基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法及裝置，機(jī)器視覺單元將采集到的按鍵圖像信息進(jìn)行解碼后輸送到數(shù)據(jù)處理單元中，數(shù)據(jù)處理單元分析并判斷當(dāng)前被按下的按鍵位置；同時，聲音數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前按鍵發(fā)出的鋼琴聲音，將聲音數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理和存儲；數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)獲得的當(dāng)前按鍵位置信息和當(dāng)前按鍵發(fā)出的聲音數(shù)字信號，向顯示單元發(fā)送信號，由顯示單元顯示當(dāng)前按鍵的標(biāo)準(zhǔn)音頻率和當(dāng)前按鍵所發(fā)出的實(shí)際音頻的頻譜圖。
【專利說明】基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器視覺在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。如產(chǎn)品的尺寸測量、缺陷識別；軍事上的導(dǎo)航制導(dǎo)系統(tǒng)；微小尺寸的檢測；汽車的外觀檢查及尺寸測量等等均用到機(jī)器視覺，它的應(yīng)用大大提高了眾多領(lǐng)域的自動化和智能化。在傳統(tǒng)的鋼琴調(diào)律方法中，鋼琴音律的調(diào)節(jié)主要是靠鋼琴調(diào)律師對音律的敏感特性和生理聽覺特性對高低音作出判斷，并與標(biāo)準(zhǔn)音進(jìn)行比較來調(diào)節(jié)鋼琴琴弦的緊張和松弛，然而再資深的鋼琴師也會受到環(huán)境因素和個人因素的影響導(dǎo)致辨識音律不準(zhǔn)確產(chǎn)生較大誤差，造成調(diào)音不準(zhǔn)。
[0003]目前鋼琴調(diào)律裝置主要有:一、多媒體鋼琴標(biāo)準(zhǔn)音發(fā)生器裝置:該裝置的實(shí)現(xiàn)原理是利用多媒體計(jì)算機(jī)組成的鋼琴標(biāo)準(zhǔn)音發(fā)生器，利用聲卡產(chǎn)生對應(yīng)于鋼琴I到8，8個鍵標(biāo)準(zhǔn)音，而顯示器則顯示相應(yīng)的界面，通過鼠標(biāo)或外接腳踏開關(guān)控制發(fā)生器，由于鋼琴的聲音頻率會受到鼠標(biāo)移動、鼠標(biāo)鍵按下以及腳踏開關(guān)聲音頻率的影響，會對采集的聲音信號造成干擾產(chǎn)生較大誤差。二、多功能鋼琴音準(zhǔn)儀:該裝置的實(shí)現(xiàn)原理是在確定鋼琴理想音律與各音的實(shí)際物理音高的關(guān)系基礎(chǔ)上，將原始的聲波進(jìn)行放大和濾波轉(zhuǎn)換成方波信號，并利用單片機(jī)內(nèi)部的定時器和計(jì)數(shù)器計(jì)時和計(jì)數(shù)，再利用運(yùn)算子程序與標(biāo)準(zhǔn)音進(jìn)行比較計(jì)算出各項(xiàng)的結(jié)果，最后用軟件中斷的方式將數(shù)據(jù)輸出到液晶屏上進(jìn)行顯示，該裝置運(yùn)用單片機(jī)作為音頻處理芯片，其運(yùn)算速度比較慢，影響高精度的處理聲音信號，靈敏度不高。三、鋼琴調(diào)律標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器:該裝置利用一電子存儲器存儲標(biāo)準(zhǔn)音頻率，利用聲音頻率檢測裝置將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號并記錄頻率和波形，將得到的頻率通過一個比較電路與標(biāo)準(zhǔn)音頻率進(jìn)行比較得到結(jié)果，最后將結(jié)果顯示在數(shù)碼顯示器上。該裝置測量聲音信號的穩(wěn)定度不夠高，抗干擾能力弱，且由于各個琴鍵間頻率相差小，很容易造成無法辨識是哪個琴鍵被按下，導(dǎo)致調(diào)音不準(zhǔn)確，精度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法及裝置，鋼琴調(diào)音便捷、準(zhǔn)確。
[0005]基于同一發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明具有2個獨(dú)立的技術(shù)方案:
[0006]1.一種基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法，其特征在于:機(jī)器視覺單元將采集到的按鍵圖像信息進(jìn)行解碼后輸送到數(shù)據(jù)處理單元中，數(shù)據(jù)處理單元分析并判斷當(dāng)前被按下的按鍵位置；同時，聲音數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前按鍵發(fā)出的鋼琴聲音，將聲音數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理和存儲；數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)獲得的當(dāng)前按鍵位置信息和當(dāng)前按鍵發(fā)出的聲音數(shù)字信號，向顯示單元發(fā)送信號，由顯示單元顯示當(dāng)前按鍵的標(biāo)準(zhǔn)音頻率和當(dāng)前按鍵所發(fā)出的實(shí)際音頻的頻譜圖。
[0007]調(diào)律時，戴上染色的指套按下鋼琴的按鍵。[0008]機(jī)器視覺單元可采用CXD或CMOS攝像頭。
[0009]顯示單元還可顯示當(dāng)前按鍵的鍵音名和當(dāng)前按鍵音準(zhǔn)評價信息。
[0010]2.一種實(shí)現(xiàn)上述基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法的裝置，其特征在于:機(jī)器視覺單元和聲音數(shù)據(jù)采集單元的信號輸出端接數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端接顯示單元。
