010]本發(fā)明基于大量文獻(xiàn)中熟知的特定的假設(shè)，在這些大量文獻(xiàn)中對(duì)依賴于樂器的機(jī)械特性以及在不同演奏條件下的操作的鋼琴聲音的可測(cè)量特征進(jìn)行量化?；谶@些假設(shè)，使用能夠用于設(shè)置操作參數(shù)的相同文獻(xiàn)提出的量化結(jié)果，本發(fā)明提供用于建模:
[0011]a.音錘力的力度，其根據(jù)彈奏各個(gè)琴鍵時(shí)產(chǎn)生的速率而變化；
[0012]b.可聞的振動(dòng)分量，其依賴于上述力是如何在被擊打的弦上以及在其余的弦上通過沿著弦的動(dòng)作傳遞而進(jìn)行傳播；
[0013]c.振動(dòng)分量的可變衰減，其為了重現(xiàn)所謂的樂器的泛音分量的雙衰減的現(xiàn)象；
[0014]d.演奏者對(duì)音符的衰減時(shí)間的控制，通過釋放相應(yīng)的琴鍵和逐漸地使用右踏板(在此定義為“共振踏板”)進(jìn)行；
[0015]e.在此定義為“初級(jí)的”分量的合成，由通過音錘直接激勵(lì)的弦的泛音振動(dòng)分量(在此定義為“線性的”)以及由通過音錘直接激勵(lì)的弦的張力調(diào)制的振動(dòng)分量(在此定義為“二次式的”)進(jìn)行；
[0016]f.由通過音錘直接激勵(lì)的沿著弦傳播的縱向波而進(jìn)行在此定義為“縱向的”振動(dòng)分量的合成；
[0017]g.在此定義為“中級(jí)的”的振動(dòng)分量的合成，其通過音錘直接激勵(lì)，與初級(jí)振動(dòng)分量、在通過音錘激勵(lì)的弦的泛音分量包絡(luò)中的最初拍動(dòng)以及基于沿著弦傳播的機(jī)械能被其他弦激勵(lì)的另外的共振相干涉；
[0018]h.由于所謂的雙重尺度，在此定義為“雙重”的振動(dòng)分量合成，額外豐富了樂器的共振；
[0019]1.全局處理效果，由音板-樂器主體組件通過弦對(duì)應(yīng)于弦和音板之間在琴橋上的多個(gè)相互作用點(diǎn)產(chǎn)生的泛音振動(dòng)分量得到；
[0020]j.作為兩個(gè)不同信號(hào)的結(jié)果，來自音板-樂器主體組件的聲音通過標(biāo)準(zhǔn)音頻設(shè)備，例如揚(yáng)聲器或立體聲耳機(jī)，是可重現(xiàn)的。
[0021]本發(fā)明的系統(tǒng)具有兩個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn):
[0022]i)通過使用相應(yīng)的數(shù)字共振濾波器，能夠獨(dú)立地實(shí)現(xiàn)每個(gè)泛音分量，因此避免了屬于以預(yù)定的一系列泛音的方式的任何的約束，該預(yù)定的一系列泛音作為基于以任何方式激勵(lì)的數(shù)字波導(dǎo)的方法所需求的。換句話說，就如本發(fā)明提出的方法那樣，基于數(shù)字共振濾波器的弦的可調(diào)節(jié)模型的應(yīng)用克服了對(duì)每個(gè)弦相關(guān)聯(lián)的一系列的泛音的定義上的缺少靈活性的缺陷，該缺陷是基于數(shù)字波導(dǎo)的方法所特有的。反之亦然，這樣的靈活性轉(zhuǎn)化為在不承受技術(shù)固有的任意約束的情況下對(duì)數(shù)字樂器進(jìn)行調(diào)整的可能性。
[0023]ii)相同的濾波器可以同時(shí)參考屬于直接被激勵(lì)的弦的泛音和屬于從其他弦傳遞過來的能量所激勵(lì)的弦的泛音，因此也勝過了基于由樂器全局產(chǎn)生的阻尼正弦分量的直接激勵(lì)的模型。鑒于上面所述的內(nèi)容，基于數(shù)字共振濾波器的模型能夠重現(xiàn)弦之間的能量傳遞力度。這樣的一個(gè)模型優(yōu)于基于附加合成的方法，該方法中弦之間的能量傳遞沒有被動(dòng)態(tài)地重現(xiàn)，且必須在模型里預(yù)先描述。這就導(dǎo)致對(duì)于每個(gè)被音錘直接激勵(lì)的泛音需要預(yù)先定義與通過從直接激勵(lì)的泛音傳遞過來的能量激勵(lì)的泛音一樣多的阻尼正弦分量，其結(jié)果是為了實(shí)現(xiàn)通過使用共振濾波器來重現(xiàn)弦的能量力度所要求的準(zhǔn)確度，帶來附加合成存儲(chǔ)空間尺度的巨大增長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]參考所附的附圖來繼續(xù)更好地理解對(duì)本發(fā)明的系統(tǒng)的描述，其中:
[0025]圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于合成弦樂器特別是鋼琴的系統(tǒng)的整體框圖；
[0026]圖2為詳細(xì)描述圖1的模型的框圖，其所示為實(shí)現(xiàn)激勵(lì)鋼琴琴鍵的弦的音錘，產(chǎn)生了一般(第K個(gè))音符；
[0027]圖3為詳細(xì)描述圖1的模型的框圖，其所示為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生鋼琴第K個(gè)音符的弦的初級(jí)振動(dòng)分量的合成以及相同音符的弦的縱向振動(dòng)分量的合成；
[0028]圖4為詳細(xì)描述圖1的模型的框圖，其所示為實(shí)現(xiàn)通過彈奏鋼琴的第K個(gè)音符產(chǎn)生的中級(jí)振動(dòng)分量和合成；
[0029]圖5為詳細(xì)描述圖1的模型的框圖，其所示為實(shí)現(xiàn)通過彈奏鋼琴的第K個(gè)音符產(chǎn)生的雙重振動(dòng)分量的合成；
[0030]圖6為詳細(xì)描述圖3的模型的框圖，其所示為對(duì)鋼琴的第K個(gè)音符的弦的初級(jí)振動(dòng)分量進(jìn)行合成；
[0031]圖7為詳細(xì)描述圖3的模型的框圖，其所示為對(duì)鋼琴的第K個(gè)音符的弦的縱向振動(dòng)分量進(jìn)行合成；
