一种诊音器以及该诊音器的使用方法与流程

1.本发明属于弦乐器的附件技术领域，具体涉及的是一种诊音器以及该诊音器的使用方法。


背景技术：

2.弦乐器是通过琴弦的振动产生不同音色不同音高的声音来完成乐曲的演奏，而弦乐器的琴弦材质多种多样，从合金到化纤材质，从人工到自然材质均有，材质的差别会影响音色以及耐用度，但是无论材质如何，一旦琴弦发生老化，就会对其音准造成影响，同时音色都会发生改变，这种影响非经验老道的乐手不能分辨，对于一般人来说，等察觉到琴弦老化的发生，往往是已经老化得十分严重且难以通过调音来解决问题，因而只能被动地去更换琴弦，这对需要大量管理弦乐器的场合来说，无疑是十分艰巨且庞大的工作量。
3.现有的弦乐器辅助设备里面，涉及到琴弦本身的设备有两类，一类是调音器，为常见的弦乐器辅助设备，通过传感器采集琴弦发出的音的音高对标准音进行比对，从而告诉乐手应该怎样调音，但是仅能对全弦状态的音准进行调整，而不能针对半品、1/4品等状态进行判断；另一类是琴弦断裂极限的判断装置，这一类设备较少，而且必须通过采集湿度、温度数据对琴弦腐蚀情况，才能判断是否发生问题，从而警告乐手提前更换琴弦，但是琴弦的断裂极限对于琴弦老化的判断来说并不准确，通常琴弦要很长时间才能发生断裂，而且甚至候琴弦临近断裂，对音色影响仍然不大，因此实用度较差。
4.综上所述，上述两种现有设备均不能很好满足对于琴弦老化情况的把握，琴弦的老化对于音色的影响较为综合，总体来说是对琴弦音色造成的不可逆变化，而现有技术不能较为及时准确判断琴弦的老化情况，因而需要一种更加准确及时告知乐手更换琴弦的设备。


技术实现要素：

5.针对背景技术中存在的技术缺陷，本发明提出一种诊音器以及该诊音器的使用方法，解决了上述技术问题以及满足了实际需求，具体的技术方案如下所示：一种诊音器，包括壳体，所述壳体设有显示屏，所述壳体在与显示屏相对的一面设有连接底盖，所述连接底盖设有连接安装位，所述壳体的边缘设有操作按钮，所述显示屏设有包括琴弦信息指示区、音准偏差指示区、诊音指示区、预置指示区、调音模式指示区以及琴弦健康指示区，所述壳体内设有诊音电路，该诊音电路包括相互之间电性连接的主频/斜波采样器、控制/分析芯片、存储记忆模块以及电源；其中，所述控制/分析芯片与所述操作按钮电性连接，所述主频/斜波采样器同时采集同一根弦的主频和/或斜波，并以斜波值作为控制/分析芯片用于分析琴弦健康信息的主参数。
6.作为本发明进一步的技术方案，所述连接安装位设有磁性安装结构或粘接安装结构，所述连接安装位为环绕设于所述连接底盖边缘的一环状结构，所述磁性安装结构为磁
吸片，所述粘接安装结构为粘接片或魔术贴。
7.作为本发明进一步的技术方案，所述连接安装位连接有固定用夹具或贴片，所述固定用夹具包括上夹体以及下夹体，所述上夹体与下夹体于靠近其中一端铰接，所述上夹体的另一端设有上夹持段，所述下夹体的另一端设有下夹持点，所述上夹持段设有诊音器固定位。
8.作为本发明进一步的技术方案，所述诊音器固定位与所述上夹持段之间通过球形关节活动连接。
9.作为本发明进一步的技术方案，所述连接底盖与所述壳体之间通过旋转卡扣的方式扣接，所述连接底盖的表面还设有拆装操作槽。
10.一种上述诊音器的使用方法，该使用方法包括诊音模式、预置模式二种工作模式；若诊音器的工作模式为诊音模式，则所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块内预置的标准信号进行比对，并反馈比对结果至所述显示屏的琴弦信息指示区以及音准偏差指示区，此输出的信息为琴弦音准信息，同时，所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块的对应的琴弦的初始主频/斜波特征参考值进行比对，并反馈诊断结果至所述显示屏的琴弦信息指示区与音准偏差指示区，此输出的信息为琴弦健康信息；若诊音器的工作模式为预置模式，则所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号存储至所述存储记忆模块作为琴弦的初始主频/斜波特征参考值，并将记录的信号反馈至所述琴弦信息指示区与音准偏差指示区；所述主频/斜波采样器采集的信号为琴弦的主频频率及波形、斜波频率及波形，其中，同一琴弦下，主频频率=1/2斜波频率。
