基于麦克风阵列的钢琴声场逼近研究

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1、工程硕士学位论文基于麦克风阵列的钢琴声场逼近研究作者姓名严轲工程领域电子与通信工程校内指导教师韦岗教授校外指导教师熊尚坤高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchonAcousticApproximationofPianoBasedonMicrophoneArrayADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YanKeSupervisor：Prof.WeiGangSouthChinaUniversityof

2、TechnologyGuangzhou,China分类号：TP391学校代号：10561学号：201521010145华南理工大学硕士学位论文基于麦克风阵列的钢琴声场逼近研究作者姓名：严轲指导教师姓名、职称：韦岗教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计ꇶ应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：近代信号处理理论与技术论文提交日期：2018年4月11日论文答辩日期：2018年6月2日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：熊尚

3、坤委员：赵明剑丁泉龙韦岗华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：？好j日期：〉初在6月s日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学

4、。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。一本人电子文档的内容和纸质论文的内容相致。本学位论文属于：口保密，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年月日）于年J月日解密后适用本授权书。回不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览：同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源

5、总库》，传播学位论文的全部或部分内容。“”（请在以上相应方框内打J）作者签名：考价,_,々日期："2,-(J,g.6.豆指导教师签名：�剧日期｝｛）t9.6.b作者联系电话：电子邮箱：联系地址（含邮编）：摘要随着物质生活的提升，人们对精神生活的需求不断增加，钢琴作为乐器王者逐渐受到青睐，同时钢琴需要灵活运用左右手，也符合中老年人健身健脑的需求。但是钢琴庞大的机身，高昂的价位让很多家庭踌躇。电子琴尽管小巧且便宜，却在演奏中难以产生媲美钢琴的声场音效。本课题围绕钢琴和电子琴在声场上的差别，提出一种钢琴

6、音色评价系统，并基于这个系统研究了让电子琴在声场效果上逼近钢琴水平的方法。钢琴的声场逼近包括两部分，第一是对现有钢琴和电子琴提取时域和倒谱域特征，通过神经网络模型生成钢琴音色评价系统；第二是通过扬声器扩展电子琴声场音域，并用生成的评价系统评价当前声场。该方法可以让普通家庭只需拥有电子琴的情况下也能弹奏出钢琴的声场感官效果。本文主要研究工作和创新点如下：1.提出一种基于特征提取和BP神经网络的音色评价系统。采用18个麦克风组成的阵列充分采集声场信息；通过实验室自主研制的硬件平台控制麦克风阵列；编写软

7、件对采集的一组音频信号重组、降噪；生成相关系数矩阵，并进一步提取矩阵特征值作为时域特征；对每个采集的音频提取Mel倒谱系数，经过均值压缩后作为倒谱域特征；结合BP神经网络生成评价模型。2.根据哈斯效应，提出一种能很快找到小空间内声场效果较好区域的扬声器摆法，通过这种摆法，可以有效的节省声场逼近实验中确定扬声器位置的时间，同时，这种方法也很适合让普通家庭通过扬声器连接多媒体得到更好的视听体验。3.提出一种基于音色评价系统和哈斯效应摆布法的钢琴声场逼近方法。通过哈斯效应摆布法确定扬声器最佳摆布区域，在

8、该区域内缓慢调整扬声器摆布，并用麦克风阵列采集每次摆布位置的声场信息，对采集到的音频提取时域和倒谱域特征，传入评价系统中，得到当前位置声场逼近效果的评价。通过不断的调整，最后实现了2种型号电子琴都能有钢琴的声场感官。关键词：钢琴音色评价；声场逼近；特征提取；BP神经网络；IABSTRACTWiththeimprovementofmateriallife,people'sdemandforspirituallifehasincreased,Asakingofmusicalinstru