[0032]圖8為詳細(xì)描述圖1的模型的框圖，其所示為通過音板-鋼琴主體實(shí)現(xiàn)整體來自弦的振動(dòng)分量的處理；
[0033]圖9為闡述本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的每個(gè)諧振器的實(shí)現(xiàn)的框圖；
[0034]圖10為直角坐標(biāo)曲線圖，其描述了單獨(dú)泛音分量的音量包絡(luò)隨時(shí)間的演變，其依賴于表現(xiàn)為雙衰減的諧振器、琴鍵釋放以及鋼琴的共振踏板可能的動(dòng)作的衰減時(shí)間參數(shù)值。

【具體實(shí)施方式】
[0035]參考圖1，其公開了本發(fā)明的系統(tǒng)，通常用標(biāo)號(hào)⑴表示。
[0036]系統(tǒng)(I)包括N個(gè)音符模型，這與樂器的琴鍵的數(shù)量相同。如果弦樂器是鋼琴，例如，那么音符模型的數(shù)量N為88，就如同設(shè)有88個(gè)擊打弦的音錘的標(biāo)準(zhǔn)88鍵鋼琴。
[0037]每個(gè)音符模型包括音錘模塊(100)、初級(jí)諧振器和縱向動(dòng)作模塊(200)、中級(jí)諧振器模塊(300)以及雙重諧振器模塊(400)。
[0038]在鍵盤上被演奏的每個(gè)琴鍵的音錘的沖擊速度的信息被立即送往對(duì)應(yīng)的音錘模塊(100)。在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字鋼琴的鍵盤中，這樣的信息通常通過測(cè)量在兩個(gè)預(yù)訂的點(diǎn)之間的琴槌的飛躍時(shí)間而被檢測(cè)到，它們中的一個(gè)被立即設(shè)置于相應(yīng)的弦的沖擊點(diǎn)附近。
[0039]參考圖2，產(chǎn)生第K個(gè)音符的音錘的沖擊速度的信息能夠從音錘模型(100)中立即產(chǎn)生一個(gè)力信號(hào)。這個(gè)力信號(hào)被通過下述方式進(jìn)行初始渲染:
[0040]a)持續(xù)的信號(hào)發(fā)生器(110)，其產(chǎn)生力信號(hào)(ff)，該力信號(hào)重現(xiàn)力隨著時(shí)間的演變，該力為通過當(dāng)彈奏--( “最強(qiáng)”)力度時(shí)在琴鍵的弦上的音錘所激勵(lì)產(chǎn)生；
[0041]b)脈沖信號(hào)發(fā)生器(180)，其產(chǎn)生在此被定義為“諧振脈沖”的信號(hào)(Imp)，該信號(hào)重現(xiàn)在彈奏--力度時(shí)音錘傳遞到所有弦的力隨時(shí)間的演變。
[0042]如在現(xiàn)有技術(shù)已知的那樣，力信號(hào)(ff)能夠通過對(duì)真實(shí)的樂器進(jìn)行的測(cè)量來確定，或者通過對(duì)基于物理的聲音模型的模擬來確定，該基于物理的聲音模型能夠模擬在不同彈奏條件下的鋼琴的音錘_弦系統(tǒng)，包括ff力度(參考Baldzs Bank, Stefano Zambon和Federico Fontana 的 IEEE Transact1ns on Aud1, Speech and Language Processing,2010年5月第4號(hào)，第18卷，第809-821頁)。
[0043]而通過使用能夠?qū)⒑吐暡糠謴囊舴葑嗨查g解相關(guān)，諧振脈沖(Imp)能夠以一種已知的方式作為從相同的測(cè)量或模擬的剩余信號(hào)而獲得。
[0044]通過單獨(dú)的增益模塊(120，130)，力信號(hào)(ff)被分成具有互補(bǔ)振幅的兩部分。第一增益模塊(120)具有包括在I和O之間的增益(g)，而第二增益模塊(130)具有增益(Ι-g)。兩個(gè)增益(120，130)的目的是在改變與琴鍵鏈接的音錘的沖擊速度的時(shí)候權(quán)衡具有不同的截止頻率的兩個(gè)低通濾波器(140，160)的作用。第一低通濾波器(140)具有6dB的斜率并且被安裝在第二增益模塊(130)的下游。第二低通濾波器(160)具有18dB的斜率并且被安裝在加法器(150)的下游，該加法器計(jì)算從第一增益模塊(120)的輸出到第一低通濾波器(140)的輸出的和。
[0045]增益模塊(120，130)能夠根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)處理技術(shù)為:通過與速度成比例地在O到I的范圍內(nèi)控制增益g，并通過在第二濾波器(160)下游的加法器(150)對(duì)各個(gè)權(quán)衡的分支的輸出進(jìn)行相加，在用于無效速度和增益的坡度6+18=24dB下獲得等效的低通效果，因?yàn)樵诹π盘?hào)(110)中的一系列濾波器(140)和(160)的作用。
[0046]反之，對(duì)于接近I的g值，將會(huì)獲得具有ISdB斜率的低通濾波效果，這是由于只有第二濾波器(160)的作用，而第一濾波器(140)不再被足夠?qū)挼妮斎胨伻搿?br> [0047]實(shí)際上，這樣的系統(tǒng)逐漸地增加兩個(gè)濾波器(140，160)的截止頻率，當(dāng)增加增益g時(shí):以這樣的方式，由于第一濾波器(140)，低通效果與輸入到濾波器的信號(hào)的振幅一起漸漸地衰減，而同樣地，由于第二濾波器(160)，低通效果根據(jù)上下文直接輸入第二濾波器
(160)的力信號(hào)(ff)的振幅的成比例的增長而衰減。
[0048]這種對(duì)于增益g以及同時(shí)對(duì)于濾波器(140)和(160)的截止頻率的控制的全局效果是根據(jù)通過彈奏者激勵(lì)的在不同的音錘速度下的力信號(hào)(--)的波譜的斜率進(jìn)行優(yōu)化。信號(hào)的全局調(diào)節(jié)通過安裝在第二濾波器(160)下游的第三增益模塊(170)進(jìn)行操作。通過第三增益模塊(170)產(chǎn)生一個(gè)力信號(hào)Fh。第三增益模塊(170)是音錘的沖擊速度的一個(gè)函數(shù)。這也優(yōu)化了從音錘模塊(100)輸出的力信號(hào)Fh的振幅。