11.作为本发明进一步的技术方案，所述诊音模式根据用户选择的调音模式的不同，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块内的吉他、尤克里里、贝斯或自定义乐器的琴弦主频/斜波信息进行比对，其中，自定义乐器的琴弦主频/斜波信息仅能预置模式录入。
12.作为本发明进一步的技术方案，在诊音模式下，所述主频/斜波采样器将从t时间内采集主频或斜波信号，单位为hz，并将得到的斜波信号在t时间内的非常规波动的次数i，若i的次数为i
min
≤i≤i
max
，或是i
max
< i，则判断琴弦发生老化；若t时间内的i <i
min
，则按照n倍延长t，i的取值为 ，当i
min
≤i
avr
≤i
max
，或是i
max
< i
avr
，则判断琴弦发生老化。
13.作为本发明进一步的技术方案，所述t时间为1s，所述n倍的数值为3、4、5的整数，所述i
min
=8，所述i
max =12。
14.作为本发明进一步的技术方案，非常规波动为斜波信号超出/低于初始主频/斜波特征参考值的波峰值120%的实时波峰值或是超出/低于初始主频/斜波特征参考值的波谷
值120%的实时波谷值。
15.本发明具有的有益效果在于：操作简单明了，方便不同水平的乐师使用者简单上手，并且可以通过琴弦自身的物理参数来判断琴弦的老化状况，更加直观，尤其是针对音准部分的判断准确及时，非常适用于乐器保养，此外还能兼顾调音功能，减少了对调音器的依赖，整体具有较高的实用价值。
附图说明
16.图1为本发明的侧视结构示意图。
17.图2为诊音器的主体正视结构示意图。
18.图3为诊音器的主体底视结构示意图。
19.其中：壳体1、显示屏2、琴弦信息指示区20、音准偏差指示区21、诊音指示区22、预置指示区23、调音模式指示区24、琴弦健康指示区25、连接底盖3、拆装操作槽30、连接安装位4、操作按钮5、诊音电路6、固定用夹具7、上夹体70、下夹体71、上夹持段72、下夹持点73、诊音器固定位74、球形关节75。
具体实施方式
20.下面结合附图与相关实施例对本发明的实施方式进行说明，需要指出的是，以下相关实施例仅是为了更好说明本发明本身而举的优选实施例，而本发明的实施方式不局限于如下的实施例中，并且本发明涉及本技术领域的相关必要部件，应当视为本技术领域内的公知技术，是本技术领域所属的技术人员所能知道并掌握的。
21.在本发明的描述中，需要理解的是，术语
ꢀ“
横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了使之描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
22.结合图1至图3所示，一种诊音器，包括壳体1，所述壳体1设有显示屏2，所述壳体1在与显示屏2相对的一面设有连接底盖3，所述连接底盖3设有连接安装位4，所述壳体1的边缘设有操作按钮5，所述显示屏2设有包括琴弦信息指示区20、音准偏差指示区21、诊音指示区22、预置指示区23、调音模式指示区24以及琴弦健康指示区25，所述壳体1内设有诊音电路6，该诊音电路6包括相互之间电性连接的主频/斜波采样器、控制/分析芯片、存储记忆模块以及电源；其中，所述控制/分析芯片与所述操作按钮5电性连接，所述主频/斜波采样器同时采集同一根弦的主频和/或斜波，并以斜波值作为控制/分析芯片用于分析琴弦健康信息的主参数。
23.本发明的结构上的创新点在于，作为核心组件的诊音电路6设置了主频/斜波采样器这一传感器，这一传感器的特点在于，可以直接采集琴弦在振动时候产生的独有频率，这种频率不受琴弦弹奏的力度所影响，属于物理属性中的固有特征值，类似于物体的固有频率一样。
24.这种特征值与琴弦老化有着直接关联，一旦琴弦发生老化，虽然可以通过调音使得音准与新弦近乎一致，但是由于老化的存在，导致琴弦即使在空弦/全品状态下能够实现
