一种基于虚拟仪器的电子乐器与调音器

本发明涉及电子乐器调音的，特别涉及一种基于虚拟仪器的电子乐器与调音器。

背景技术：

1、随着文化领域的蓬勃发展，许多乐手能够利用多种乐器创造乐曲。但是，不同乐器的特点不同，在比较不同乐器对同一音乐的表现效果时，反复演奏、对比试验会消耗大量时间，增加音乐创作周期；不同乐器实物也会占用许多空间；调音器无法与乐器集成，也会带来许多麻烦。

2、因此，如何用一个装置集成多种乐器，成为广泛关注的问题，同时也提出了许多解决上述问题的方法，其中以单片机、fpga等为主，这些实现方法代码复杂，开发周期长。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种基于虚拟仪器的电子乐器与调音器，可以模拟不同乐器奏乐和调音，可有效地缩短电子乐器与调音器的开发周期。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种基于虚拟仪器的电子乐器与调音器，包括：

2、数据控制处理平台、与数据控制处理平台双向信号连接的数据传输平台及均与数据传输平台单向信号连接的拾音模块、按键模块与音频输出模块；

3、数据控制处理平台包括数据管理模块、与数据管理模块双向信号连接的数据处理模块及gui模块及与与数据管理模块信号连接的数据库模块，该gui模块信号连接有键盘鼠标；

4、数据传输平台分别通过音频输出模块播放音节、按键模块获取按键信息及拾音模块获取待测音调信息；

5、gui模块通过键盘鼠标获取用户指令和用户输入数据且将数据传递给数据管理模块，数据管理模块根据不同指令调用数据处理模块、数据库模块与数据传输平台。

6、优选的，gui模块通过qt编写界面代码且包括录入标签、播放标签及调音标签，且每个标签有若干个版块，gui模块中通过鼠标点击标签、版块、键盘输入数据的方式将控制信息和数据信息传递给数据管理模块，从而访问不同功能；

7、调音标签包括拾音波形显示版块与波形频率显示版块，拾音波形显示版块用于显示对待测乐器拾音得到的波形图，波形频率显示版块用于显示波形的频率。

8、优选的，录入标签下包括音色录入版块与音乐录入版块，其中音色录入版块包括文件录入、键盘录入及拾音录入的方式；文件录入与键盘录入格式均为“string格式音色名-double向量格式音乐波形表”，double向量格式音乐波形表其值为-1.0～1.0，向量长度为0-255；拾音录入通过读取乐器单个音调的波形进行录入，自动将波形数据转换为文件录入或键盘录入的格式。

9、优选的，音乐录入版块音乐录入版块包括文件录入与键盘录入的方式，文件录入与键盘录入的录入格式均为“string格式音乐名-struct向量格式乐谱音调表”，struct结构体包括1个长度为3的char型数组，char型数组用于分别存储音调的标记、半音、八度音阶，若无标记则用空格字符表示，struct向量长度为0-2047；

10、当通过音色录入与音乐录入进行录入时，只能通过鼠标选择音色录入或音乐录入。

11、优选的，播放标签包括播放音节版块与播放音乐版块，其中播放音节版块包括选择音色、选择音调、选择对应按键及鼠标点击播放功能，选择音色用于选择数据库中已录入的音色波形表，选择音调用于选择数据库中已有的音调；选择对应按键用于将已选音色、音调与按键对应，当按下按键时，播放对应的音色、音调；鼠标点击播放用于当鼠标点击时，播放对应的音色、音调；

12、播放音节版块与播放音乐版块在使用时只能通过鼠标选择播放音节或播放音乐。

13、优选的，当数据管理模块向数据库发送和接收数据信息时，包括以下步骤：当gui选择录入标签时，数据管理模块将从gui模块获取的音色、音乐信息分别存入数据库；当gui选择播放标签时，数据管理模块从数据库获取音色、音乐、音调信息，将音乐音调、音乐音调表转换为音调频率、音乐音调频率表，将音色名与音乐名传递给gui模块，数据管理模块根据gui模块的指令将音色波形表、音调频率表、音调频率、音乐波形表传递给数据传输平台；

14、当数据管理模块向数据处理平台发送和接收数据信息时，包括以下步骤：当gui选择录入标签或选择调音标签时，数据管理模块将拾音波形表传递给数据处理模块，接收数据处理模块的波形与频率信息；当gui选择播放标签时，数据管理模块向数据处理平台发送音色波形表和音量，接收数据处理模块的输出电压表；

15、当数据管理模块向数据传输平台发送和接收数据信息时，包括以下步骤：当gui选择录入标签或调音标签时，数据管理模块接收数据传输平台的波形向量；当gui选择播放标签时，数据管理模块向数据传输平台传递音色波形表、音调频率、音乐音调表、音量。

16、优选的，数据管理模块，有string类型音色名、double向量类型音色波形表、string列表类型音色名列表、string类型音乐名、struct向量类型音乐音调表、double向量类型音乐音调频率表、string列表类型音乐名列表、double类型音量、double向量类型输出电压表、double向量类型拾音波形表、double类型拾音频率11个变量。

17、优选的，数据处理模块接收数据管理模块传递的拾音波形表后，识别拾音波形表的频率和音色波形表，传递给数据管理模块；数据处理模块接收数据管理模块传递的音色波形表和音量后，生成输出电压表，传递给数据管理模块；

18、所述拾音波形表的频率识别通过识别拾音波形表中重复波形的个数，其中不完整波形依据其读取到的波形长度折合为小数，拾音频率即为重复波形个数；

19、拾音波形表的音色波形识别通过截取拾音波形表一个周期的波形，选取其中绝对值最大的数值，将单个周期波形表中所有数值除以最大绝对值，作为乐器的音色波形表。

20、优选的，数据传输平台为虚拟仪器，有double向量类型输出电压表、double向量类型音乐音调频率表、char数组类型按键状态、double向量类型拾音波形表44个变量，具有音乐播放、按键识别、拾音波形读取功能；

21、音乐播放功能为根据输出电压表、音乐音调频率表，调用虚拟仪器sdk中模拟输出函数，模拟输出通道ch1输出音乐音调频率的5v方波电压，模拟输出通道ch2输出输出电压表，输出周期与音乐音调频率的倒数相同，输出电压表中每个元素平分输出周期，驱动音乐播放模块播放音乐；

22、按键识别功能为调用虚拟仪器sdk中数字输入函数，读取按键状态，传递给数据管理模块；

23、拾音波形读取功能为调用虚拟仪器模拟输入函数，由模拟输入通道ch3对拾音模块的模拟输出进行采样，得到拾音波形表，传递给数据管理模块。所述模拟输入采样频率为4mhz，单次采样深度256点，每次拾音采样4000000次

24、优选的，数据库模块中通过在qt中调用mysql数据库，数据库包括音色数据表、音调数据表及音乐数据表，音色数据表包括序号、音色名、音色波形表长度及音色波形表4列；音调数据表包括序号、音调及频率3列；音乐数据表序号、音乐名、音乐音调表长度及音乐音调表4列，音色波形表长度为音色波形表向量中元素个数，音乐音调表长度为音乐音调表向量中元素个数。

25、本发明与现有技术相比，其有益效果是：基于虚拟仪器平台设计，利用计算机灵活的数据处理、数据库能力和虚拟仪器便捷的测试功能，开发出能够播放自定义音色、音乐的电子乐器与调音器；利用本发明方法开发电子乐器，能够简化开发过程，缩短开发时间。