[0049]與力信號(hào)(ff)并行，諧振脈沖(Imp)受制于與第一低通濾波器(140)同源的第三低通濾波器(185)的作用，并且相繼地受制于與第三增益模塊(170)同源的第四增益模塊(190)的動(dòng)作。第四增益模塊(190)產(chǎn)生諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)，作為音錘的沖擊速度的函數(shù)。
[0050]第三濾波器(185)和第四增益模塊(190)均通過音錘的沖擊速度控制，就如同它們各自的等價(jià)物(140)和(170)。第三濾波器(185)和第四增益模塊(190)的存在允許同時(shí)分別減少諧振和控制諧振脈沖(180)的振幅。這樣，就獲得了作為音錘的沖擊速度的函數(shù)的諧振脈沖信號(hào)(Fh，J的演變。
[0051]參考圖1和圖3，從音錘模塊(100)輸出的力信號(hào)(Fh)被送到初級(jí)和縱向諧振器模塊(200)中，實(shí)現(xiàn)初級(jí)和縱向第K個(gè)音符的振動(dòng)分量的合成。
[0052]如圖3所示，模塊(200)包括初級(jí)諧振器模塊(210)和縱向諧振器模塊(270)。力信號(hào)(Fh)進(jìn)入到初級(jí)諧振器模塊(210)中，產(chǎn)生包括相對(duì)于線性分量信息的信號(hào)(FpJ以及包含相對(duì)于二次分量信息的信號(hào)(Ftiuad)15
[0053]二次分量的信號(hào)(Fquad)通過第一增益模塊(250)調(diào)節(jié)。然后，兩個(gè)信號(hào)通過加法器(255)相加，并且獲得的信號(hào)通過第二增益模塊(260)再次被調(diào)節(jié)，在輸出端該第二增益模塊獲得初級(jí)分量信號(hào)(FpHm+(luad)。
[0054]置于本系統(tǒng)的四分之一樣本頻率之上的波譜分量通過低通濾波器(230)從力信號(hào)(Fh)中移除。正如從數(shù)字信號(hào)處理理論中知道的那樣，超過低通濾波器(230)的信號(hào)能夠通過乘法器(235)被平方，而不會(huì)招致已知的頻率混疊現(xiàn)象。被平方的信號(hào)通過高通濾波器(240)被過濾，使得截止頻率被設(shè)置低于第K個(gè)音符的基礎(chǔ)縱向頻率，從而以這種方式獲得激勵(lì)信號(hào)(Fexe)。此外，通過濾波器(240)從乘法器(235)輸出的信號(hào)的連續(xù)分量已經(jīng)被移除，激勵(lì)信號(hào)(FraJ符合饋入合成縱向振動(dòng)分量的縱向諧振器(270)的條件。縱向諧振器(270)產(chǎn)生縱向分量信號(hào)(Flmg)，該縱向分量信號(hào)包括第K個(gè)音符的縱向振動(dòng)分量。
[0055]參考圖9，作為從數(shù)字濾波器分別輸入和輸出的兩個(gè)信號(hào)X (η)和y (η)，該數(shù)字濾波器在系統(tǒng)的給定的樣本頻率Fs下進(jìn)行操作，在本發(fā)明的系統(tǒng)中使用的每個(gè)諧振濾波器服從由離散時(shí)間信號(hào)處理理論所知的信號(hào)輸入/輸出關(guān)系:y(n) = b0x(n) -aiy(n_ I)-a2y(n - 2)，其中Iv B1和a2為系數(shù)，其完全描述了根據(jù)如下關(guān)系的從第K個(gè)諧振濾波器輸出的信號(hào)的增益參數(shù)Ak、諧振頻率fk和衰減時(shí)間Tk:
[0056]b0 = Ak exp (-1/ (FsTk)) sin (2TTfk/Fs)
[0057]a! = -2exp (-1/ (FsTk)) cos (2TTfk/Fs)
[0058]a2 = exp (—2/ (FsTk))
[0059]所述輸入/輸出關(guān)系通過圖9中描述的濾波器實(shí)現(xiàn)，其中使用符號(hào)z—1標(biāo)識(shí)的模塊代表存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元能夠?qū)⑿盘?hào)樣本接收并保留與1/FS相等的時(shí)間，使其在各個(gè)輸出能夠用于處理，該處理發(fā)生在本系統(tǒng)的下面的對(duì)應(yīng)的采樣間隔。
[0060]本發(fā)明的系統(tǒng)使用例如上面所描述的諧振濾波器，以動(dòng)態(tài)地改變被模擬的樂器的每個(gè)泛音振動(dòng)分量的衰減并進(jìn)一步地通過音錘對(duì)相應(yīng)弦的激勵(lì)來控制衰減時(shí)間參數(shù)Tk。對(duì)于每個(gè)泛音振動(dòng)分量，衰減動(dòng)力通過對(duì)各個(gè)諧振濾波器交替選擇Tk’、Tk”和Tk”’三個(gè)值來進(jìn)行控制，其在設(shè)計(jì)階段基于真實(shí)的鋼琴中的泛音分量的衰減測(cè)量的數(shù)據(jù)就得以預(yù)定義。
[0061]參考圖10中描述的一般泛音分量(在此定義為“第K個(gè)”)的時(shí)間/振幅包絡(luò)圖，可以注意到，在第K個(gè)諧振器操作的一個(gè)給定的時(shí)刻，通過將衰減時(shí)間的值Tk’適當(dāng)?shù)刈兓絋k”，能夠有效地模擬屬于相應(yīng)的音錘激勵(lì)的弦的泛音的雙衰減。而且，當(dāng)改變值Tk”’時(shí)，能夠準(zhǔn)確地模擬從琴鍵被釋放的時(shí)刻直到振動(dòng)完全停止相同的泛音的減幅。
[0062]此外，圖10描述了當(dāng)相應(yīng)弦上的琴鍵沒有被按下時(shí)，鋼琴的共振踏板的不同級(jí)別對(duì)第K個(gè)泛音分量的振幅包絡(luò)的影響。在踏板上沒有壓力時(shí)，如上所述，衰減跟隨與值Tk”’相等的衰減時(shí)間。當(dāng)增加踏板的壓力時(shí)，沒有被按下的琴鍵的衰減時(shí)間向值Tk”移動(dòng)。因?yàn)楣舱裉ぐ逋瑫r(shí)作用在樂器的所有弦上，在共振踏板上的最大壓力限制下，泛音分量的衰減等于彈奏者保持樂器的所有琴鍵被壓下發(fā)生的衰減。這樣，通過權(quán)衡共振踏板，演奏者能夠在任意時(shí)間為對(duì)應(yīng)于沒有被按壓的琴鍵的弦選擇每個(gè)按比例關(guān)聯(lián)的泛音分量的衰減時(shí)間值，該泛音包括在對(duì)應(yīng)的最小和最大衰減值(分別地，圖10中描述的第K個(gè)泛音Tk”’和Tk”)之間。
