本发明涉及打击乐器装备领域，具体是一种智能音调响度动态调节的鼓的结构及调节装置的设计。
背景技术：
乐器泛指可以通过一定手段，通过各种方法奏出一定音调或节奏的工具。一般可分为管乐、弦乐、打击乐等；人类通过演奏乐器，借助各种音乐表达、交流思想感情；随着人们的精神世界不断丰富和社会文明的不断发展，越来越多的乐器被设计出来。乐器的设计不同于一般工业产品设计，乐器不仅需要外观造型精美及良好的声学品质，同时乐器设计对于使用使用寿命有较高的要求。例如架子鼓，架子鼓是20世纪40年代发展起来的一种打击乐器，它由多组鼓、镲等部件组成，由于节奏感强，演技变换多样，受到了广泛的欢迎，尤其在摇滚乐中，成了不可或缺的组合乐器，备受年轻人推崇。
一般的架子鼓在演奏的过程中部分时段音调会出现一定的偏差，对于演奏者而言，演出过程中由于做不到实时调节，影响演出效果。乐曲为了音律的完美，鼓声的响度会有高有低，对于一般的演奏者要求较高。
为解决上述问题设计一种智能音调响度动态调节的鼓。
技术实现要素：
(一)解决的技术问题
本发明提供一种智能音调响度动态调节的鼓，解决架子鼓在演奏过程无法实时调节，不能对音调及时补偿的问题，以及架子鼓智能系统在一个曲目演奏过程中辅助演奏者敲击出变化的音调和响度。
(二)技术方案
本技术方案由鼓体、测距仪、声音传感器和音频处理器四部分组成。鼓体中鼓箱为木质材料制成，鼓面为弹性较高的牛皮材质，鼓面置于鼓箱之上，用鼓圈固定。鼓箱固定有弹性板电机，通过弹性板电机连杆与弹性板支撑板连接。弹性板支撑板为带孔木质板材，弹性板为带孔蓬松棉。活动鼓垫支撑板材料选用木质材质，活动鼓垫与支撑板粘合在一起，活动鼓垫的材质为普通的鼓底面材质。鼓底板为木质板，鼓底板上设有声音传感器和测距仪，与音频处理器相连。
所述弹性板，由带孔蓬松棉制成。
所述弹性板电机及活动鼓垫电机，均为直线步进电机。
一种智能音调响度动态调节的鼓，具体步骤如下：
步骤1.连接好装置，音频处理器连接电源，弹性板电机及活动鼓垫电机连接电源；
步骤2.将弹性板电机及活动鼓垫电机与音频处理器连接，声音传感器和测距仪与音频处理器连接；
步骤3.将乐谱转化为标准频谱导入音频处理器，作为对比文件；
步骤4.对整个装置进行调试，确保部件之间连接正常；
步骤5.接通电源，打开各仪器开关，根据标准频谱进行实际演奏；
步骤6.演奏结束后调出数据，并对数据进行分析。
(三)有益效果
采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：
1、对于架子鼓使用过程中，智能系统可对音调进行实时调节，对演奏者在一首曲目的演奏过程中对鼓的音调进行优化，使演奏出的曲目更加优美。
2、在架子鼓使用过程中，演奏者在演奏时系统可根据标准频谱对鼓声的响度进行调节，演奏者可以敲击出不同的响度，增强演奏曲目的节奏感。
附图说明
图1为本发明装置示意图。
图1中：1鼓底板、2鼓箱、3活动鼓垫电机、4活动鼓垫支撑板、5活动鼓垫电机连杆、6活动鼓垫、7弹性板电机、8弹性板电机连杆、9弹性板支撑板、10弹性板、11鼓面、12鼓腔、13声音传感器、14测距仪、15音频处理器。
具体实施方式
阐述实施例是为了更好地理解本专利的发明内容，所述内容只是发明内容的一部分，而不是用于限制本发明内容，且实施例中的各个装置只用于示意、理解本专利的发明内容，并不代表各个装置的实际大小和互相之间的位置。
如图1所示，一种智能音调响度动态调节的鼓及附件，本技术方案由鼓体、测距仪、声音传感器和音频处理器四部分组成。鼓体中鼓箱为木质材料制成，鼓面为弹性较高的牛皮材质，鼓面置于鼓箱之上，用鼓圈固定。鼓箱固定有弹性板电机，通过弹性板电机连杆与弹性板支撑板连接。弹性板支撑板为带孔木质板材，弹性板为带孔蓬松棉。活动鼓垫支撑板材料选用木质材质，活动鼓垫与活动鼓垫支撑板粘合在一起，活动鼓垫的材质为普通的鼓底面材质。鼓底板为木质板，鼓底板上设有声音传感器和测距仪，与音频处理器相连。音频处理器与活动鼓垫电机、弹性板电机相连。