[0011 ] 機(jī)器視覺單元可采用CXD或CMOS攝像頭。
[0012]本發(fā)明具有的有益效果:
[0013]本發(fā)明通過機(jī)器視覺單元將采集當(dāng)前被按下的按鍵位置信息，通過聲音數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前按鍵發(fā)出的鋼琴聲音數(shù)字信號，數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)前述信息，通過分析比較可由顯示單元給出鋼琴調(diào)律方向的提示，當(dāng)不同琴鍵被按下時就會顯示不同的標(biāo)準(zhǔn)音頻率、鍵音名和頻譜圖，通過對頻譜圖的分析和鋼琴調(diào)律方向的提示，可自動作出鋼琴的音準(zhǔn)評價，并自動檢測音律的偏移。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，易于使用，具有精度高、信噪比高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明鋼琴電子調(diào)律裝置的電路原理框圖；
[0015]圖2是本發(fā)明中聲音信號頻譜圖與標(biāo)準(zhǔn)音頻率對應(yīng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明鋼琴電子調(diào)律裝置由機(jī)器視覺單元1、聲音數(shù)據(jù)采集單元2、數(shù)據(jù)處理單元
3、顯示單元4構(gòu)成；機(jī)器視覺單元I和聲音數(shù)據(jù)采集單元2的信號輸出端接數(shù)據(jù)處理單元3，數(shù)據(jù)處理單元3的信號輸出端接顯示單元4。機(jī)器視覺單元4可采用CXD或CMOS攝像頭.[0017]機(jī)器視覺單元I將采集的按鍵圖像信息解碼后送到數(shù)據(jù)處理單元3中，數(shù)據(jù)處理單元3分析并判斷當(dāng)前被按下的按鍵位置；同時，聲音數(shù)據(jù)采集單元2采集當(dāng)前按鍵發(fā)出的鋼琴聲音，將聲音數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)處理單元3進(jìn)行處理和存儲；數(shù)據(jù)處理單元3根據(jù)獲得的當(dāng)前按鍵位置信息和當(dāng)前按鍵發(fā)出的聲音數(shù)字信號，向顯示單元4 (如PC機(jī))發(fā)送信號，由顯示單元4同時以數(shù)字和圖形方式顯示該按鍵的標(biāo)準(zhǔn)音頻率和它的鍵音名及該琴鍵敲擊琴弦所發(fā)聲音信號的頻譜圖，如圖2所示，頻譜圖中峰值點(diǎn)對應(yīng)的頻率為該按鍵的主頻頻率，與標(biāo)準(zhǔn)音頻率比較，在顯示單元4上給出鋼琴調(diào)律方向的提示。當(dāng)按下不同的琴鍵時，其對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)音頻率、鍵音名及該琴鍵所發(fā)聲音信號的頻譜圖就會發(fā)生變化，通過對頻譜圖的分析及鋼琴調(diào)律方向的提示可自動作出鋼琴的音準(zhǔn)評價，并自動檢測出音律的偏移，進(jìn)而可以完成鋼琴琴弦緊張或松弛的調(diào)節(jié)。實(shí)施時，將被測鋼琴5置于明亮的室內(nèi)，測試者可戴上染色的指套按下鋼琴的琴鍵，突出圖像特征，以降低圖像識別算法的復(fù)雜度并提高算法的可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法，其特征在于:機(jī)器視覺單元將采集到的按鍵圖像信息進(jìn)行解碼后輸送到數(shù)據(jù)處理單元中，數(shù)據(jù)處理單元分析并判斷當(dāng)前被按下的按鍵位置；同時，聲音數(shù)據(jù)采集單元采集當(dāng)前按鍵發(fā)出的鋼琴聲音，將聲音數(shù)字信號傳送到數(shù)據(jù)處理單元進(jìn)行處理和存儲；數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)獲得的當(dāng)前按鍵位置信息和當(dāng)前按鍵發(fā)出的聲音數(shù)字信號，向顯示單元發(fā)送信號，由顯示單元顯示當(dāng)前按鍵的標(biāo)準(zhǔn)音頻率和當(dāng)前按鍵所發(fā)出的實(shí)際音頻的頻譜圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法，其特征在于:調(diào)律時，戴上染色的指套按下鋼琴的按鍵。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法，其特征在于:機(jī)器視覺單元可采用CXD或CMOS攝像頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法，其特征在于:顯示單元還可顯示當(dāng)前按鍵的鍵音名和當(dāng)前按鍵音準(zhǔn)評價信息。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述基于機(jī)器視覺的鋼琴電子調(diào)律方法方法的裝置，其特征在于:機(jī)器視覺單元和聲音數(shù)據(jù)采集單元的信號輸出端接數(shù)據(jù)處理單元，數(shù)據(jù)處理單元的信號輸出端接顯示單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于:機(jī)器視覺單元可采用CCD或CMOS攝像頭。
【文檔編號】G10C9/00GK103903597SQ201410108348
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月22日
【發(fā)明者】溫強(qiáng), 任小雪, 徐大穎, 李翠翠, 楊雄, 孫秋華 申請人:哈爾濱工程大學(xué)