[0063]圖4詳細(xì)地描述中級(jí)諧振器模塊(300)，其包括中級(jí)諧振濾波器組(360)，用于將彈奏第K個(gè)音符時(shí)產(chǎn)生的中級(jí)振動(dòng)分量進(jìn)行合成。組中的每個(gè)中級(jí)諧振濾波器(360)以相應(yīng)的諧振的參數(shù)被適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)置，接收力信號(hào)Fh，該力信號(hào)還被送至初級(jí)(210)和縱向
(270)諧振器。
[0064]力信號(hào)(Fh)通過相應(yīng)的增益(340)被調(diào)節(jié)，其值通過引用的文獻(xiàn)(BANK, ZAMB0N&F0NTANA)中的理論確定。
[0065]開關(guān)(380)被連接到每個(gè)中級(jí)諧振濾波器(360)，在位置㈧和位置⑶之間轉(zhuǎn)換，其中位置㈧連接增益(340)，位置⑶連接增益(350)，在增益(350)處，激活音符信號(hào)(F。)被饋入。
[0066]參考圖1，輸入到中級(jí)諧振器模型的激活音符信號(hào)(F。)來自不同信號(hào)的和，如后面詳細(xì)描述的。
[0067]返回圖4，當(dāng)各個(gè)音錘模塊(100)被激活，開關(guān)(380)被設(shè)置到位置(A)并保持在這個(gè)位置，直到音錘完成其動(dòng)作，從而通過濾波器(360)的動(dòng)作來控制第K個(gè)音符的弦的泛音分量的包絡(luò)的拍動(dòng)。實(shí)際上，濾波器(360)分別被調(diào)整，從而產(chǎn)生與相同泛音分量關(guān)聯(lián)的初級(jí)振動(dòng)分量的具有非常低頻的拍動(dòng)，其在包絡(luò)變化中被轉(zhuǎn)化。
[0068]當(dāng)力信號(hào)(Fh)變?yōu)槌掷m(xù)的無效時(shí)，開關(guān)(380)改變狀態(tài)(移向位置(B))，允許包含初級(jí)振動(dòng)分量以及那個(gè)時(shí)刻激活的琴鍵的諧振脈沖的激活音符信號(hào)(F。)在濾波器組(360)中循環(huán)，在導(dǎo)入各個(gè)濾波器(360)之前通過增益(350)進(jìn)行全局調(diào)節(jié)。
[0069]通過將全部濾波器(360)的輸出進(jìn)行疊加的加法器(370)，全部濾波器(360)的輸出被相加，形成從中級(jí)諧振器模塊(300)輸出的中級(jí)分量(FsJ的信號(hào)。
[0070]回到圖1，系統(tǒng)(I)包括:
[0071]-第一加法器(920)，其中從不同的音錘(100)輸出的全部諧振脈沖信號(hào)(Fh，J被求和；
[0072]-第二加法器(960)，其中從不同的初級(jí)和縱向諧振器模塊(200)的初級(jí)諧振器(210)輸出的全部的初級(jí)分量信號(hào)(Fprim+,d)被求和；
[0073]-第三加法器(940),其將第一加法器(920)和第二加法器(960)的輸出求和以獲得激活音符信號(hào)(F。)，該激活音符信號(hào)被饋入至中級(jí)諧振器模塊(300)。
[0074]當(dāng)各個(gè)音錘沒有被激活時(shí)，每個(gè)中級(jí)諧振器模塊(300)接收激活音符信號(hào)(F。)?？紤]到第二加法器(960)，每個(gè)中級(jí)模型(300)收集來自全部激活初級(jí)模型(200)的振動(dòng)分量信號(hào)(Fprim+(luad)，它們中的每個(gè)通過各自增益(800)被調(diào)節(jié)。
[0075]考慮到第一加法器(920)，每個(gè)中級(jí)模塊(300)收集來自全部激活音錘(100)的諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)，它們中的每個(gè)通過增益(750)被調(diào)節(jié)。
[0076]第一加法器(920)和第二加法器(960)的輸出通過第三加法器(940)被求和，并通過增益(900)被全局調(diào)節(jié)，以這樣的方式形成包含來自每個(gè)激活音符的弦和音錘的信息的激活音符信號(hào)(F。)。由于這樣一個(gè)機(jī)構(gòu)，本發(fā)明的系統(tǒng)控制全部弦的通過共鳴諧振產(chǎn)生的泛音分量的合成，以及通過每個(gè)音錘的錘擊的和聲部分導(dǎo)致的合成。
[0077]圖1和圖5描述了雙重模塊(400)，其包括一個(gè)諧振濾波器組(410)，用于合成當(dāng)彈奏第K個(gè)音符時(shí)產(chǎn)生的雙重振動(dòng)分量。組中的每個(gè)濾波器(410)通過理論確定的諧振參數(shù)適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)定，接收雙重力信號(hào)(FcuuplJ，該雙重力信號(hào)為來自音錘(100)的全部和聲脈沖信號(hào)(Fh，_)的和的增益(850)的調(diào)節(jié)版本，所述音錘對(duì)應(yīng)于在那個(gè)時(shí)刻彈奏的琴鍵。
[0078]從雙重模塊的濾波器(410)輸出的各種信號(hào)通過加法器(420)進(jìn)行求和，并且通過增益(430)對(duì)所得的信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這樣就獲得了雙重信號(hào)(FduplJ，該雙重信號(hào)從雙重模塊(400)的輸出中發(fā)出。