音准，但是在1/2品、1/4品等其他状态就会与新弦产生差异，换句话说只是通过张紧琴弦使其弹性接近新弦的状态，但是并未改变琴弦整体的弹性属性，并且，随着琴弦弹奏区间的改变，这种差异会更加明显，一般来说是弹奏的区间越短，偏差越大。
25.现有技术最大的问题就在于无法解决空弦状态下对于琴弦老化带来的音准变化，而音准对于乐手能否准确演绎乐曲有着至为关键的作用，普通乐手难以分辨出琴弦老化带来的音准改变，而音准的改变又会造成音色的改变，这对于音乐表演来说其实是不能接受的，而老道的乐手也要通过仔细分辨才能判断出较为明显老化的琴弦状况，而老弦的问题恰恰在于，虽然能够在空弦状态将音准调正，但是越高品就会越不准，测试琴弦的时候往往只会测试空弦，因而就会在实际表演中发生演奏事故。
26.同时，琴弦发生老化，也不一定必须要经历长时间才会发生老化，因为在一个较短周期内，水分腐蚀、油渍污染、手动演奏都会对琴弦造成物理上不可逆的影响，这些影响最终的结果均是让琴弦的物理结构产生了改变，对于优秀的演奏者来说，这些老化都会产生异样感，并影响到演奏的最终效果，因此需要及时更换琴弦。
27.具体来说，琴弦发生老化，其主频和斜波都会发生改变，但是仅斜波最能体现琴弦老化的状况，同一弦而言，斜波频率2倍于主频，老化的时候，会对斜波的波形产生永久性变化，从其正常的振动波形中会非正常产生过大/过小的波峰/波谷，这些异常波形会从音准、音色等各方面影响到琴弦振动时后产生的乐音，因而会对演奏造成影响。
28.需要指出的是，琴弦的老化不代表琴弦会临近断裂，虽然反过来说这个说法成立，但是琴弦的断裂在实际中也属于偶发性事件，且临近断裂的琴弦其音色与新弦的差异可能很小，也可能大到肉耳就能分辨，因而是否临近断裂不能作为判断琴弦老化的决定性因素，只能作为其中一个参考纳入琴弦寿命的计算之中。
29.本发明中，设备外形类似于现有技术中的调音器，因而，为了更好地调音，除了利用现有的主频/斜波采样器作为采样传感器以外，也可以额外采用其他可以实现音准识别的传感器。
30.在本发明中，操作时通过操作按钮5来启动/关闭、功能切换以及确认取消，而功能的切换通过对应的诊音指示区22、预置指示区23模式指示区24以及琴弦健康指示区25的亮起和熄灭，用以提示用户诊音器当前的工作状态。
31.其中，所述琴弦信息指示区20则可以显示一些文字信息，诸如给第几根线进行调音或者诊音、显示需要调的音色种类等，通常来说显示的是某个音的符号，诸如e1、d2、c3等；所述音准偏差指示区21用以显示琴弦声音与琴弦信息指示区所显示的音色的偏差值，用以提示用户调整琴弦的音准；所述诊音指示区22用以提示用户进入了诊音/调音模式；所述预置指示区23用以提示用户进入了预置琴弦信息的模式；所述模式指示区24可以显示现在进行是什么乐器的调音模式，例如是吉他、是贝斯还是尤克里里，不同的乐器对应的琴弦音色以及根数参数均不同，当选择的乐器并非上述三种时，则均不显示，仅激活预置指示区23；所述琴弦健康指示区25为进度条类显示方式，用以告知用户某根弦的健康状态值，一般而言，满格进度的显示为琴弦的最佳状态/初始状态，而随着琴弦健康度的下降而线性减少显示的进度量，标号
①
代表第一弦，以此类推。
32.虽然本发明从原理上可以应用于所有弦乐器，但是从安装配合的合适度或者是应用广泛度而言，本发明的最佳应用场合是吉他、尤克里里以及贝斯，优选为6弦或以下的弦
乐器，当数量超过6弦，可以通过增加芯片存储容量以及增加琴弦健康指示区25的显示数量来实现。
33.参照图3所示，作为本发明优选的实施例之一，所述连接安装位4设有磁性安装结构或粘接安装结构，所述连接安装位4为环绕设于所述连接底盖3边缘的一环状结构，所述磁性安装结构为磁吸片，所述粘接安装结构为粘接片或魔术贴。
34.该连接安装位4可以为磁性安装结构或者是粘接安装结构，其中磁性安装结构的话，可以本身是可磁吸的金属，或者本身就是磁铁金属，而粘接结构则可以是粘性胶或者是魔术贴之类的结构，用于与待调音、诊音的弦乐器，尤其是吉他的琴头或者是琴身上。