声音传感器能够实时检测鼓音的音调和响度，通过音频处理器对其进行数字化处理，并与标准频谱对比。本实施例中选用的音频传感器为tz-2ka噪声传感器。传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5v的电压，经过a/d转换被采集器接收，并传送给音频处理器，经音频处理器处理后的数据可以与标准音频进行对比。活动鼓垫电机和弹性板电机选用常规步进电机，在演奏过程中当音频处理器判断演奏音频的音调相对于标准音频有下降或上升趋势时，活动鼓垫电机就会启动，对音调进行补偿。在鼓底板上的测距仪，可检测活动鼓垫与鼓底板的距离。在调节系统对活动鼓垫和弹性板进行调节的过程中，音频处理器会自动保存系统调节数据，如开始调节时间、调节距离等，方便查看。
本技术方案的工作原理：在进行架子鼓演奏之前，可设定对比时长，即在演奏过程中对于一个特定的时间段内的音频，音频处理器会将该段音频与标准音频进行实时对比，音频处理器将对比结果处理后的信号反馈给电机，电机根据信号对活动鼓垫进行调整。鼓声的频率是由鼓皮的震动快慢决定的，因此想改变鼓声频率应考虑从改变鼓皮震动快慢入手，如通过改变鼓腔的大小来改变鼓声频率，达到改变鼓声音调高低的效果。因为鼓腔中空的空气也在影响鼓皮的震动，所以改变鼓腔的大小可以改变鼓腔内的空气柱，进而影响鼓皮的震动，即可通过调节鼓腔的大小来改变鼓声的音调。当音频处理器检测到的音频数据对比结果显示一个时间段内鼓音的音调呈现下降趋势时，音频处理器将音调呈现下降趋势的结果以电信号形式反馈给电机，电机将推动活动鼓垫向上微运动，以此来补偿音调不足。当音频处理器检测到的音频数据对比结果显示一个时间段内鼓音的音调呈现上升趋势时，音频处理器将音调呈现下降趋势的结果以电信号形式反馈给电机，电机将推动活动鼓垫向下微运动，以此来抵消音调过高部分。
鼓声的响度大小与鼓的振幅有关，为了改变鼓的振幅，采用机械接触的方法改变其振幅。在演奏过程中出现响度较低的时段，弹性板电机会启动，推动弹性板向上运动，以此减小鼓面振动幅度，降低鼓音响度。在活动鼓垫电机和弹性板电机运动过程中，会根据音频处理器实时反馈的信号进行调整。活动鼓垫开始调整的时间和活动鼓垫电机调整的距离都将被记录下来，为演奏者保留数据，方便演奏者自我学习。
实施例1
步骤1.按图1连接好装置，音频处理器连接电源，弹性板电机与活动鼓垫电机连接电源；
步骤2.将弹性板电机与活动鼓垫电机与音频处理器连接，声音传感器和测距仪与音频处理器连接；
步骤3.将乐谱转化为标准频谱导入音频处理器，作为对比文件；
步骤4.对整个装置进行调试，确保部件之间连接正常；
步骤5.接通电源，打开各仪器开关，根据导入频谱进行实际演奏；
步骤6.演奏结束后调出数据，并对数据进行分析。
1.一种智能音调响度动态调节的鼓，其特征在于：包括鼓体、测距仪、声音传感器和音频处理器四部分组成。鼓体中鼓箱为木质材料制成，鼓面为弹性较高的牛皮材质，鼓面置于鼓箱之上，用鼓圈固定。鼓箱固定有弹性板电机，通过弹性板电机连杆与弹性板支撑板连接。弹性板支撑板为带孔木质板材，弹性板为带孔蓬松棉。活动鼓垫支撑板材料选用木质材质，活动鼓垫与支撑板粘合在一起，活动鼓垫的材质为普通的鼓底面材质。鼓底板为木质板，鼓底板上设有声音传感器和测距仪，与音频处理器、弹性板电机、活动鼓垫电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能音调响度动态调节的鼓，其特征在于：所述弹性板，由多孔海绵制成，孔径范围为15mm～45mm。
3.根据权利要求1所述的一种智能音调响度动态调节的鼓，其特征在于：所述活动鼓垫电机和弹性板电机均为直线步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种智能音调响度动态调节的鼓，其特征在于：所述声音传感器和音频处理器可对声音的音调和响度与标准频谱的音调和响度数据对比。
5.一种智能音调响度动态调节的鼓，具体步骤如下：
步骤1.连接好装置，音频处理器连接电源，活动鼓垫电机和弹性板电机连接电源；
步骤2.将活动鼓垫电机、弹性板电机、声音传感器和红外线测距仪与音频处理器连接；
步骤3.将乐谱转化为标准频谱导入音频处理器，作为对比文件；
步骤4.对整个装置进行调试，确保部件之间连接正常；
步骤5.接通电源，打开各仪器开关，根据导入频谱进行实际演奏；
步骤6.演奏结束后调出数据，并对数据进行分析。
技术总结