[0079]參考圖3和6，初級(jí)諧振器模塊(210)包括一個(gè)諧振濾波器組(220)，用于合成第K個(gè)音符的弦的初級(jí)振動(dòng)分量。組中的每個(gè)濾波器(220)通過理論確定的諧振參數(shù)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，接收通過增益(212)增加的音錘的力信號(hào)Fh，其值通過理論建立。
[0080]從每個(gè)濾波器(220)輸出的信號(hào)值通過乘法器(222)進(jìn)行平方，這樣就能獲得對(duì)應(yīng)的二次振動(dòng)分量。所述二次振動(dòng)分量通過加法器(226)被全局疊加并且最后被送至高通濾波器，從高通濾波器產(chǎn)生二次信號(hào)(Fquad)。與濾波器(240)相同，高通濾波器(270)適于將非常低的頻率連續(xù)分量從乘法器(222)出來的信號(hào)中移除。這樣，包括第K個(gè)音符的弦的張力調(diào)制諧波的二次信號(hào)(Fquad)通過初級(jí)諧振器模塊(210)發(fā)出。
[0081]如圖6所示，初級(jí)諧振器模塊(210)設(shè)有諧振濾波器(220)并在下游位置沒有乘法器(222)。這種情況下，從所述濾波器出來的信號(hào)與弦的任意張力調(diào)制諧波不關(guān)聯(lián)。特別地，各個(gè)模仿的振動(dòng)分量與對(duì)應(yīng)的中級(jí)諧振器模塊(300)產(chǎn)生的任意中級(jí)振動(dòng)分量不對(duì)應(yīng)。由于這個(gè)原因，各個(gè)模擬的泛音分量通過濾波器(220)上游的額外的增益(213)表示的常數(shù)因子進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0082]反之，與張力調(diào)制諧波不關(guān)聯(lián)的組中的濾波器(220)總是與在其參數(shù)中適當(dāng)調(diào)整的中級(jí)諧振器對(duì)應(yīng)，適應(yīng)控制對(duì)應(yīng)的泛音分量的包絡(luò)節(jié)拍；由于相同原因，輸入到這些濾波器中的信號(hào)不被增益(213)表示的常數(shù)因子所調(diào)節(jié)。在這兩種情況中，諧振器的輸出通過第二加法器(225)進(jìn)行全局疊加，來形成包括第K個(gè)音符的初級(jí)振動(dòng)分量的初級(jí)輸出信號(hào)
(Fprim) ?
[0083]參考圖3和圖7，縱向諧振器模塊(270)包括受迫諧振濾波器組(273)和自由諧振濾波器組(277)，用于對(duì)第K個(gè)音符的弦的縱向振動(dòng)分量進(jìn)行合成。
[0084]組中的每個(gè)自由諧振濾波器(273)在諧振參數(shù)中適當(dāng)?shù)卦O(shè)置，接收通過增益
(271)增加的來自音錘的激勵(lì)力信號(hào)(FraJ。通過加法器(275)獲得的全局疊加代表第K個(gè)音符的弦的縱向分量的集合。
[0085]至于上面提到的縱向振動(dòng)分量，本發(fā)明的系統(tǒng)提供了與現(xiàn)有技術(shù)所提供的不同的實(shí)現(xiàn)合成的方式。實(shí)際上，理論提供了實(shí)現(xiàn)屬于形同弦的一定泛音振動(dòng)分量之間的一定數(shù)量的信號(hào)產(chǎn)品(或“循環(huán)調(diào)節(jié)”)；這些產(chǎn)品中的每個(gè)代表了弦的對(duì)應(yīng)的縱向模式?，F(xiàn)在，力分量通過“成型”通帶濾波器被濾波，其脈沖響應(yīng)模擬相同縱向模式的自由響應(yīng)。因此弦的對(duì)應(yīng)受迫縱向振動(dòng)分量出現(xiàn)在成型濾波器的輸出端。
[0086]與這個(gè)過程不同，本發(fā)明的系統(tǒng)提供使用圖3的高通濾波器(240)出來的信號(hào)作為源來饋入增益(271)和受迫諧振濾波器組(273)，分別以調(diào)節(jié)值設(shè)置并以諧振參數(shù)調(diào)整，這樣能夠準(zhǔn)確地將返回受迫縱向振動(dòng)分量。更精確地，如果η和m是泛音振動(dòng)分量的索引，該泛音振動(dòng)分量源于由k索引的縱向模式，然后這個(gè)模式激勵(lì)一個(gè)參數(shù)的受迫縱向振動(dòng)分量。
[0087]fk = fm+fn
[0088]Tk= (Tffl Tn)/(Tm+Tn)
[0089]Ak = IH (fk) I / (AmAn)1/2
[0090]其中I H(f) I是縱向模式的自由振幅響應(yīng)，其值對(duì)應(yīng)激勵(lì)力分量的頻率fk被選擇。
[0091]與包括成型濾波器響應(yīng)來自音錘的信號(hào)，從而在音符打擊步驟期間過度共振的現(xiàn)有技術(shù)相比較，新穎性為引入合成縱向振動(dòng)分量。為此，本發(fā)明的系統(tǒng)提供從縱向振動(dòng)分量的合成鏈中排除了這些濾波器。然而，由于弦的縱向動(dòng)作，由它們產(chǎn)生的瞬時(shí)分量對(duì)于準(zhǔn)確的聲音合成是至關(guān)重要的。
[0092]本發(fā)明的方案是加入第二成型濾波器組(277)，其重現(xiàn)自由響應(yīng)分量，與重現(xiàn)受迫縱向振動(dòng)分量的諧振器組(273)并行。從自由諧振濾波器(277)的輸出通過加法器(280)相加，并且通過增益(282)對(duì)結(jié)果信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0093]這樣，由自由響應(yīng)引起的瞬時(shí)分量能夠被合成并且由于增益(282)在控制下同時(shí)被保持，該增益調(diào)節(jié)它們的振幅，但是不影響縱向振動(dòng)分量。從兩個(gè)組(273，277)的輸出通過加法器(285)最終進(jìn)行疊加，并通過增益(290)進(jìn)行調(diào)節(jié)，形成縱向分量信號(hào)(Flmg).