35.参照图1或图3所示，作为本发明优选的实施例之一，所述连接安装位4连接有固定用夹具7或贴片，所述固定用夹具7包括上夹体70以及下夹体71，所述上夹体70与下夹体71于靠近其中一端铰接，所述上夹体70的另一端设有上夹持段72，所述下夹体71的另一端设有下夹持点73，所述上夹持段72设有诊音器固定位74。
36.固定用夹具7的外形以易于固定在吉他的琴头或者是琴身上为宜，其中，为了更加方便连接，采用的贴片可以是磁性贴片或者是粘性贴片，该贴片的结构与所述连接安装位4的形状匹配。
37.参照图1所示，作为本发明优选的实施例之一，所述诊音器固定位74与所述上夹持段72之间通过球形关节75活动连接。
38.利用球形关节75，诊音器的本体部分可以在球性关节75允许的范围内任意改变角度，以方便进行调音或者诊音的乐手能够看清显示屏2上面的信息。
39.参照图3所示，作为本发明优选的实施例之一，所述连接底盖3与所述壳体1之间通过旋转卡扣的方式扣接，所述连接底盖3的表面还设有拆装操作槽30。
40.该拆装操作槽30可以用硬币拧开也可以用螺丝刀拧开，或者是采用更加适合拆卸的形状均可，旋转卡扣的形式可以让壳体1做成圆柱状，没有棱角更加便于携带以及抗掉落的冲击，以及拆卸更加便捷。
41.一种上述诊音器的使用方法，该使用方法包括诊音模式、预置模式二种工作模式；若诊音器的工作模式为诊音模式，则所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块内预置的标准信号进行比对，并反馈比对结果至所述显示屏的琴弦信息指示区以及音准偏差指示区，此输出的信息为琴弦音准信息，同时，所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块的对应的琴弦的初始主频/斜波特征参考值进行比对，并反馈诊断结果至所述显示屏的琴弦信息指示区与音准偏差指示区，此输出的信息为琴弦健康信息；若诊音器的工作模式为预置模式，则所述主频/斜波采样器采集当前测试琴弦的主频/斜波信号，所述控制/分析芯片将上述信号存储至所述存储记忆模块作为琴弦的初始主频/斜波特征参考值，并将记录的信号反馈至所述琴弦信息指示区与音准偏差指示区；所述主频/斜波采样器采集的信号为琴弦的主频频率及波形、斜波频率及波形，其中，同一琴弦下，主频频率=1/2斜波频率。
42.在本发明中，本诊音器应用于2个方面：调音以及诊音，其中，预置模式的作用是记录每一根琴弦的主频以及斜波信息，从而作为诊音的参考，同时，预置模式下，本发明也可
以换种角度来应用，也就是利用预置模式激活记录在存储器中的特定琴弦的缺省状态下的主频和斜波信息，用现有琴弦的实时参数进行比对给出一个大概的预估值，又或者，将非常规的自定义信息进行记录，例如非吉他、贝斯或者尤克里里的弦乐器的琴弦信息。
43.从合理角度来说，本发明的最佳应用场合，是记录一根新弦到老弦的全过程，也就是说，利用调音模式将装好的新弦进行调音，利用预置模式记录新弦的主频以及斜波信息，等到一段时间的使用——这个使用过程可以进行若干次的调音——再利用诊音模式来比照同一根琴弦与最初记录状态的差异，来判断这根琴弦是否发生老化，而这个老化的发生，斜波的变化是不会随着音准的改变而改变，因而可以准确判断琴弦的状况。
44.同时，虽然本发明的使用方法中，仅提出将主频以及斜波参数作为判断老化的基准，但是如果能够证实环境因素对于琴弦老化的影响，将其与老化的算法进行挂钩，那么也可以作为可选内容来提升诊音的精度，但是无论怎么说，琴弦的老化，会直接反映在主频与斜波的变化之上，因此核心采用的参数依然是上述2个参数。
45.其中，一根琴弦的主频频率在正常状态下，必然是等于1/2的斜波频率，因而，知道任意一个值，另一个值既可以通过测量得出，也可以通过简单换算得出，从老化判断角度说，斜波频率由于样本更多因而更适于作为琴弦老化的判断参数。
46.为了提高本发明设备的可交互性，模式的切换以及工作状态都可以通过显示屏2进行显示，因而对应的功能都会产生反馈信号，由控制/分析芯片传递至显示屏2上，并且，本发明的按键可以设置得极少，例如仅设置兼顾开关作用的模式切换键以及选择确定键等，并且由于显示屏2上面的不同功能区的区分度高，模式之间的分工十分明确，指示效果好，因而操作难度很低，适用于不同水平的乐手进行操作。