[0094]圖8描述了用于通過音板-樂器主體模擬由弦產(chǎn)生的振動(dòng)分量處理的音板-樂器主體模塊(700)。在模塊(700)中,代表全局泛音分量的全局泛音分量(Ftot)信號(hào)對(duì)應(yīng)于P組或“分離器”(705)中被分組的每個(gè)音符，它們中的每個(gè)進(jìn)行結(jié)構(gòu)上相同的處理，但是基于分離變化，使用不同的濾波參數(shù)。這樣的區(qū)別由于下面的事實(shí)產(chǎn)生，即，每個(gè)處理依賴于點(diǎn)在音板中的位置，在該點(diǎn)處弦結(jié)合到琴橋，通過琴橋，與音符相關(guān)的振動(dòng)分量被傳遞到音板，并且通過它的傳播，通過樂器作為一個(gè)整體被散播。另一方面，由于在當(dāng)前數(shù)字信號(hào)處理器的計(jì)算能力方面無法超越的限制，這樣的區(qū)別對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的音符或者每個(gè)單獨(dú)的弦都不是特殊的。
[0095]因此，本發(fā)明的系統(tǒng)提出一個(gè)對(duì)該問題的近似解決方案，包括將相同分離器中的多個(gè)音符分組，其大小與能夠獲得的計(jì)算能力成反比變化。對(duì)于每對(duì)相鄰的分離器，居于數(shù)字濾波器的特定的兩階結(jié)構(gòu)被關(guān)聯(lián)，其實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有技術(shù)中已被熟知(參考Bank，Zambon和Fontana)。第一級(jí)由兩個(gè)濾波模塊(738)和(750)構(gòu)成，而第二級(jí)由卷積模塊構(gòu)成。
[0096]考慮到本系統(tǒng)提出的新穎性，與只使用信號(hào)卷積相比，第一級(jí)提供了相當(dāng)大的計(jì)算力的節(jié)省，與使用的卷積技術(shù)的效率無關(guān)，對(duì)其請(qǐng)參考現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)。
[0097]特別地，每個(gè)分離器(705)將與其關(guān)聯(lián)的輸入信號(hào)(Ftot)相加，并且同時(shí)對(duì)于在那一刻分離器上的音符產(chǎn)生的聲音選擇優(yōu)選的單側(cè)化的參數(shù)。所述參數(shù)的值偏向一側(cè)，也就是說，聲音表現(xiàn)的音源的位置相對(duì)于聽者前面的中心的理想點(diǎn)橫向移動(dòng)。在鋼琴音符的分離情況下，在每一時(shí)刻，這個(gè)值能夠?qū)?yīng)于引起聲音的區(qū)域的中心，其是分離器的音符的函數(shù)，這些音符在相同的時(shí)刻被彈奏。最后側(cè)向化參數(shù)值決定了時(shí)間延遲值，該值被模塊(710)使用來定義輸入信號(hào)的兩個(gè)例子，它們中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)以對(duì)應(yīng)的值被延遲?；诔蓪?duì)的另外相同信號(hào)之間的相對(duì)延遲的音源的離散時(shí)間側(cè)向化模型在現(xiàn)有技術(shù)中已被熟知，其包括同源聲音。
[0098]從對(duì)應(yīng)的分離器對(duì)的每個(gè)模塊(710)的左聲道出來的信號(hào)通過加法器(720)相力口，并且被第一級(jí)處理，該第一級(jí)包括N個(gè)全零二級(jí)數(shù)字濾波器(738)的組和N個(gè)全極二級(jí)數(shù)字濾波器(750)的組。假設(shè)定義一個(gè)偶數(shù)分離數(shù)字P，參考圖8的第P/2分離器對(duì)，具有N個(gè)元件的組的第i個(gè)濾波器具有等于下式傳輸特征:
h Λ-h 7.-1Γ_ο? // / 'i _ 0賺n vLiPi
[0100]作為全部分離器共有的每個(gè)組的第i個(gè)濾波器的極點(diǎn)，具有相同索引i的在組濾波器的輸入端能夠通過濾波器的全零部分(738)被單獨(dú)地處理，其輸出端被送去通過第i個(gè)濾波器的公共極的部分(750)進(jìn)行處理。
[0101]實(shí)際上，從第P/2對(duì)的加法器(720)出來的信號(hào)通過N個(gè)全零濾波器(738)進(jìn)行處理，其每一個(gè)分別具有增益模塊(722)的系數(shù)?3Μ，Ρ/2的特征，與和系數(shù)1^^0(730)串行的延遲元件z_i(725)并行。當(dāng)從各個(gè)加法器(720)中出來的全部信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的全零濾波器(738)處理時(shí)，P/2信號(hào)的和(740)被送到第i個(gè)全極濾波器(750)，分別具有系數(shù)i和-a2;i的特征，來完成濾波操作，所述P/2信號(hào)來自組的第i個(gè)全零濾波器。
[0102]第二處理級(jí)對(duì)全部音符的左側(cè)信號(hào)完成了音板-樂器主體的全局表征。卷積模塊(760)從N個(gè)濾波器的全極部分(750)接收到輸出的和(755)，并行于對(duì)應(yīng)的濾波器組的P/2輸入的和(745)，通過形成上述的第二順序傳輸特征Hw2 (z)的各個(gè)增益(735)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)從全部模塊(710)出來的右聲道信號(hào)執(zhí)行相似的處理，其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上相同的處理，除了各個(gè)公共零-極第二順序傳輸特征和相關(guān)的卷積模塊的參數(shù)設(shè)定的值。
[0103]雖然現(xiàn)有技術(shù)(參考Y.Haneda, S.Makino, and Y.Kaneda 的 “Multiple-pointequalizat1n of room transfer funct1ns by using common acoustical poles，，，IEEETrans.Speech Aud1 Processing,第 4 號(hào)，第 5 卷，第 325-333 頁，1997 年)描述了一組傳輸特征的2N個(gè)公共極的識(shí)別和提取，但是本發(fā)明的系統(tǒng)提出的這樣能夠表征音板和樂器主體的多維的極-零模型的方法的特定應(yīng)用是新穎的。
[0104]如上所述的具有N個(gè)元件的濾波器組的特別情況，本發(fā)明的系統(tǒng)從目標(biāo)傳輸特征集合中選擇2N個(gè)公共極。從音板-樂器主體的響應(yīng)的測(cè)量來獲得這些特征:首先，通過從與全部響應(yīng)公共的測(cè)量信息分解，其描述了第二級(jí)的特征，或者通過卷積；接著，在從它們中提取公共信息后，通過將前述的特征識(shí)別為相同響應(yīng)的剩余部分。
[0105]在選擇了公共極后，NP零位置被優(yōu)化以定義N(P/2)第二順序公共極濾波器，其對(duì)于每個(gè)N(P/2)輸入/輸出對(duì)相對(duì)于目標(biāo)特征能夠最小化二次誤差。
[0106]使用具有N個(gè)P/2組公共極的第二順序?yàn)V波器，與實(shí)現(xiàn)具有不同極的N(P/2)第二順序?yàn)V波器的成本相比，大大減小模塊(700)的計(jì)算負(fù)載。實(shí)際上，這樣的減小避免了N(P/2)-N= (N-1) (P/2)全部極第二順序相同的濾波器的計(jì)算，而并不失去模型的準(zhǔn)確性。
【權(quán)利要求】
1.一種重現(xiàn)弦樂器的聲音的系統(tǒng)(I)，所述弦樂器包括擊打弦的音錘，所述系統(tǒng)包括: -速度檢測(cè)部件，與每個(gè)音錘連接，以檢測(cè)對(duì)弦的敲擊速度， -多個(gè)音符模塊，與音錘的數(shù)量相等，在輸入端接收代表了音錘速度的信號(hào)，并產(chǎn)生代表了弦振動(dòng)的全部泛音分量的力信號(hào)(FtJ，以及 -音板-樂器主體模塊(700)，其在輸入端接收來自每個(gè)音符模塊的全局泛音分量(Ftot)的所述信號(hào)，并產(chǎn)生兩個(gè)電信號(hào)(左、右)用來為兩個(gè)電聲變換器提供電力，用于聲音發(fā)射； 其中 所述音符模塊包括: -音錘模塊(100)，用于接收輸入的所述音錘速度信號(hào)，并產(chǎn)生力信號(hào)(Fh)和諧振脈沖信號(hào)rJ，當(dāng)彈奏ff “極強(qiáng)的”力度時(shí)，所述力信號(hào)重現(xiàn)音錘打擊琴鍵的弦的力隨著時(shí)間的演變，當(dāng)彈奏-- “極強(qiáng)的”力度時(shí)，所述諧振脈沖信號(hào)重現(xiàn)通過音錘被傳遞到弦上的力隨著時(shí)間的演變，力信號(hào)(Fh)和諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)均是音錘沖擊速度的函數(shù)， -初級(jí)和縱向諧振模塊(200)，在輸入端接收來自音錘模塊的所述力信號(hào)(Fh)，并產(chǎn)生代表弦振動(dòng)的線性和二次初級(jí)分量力信號(hào)(FpHm+_d)以及代表弦振動(dòng)的縱向分量的力信號(hào)(Flong)， -中級(jí)諧振模塊(300)，在輸入端接收來自音錘模塊的所述力信號(hào)(Fh)，以及激活的音符模塊(F。)，該激活的音符模塊(F。)從所述諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)的和以及從初級(jí)與二次分量(匕―)的力信號(hào)的和獲得，并產(chǎn)生代表弦振動(dòng)的中級(jí)分量的力信號(hào)(FsJ，以及-雙重諧振模塊(400)，在輸入端接收來自所述諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)的和獲得的所述力信號(hào)(FcuuplJ，并產(chǎn)生代表弦振動(dòng)的雙重振動(dòng)分量的力信號(hào)(FduplJ, 所述初級(jí)分量(Fprim)的力信號(hào)、縱向分量的力信號(hào)(Flmg)、中級(jí)分量的力信號(hào)(FsJ和雙重分量的力信號(hào)(Fduplrai)在每個(gè)音符模塊中被相加，這樣就獲得了所述全局泛音分量信號(hào)(FtJ，該全局泛音分量信號(hào)(Ftot)被發(fā)送至樂器的所述音板-樂器主體模塊(700)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述音錘模塊(100)包括: -信號(hào)發(fā)生器(110)，在輸入端接收音錘的所述速度信號(hào)并產(chǎn)生力信號(hào)(--)，在演奏最強(qiáng)力度期間，所述力信號(hào)(ff)重現(xiàn)音錘打擊琴鍵的弦的力隨著時(shí)間的演變， -脈沖發(fā)生器(180)，產(chǎn)生諧振脈沖信號(hào)(Imp)，該諧振脈沖信號(hào)在演奏最強(qiáng)力度期間，重現(xiàn)通過音錘傳遞到弦的力隨著時(shí)間的演變， -第一和第二低通濾波器(140，160)，對(duì)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的所述力信號(hào)(--)進(jìn)行濾波，-第三低通濾波器(185)，對(duì)從所述脈沖發(fā)生器(180)來的所述諧振脈沖信號(hào)(Imp)進(jìn)行濾波。