47.作为本发明优选的实施例之一，所述诊音模式根据用户选择的调音模式的不同，所述控制/分析芯片将上述信号与所述存储记忆模块内的吉他、尤克里里、贝斯或自定义乐器的琴弦主频/斜波信息进行比对，其中，自定义乐器的琴弦主频/斜波信息仅能预置模式录入。
48.不同乐器调音模式的切换是提高用户调音效率的一个优选技术方案，其中，吉他为6弦，尤克里里为4弦，贝斯4
‑
6弦都有，以4弦居多，并且上述三种乐器音色各有不同，当用户在诊音模式中切换对应的调音模式，就相当于直接调取储存记忆模块内已有的参数进行比对，不同的调音模式可以让琴弦健康指示区25显示对应数量的琴弦信息，帮助用户理解现在的工作状态。
49.而当所需要诊音的乐器不在上述3种乐器之中时，预置模式的作用就是将用户自定义的乐器琴弦信息录入到诊音器之中，例如，可以录入3
‑
6根弦的信息，每一根弦都采用自定义的音，这样就实现了自定义模式下的诊音操作，需要指出的是，在自定义模式下，本发明将优选采用的调音方式为12平均律调音法。
50.作为本发明优选的实施例之一，在诊音模式下，所述主频/斜波采样器将从t时间内采集主频或斜波信号，单位为hz，并将得到的斜波信号在t时间内的非常规波动的次数i，若i的次数为i
min
≤i≤i
max
，或是i
max
< i，则判断琴弦发生老化；若t时间内的i <i
min
，则按照
n倍延长t，i的取值为，当i
min
≤i
avr
≤i
max
，或是i
max
< i
avr
，则判断琴弦发生老化。
51.一般来说，一根琴弦发生老化，其斜波频率的波形图中，必然会产生非常规波动，这个波动可以是明显低于正常频率的波峰，也可以是明显高于正常频率下的波谷——换句话说与原有波形产生可以识别的差异就可以认定发生了非常规波动。而一般来说，哪怕是正常的琴弦，在复杂的环境下的振动，都有可能产生非常规波动，但是这属于偶发现象，如果任何非常规波动的发生都被认定为琴弦老化的发生将会严重影响判断的准确性。因此，只有非常规波动在正常的周期内或者一定时间内次数达到了某个范围值内或者大于某个临界值，才会被认定琴弦发生了老化，波动次数越多则老化越严重。例如，我们可以认定波动次数大于10次时，琴弦老化状态属于较差，而波动次数大于20次时，认为琴弦老化状态属于极差，这样就有了较为合理的判断依据。
52.而琴弦发生老化，可能在某个最小周期或者时间段内，非常规次数超标，但是长时间看仍然在正常范围内，为了避免这种情况，可以适当按倍数延长最小周期或者时间段的长度，取累加的平均值，以平均值来判断老化状况就可以有效消除偶发现象带来的判断偏差。
53.作为本发明优选的实施例之一，所述t时间为1s，所述n倍的数值为3、4、5的整数，所述i
min
=8，所述i
max =12。
54.1s为频率计算的基本单位，因而1s为计算的标准时间是合适的，而n的倍数不需要过多，从精确角度来考虑3、4、5都可以满足大多数情况下的判断需求，其中，n=3时，判断的准确率可以达到89%以上，当n=5时，这个准确率可以达到95%，因而具有很好的实用价值，并且可以降低系统的负荷。
55.作为本发明优选的实施例之一，非常规波动为斜波信号超出/低于初始主频/斜波特征参考值的波峰值120%的实时波峰值或是超出/低于初始主频/斜波特征参考值的波谷值120%的实时波谷值。
56.超出或者低于初始主频/斜波特征参考值的波峰或者波谷值超过120%属于明显异常的波动，实际经验来说低于这个幅度都属于正常的偶发现象或者是琴弦的固有属性，然而这个值的选择取决于弦乐器的种类以及琴弦的材质，120%是一个较为高的标准值，适用于吉他弦，如果是材质较为软的琴弦，则这个标准应当适当降低，反则反之。
57.本发明具有的有益效果在于：操作简单明了，方便不同水平的乐师使用者简单上手，并且可以通过琴弦自身的物理参数来判断琴弦的老化状况，更加直观，尤其是针对音准部分的判断准确及时，非常适用于乐器保养，此外还能兼顾调音功能，减少了对调音器的依赖，整体具有较高的实用价值。
58.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。