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述初級(jí)和縱向諧振模塊(200)包括: -初級(jí)諧振模塊(210)，在輸入端接收來自音錘模塊的所述力信號(hào)(F。)并產(chǎn)生初級(jí)分量(Fprim)的力信號(hào)和二次分量(Fquad)的力信號(hào)， -增益(250)，對(duì)二次分量(Fquad)的力信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)， -加法器(255)，將初級(jí)分量(Fprim)的所述力信號(hào)與所調(diào)節(jié)的二次分量(Fquad)的力信號(hào)相加， -低通濾波器(230)，在輸入端接收來自音錘模塊的所述力信號(hào)(F。)， -乘法器(235)，位于所述低通濾波器(230)下游， -高通濾波器(240)，位于所述乘法器下游，以及 -縱向諧振模塊(270)，位于所述高通濾波器下游。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述初級(jí)諧振模塊(210)包括: -諧振濾波器組(220)， -第一加法器(225)，對(duì)所述諧振濾波器(220)的全部輸出進(jìn)行相加，以獲得初級(jí)分量(Fpriffl)的所述力信號(hào)， -乘法器(222)，位于至少一些所述諧振濾波器(220)下游， -第二加法器(266)，對(duì)所述乘法器(222)的全部輸出進(jìn)行相加， -高通濾波器(227)，位于第二加法器下游，以獲得二次分量(Fquad)的所述力信號(hào)。
5.如權(quán)利要求3或4所述的系統(tǒng)，其中所述縱向諧振模塊(210)包括: -受迫諧振濾波器組(273)， -第一增益(271)，位于每個(gè)受迫諧振濾波器(273)下游， -第一加法器(257)，對(duì)所述受迫諧振濾波器(273)的全部輸出進(jìn)行相加， -自由諧振濾波器組(277)， -第二加法器(280)，對(duì)所述自由諧振濾波器(273)的全部輸出進(jìn)行相加， -第二增益(289)，位于第二加法器(280)下游， -第三加法器，對(duì)從第一加法器(275)和第二加法器(282)的輸出進(jìn)行相加，以及 -第三增益(290)，位于第三加法器(285)下游，以獲得縱向分量(Flmg)的所述力信號(hào)。
6.如任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述中級(jí)諧振模塊(300)包括: -第一增益(340)，重新調(diào)節(jié)來自音錘模塊的所述力信號(hào)(Fh)， -第二增益(350)，重新調(diào)節(jié)所述激活音符信號(hào)(F。)， -諧振濾波器組(360)， -開關(guān)(380)，連接到每個(gè)諧振濾波器(360)，用來切換連接所述第一增益(340)的第一位置(A)和連接所述第二增益(350)的第二位置(B)， -加法器(370)，對(duì)諧振濾波器(360)的全部輸出進(jìn)行相加，以獲得中級(jí)分量(FsJ的所述力信號(hào)。
7.如任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述雙重模塊(400)包括: -諧振濾波器組(410)，在輸入端接收從所述諧振脈沖信號(hào)(Fh，_)的和獲得的力信號(hào)(?)\丄 c，duplex^ > -加法器(420)，對(duì)所述濾波器(410)的輸出進(jìn)行相加，以及 -增益，位于所述加法器(420)下游，以獲得所述雙重力信號(hào)(FduplJ。
8.如任意一項(xiàng)前述權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其中所述音板-樂器主體模塊(700)包括: -多個(gè)分離器(705)，其中每個(gè)分離器(705)在輸入端接收來自全部音符模塊的全局泛音分量(FtJ的所述信號(hào)， -多個(gè)雙聲道延時(shí)器(710)，其中每個(gè)雙聲道延時(shí)器(710)位于每個(gè)分離器(705)下游并在輸出端產(chǎn)生兩個(gè)電信號(hào)(左、右)，用于控制電聲轉(zhuǎn)換器， -第一加法器(720),對(duì)所述雙聲道延時(shí)器(710)的輸出進(jìn)行相加， -全零濾波器(738)，位于所述第一加法器(720)下游， -第二加法器(740)，對(duì)所述全零延時(shí)器(738)的輸出進(jìn)行相加， -全極濾波器(750)，位于所述第二加法器(740)下游， -兩個(gè)最終加法器(755)，將所述全極濾波器(750)的輸出與所述第一加法器(720)的輸出相加，分別用于信號(hào)(左)和信號(hào)(右)，以及 -兩個(gè)卷積模塊(760)，位于所述兩個(gè)最終加法器(755)下游，對(duì)信號(hào)進(jìn)行卷積并獲得所述兩個(gè)電信號(hào)(左、右)，分別驅(qū)動(dòng)所述電聲轉(zhuǎn)換器。
【文檔編號(hào)】G10H5/00GK104170004SQ201380014097
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月13日
【發(fā)明者】S·贊邦, E·吉奧達(dá)尼, F·豐塔納, B·班克 申請(qǐng)人:威斯康國際股份有限公司