電聲弦樂器及其設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電聲弦樂器，包括：弦，所述弦通過演奏操作而振動(dòng)；琴身，所述琴身通過琴馬來(lái)支撐所述弦；拾音傳感器，所述拾音傳感器安裝在通過所述弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，所述拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從所述弦傳來(lái)的振動(dòng)，并且輸出電信號(hào)；和支撐件，所述琴馬支撐件具有相對(duì)于所述琴身支撐所述琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，以使所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性。
【專利說明】電聲弦樂器及其設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電聲弦樂器，該電聲弦樂器被構(gòu)造成感測(cè)從通過琴馬而被琴身支撐的弦傳遞的振動(dòng)并產(chǎn)生輸出，并且本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)該電聲弦樂器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，電聲弦樂器被構(gòu)造成借助于拾音傳感器來(lái)拾取琴弦的振動(dòng)，以產(chǎn)生弦樂器的聲音。例如，專利文獻(xiàn)I (日本專利N0.3225856)公開了一種作為電聲弦樂器的電子小提琴。該小提琴包括用于通過琴馬支撐琴弦的琴身，并且該琴身由多個(gè)彼此堆疊的層組成。粘性層被夾在所述多個(gè)層之間，以減少由弦振產(chǎn)生、并通過琴身的振動(dòng)而作為聲音傳播到空氣中的大量能量，從而使得較小量或沒有聲音散發(fā)到空氣。
[0003]專利文獻(xiàn)2 (日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_N0.60-154299)公開了一種電聲弦樂器，該電聲弦樂器包括由彼此一體形成的剛性基座支撐件、琴馬懸架、跨件(span)和琴馬頂架構(gòu)成的構(gòu)件。該構(gòu)件通過高度調(diào)整機(jī)構(gòu)放置在堅(jiān)實(shí)的琴身上。琴馬頂架支撐琴弦，而由壓電元件構(gòu)成的拾音器設(shè)置在剛性基座支撐件和跨件之間。在該電聲弦樂器中，琴馬懸架具有撓性。而且，該電聲弦樂器使用撓性琴馬懸架來(lái)在琴弦的振動(dòng)和拾音器之間傳遞能量，因此，基于通過拾音器的轉(zhuǎn)換而得到的電信號(hào)的樂器聲音更接近原聲弦樂器的聲音。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]專利文獻(xiàn)I中公開的電聲弦樂器能夠充分地減小如上所述的音量，但是琴身由高剛度的材料形成。因此，弦的振動(dòng)能量留存在弦中相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間，并且弦的振動(dòng)緩慢衰減，從而引起普通原聲弦樂器的演奏者的不適。另外，當(dāng)從琴馬向琴身側(cè)看時(shí)，普通原聲弦樂器造成琴身的主共振，而在電聲弦樂器的情形下，由于琴身的結(jié)構(gòu)，并不發(fā)生所述共振，或者即使發(fā)生，所述共振的振幅也非常小，并且該共振頻率偏離普通原聲弦樂器的共振頻率。因此，常規(guī)電聲弦樂器中的相對(duì)于音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性的差異完全不同于普通原聲弦樂器，從而無(wú)法獲得普通原聲弦樂器的可演奏性和表達(dá)力。
[0005]而且，在專利文獻(xiàn)2中公開的電聲弦樂器中，基于通過拾音器的轉(zhuǎn)換而得到的電信號(hào)的樂器聲音更接近于如上所述的原聲弦樂器的聲音，但是，在使得該樂器聲音在諸如共振頻率和共振能級(jí)方面的振動(dòng)特性更接近于真實(shí)的原聲弦樂器聲音這一方面而言，并沒有發(fā)現(xiàn)更具體的成果。
[0006]已經(jīng)考慮上述情況研發(fā)了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供:一種不具有共振琴身的電聲弦樂器，其通過使該電聲弦樂器的樂器聲音在諸如相對(duì)于音高而言的音量、音質(zhì)和聲音衰減差異這些方面的弦樂器聲音的特性更接近于普通原聲弦樂器，從而能夠提高音樂演奏的可演奏性和表達(dá)力；和一種設(shè)計(jì)該電聲弦樂器的方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電聲弦樂器，該電聲弦樂器包括:弦，該弦通過演奏操作而振動(dòng)；琴身，該琴身通過琴馬支撐弦；拾音傳感器，該拾音傳感器安裝在通過弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，該拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從弦傳來(lái)的振動(dòng)并輸出電信號(hào)；和支撐件，該支撐件具有相對(duì)于琴身支撐琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，以使電聲弦樂器的振動(dòng)特性更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明也可以實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種設(shè)計(jì)電聲弦樂器的方法，該電聲弦樂器包括:弦，該弦通過演奏操作而振動(dòng)；琴身，該琴身通過琴馬支撐弦；拾音傳感器，該拾音傳感器安裝在通過弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，該拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從弦傳來(lái)的振動(dòng)并輸出電信號(hào)；和支撐件，該支撐件具有相對(duì)于琴身支撐琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，該方法包括:設(shè)計(jì)電聲弦樂器的琴馬周圍部件的質(zhì)量、由琴馬和支撐件造成的損耗、支撐件的彈簧常數(shù)，使得與不使用支撐件的情形比較，電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值的頻率之一。
[0009]在普通原聲弦樂器中，由于具有由頂板引起的峰值的振動(dòng)特性(即，共振特性)以及具有由在音孔附近和琴身中的空氣引起的谷值的振動(dòng)特性(即，反共振特性)，從而琴馬附近的振動(dòng)特性具有兩個(gè)峰值和一個(gè)谷值。在如上所述構(gòu)造的本發(fā)明中，琴馬由支撐件支撐，并且支撐件被設(shè)置成用于獲得原聲弦樂器的振動(dòng)特性的峰值的位置處具有峰值的振動(dòng)特性。因此，本發(fā)明中的振動(dòng)特性具有原聲弦樂器的振動(dòng)特性的兩個(gè)峰值中的一個(gè)峰值，并且與原聲弦樂器的大體一致。因此，同樣在包括具有高剛度的琴身且不包括共振琴身的電聲弦樂器中，能夠使琴馬附近的振動(dòng)特性更接近于普通原聲弦樂器的振動(dòng)特性，以提高音樂演奏的可演奏性和表達(dá)力。
[0010]在括號(hào)中的、屬于本裝置的各個(gè)組成元件的附圖標(biāo)記在以下描述中與用于在以下實(shí)施例中區(qū)分各個(gè)組成元件的附圖標(biāo)記對(duì)應(yīng)。屬于每個(gè)組成元件的附圖標(biāo)記指示了每個(gè)元件與它的一個(gè)示例之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并且每個(gè)元件不局限于該一個(gè)示例。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電聲弦樂器，該電聲弦樂器包括:弦(14)，該弦通過演奏操作而振動(dòng)；琴身，該琴身(11)通過琴馬(12)支撐弦；拾音傳感器(16)，該拾音傳感器安裝在琴馬附近的通過弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，該拾音傳感被器構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從弦傳來(lái)的振動(dòng)并輸出電信號(hào)；和支撐件(13 ;41、42 ；43 ；44 ;45)，該支撐件具有相對(duì)于琴身支撐琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，以獲得一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性。
[0012]例如，在該構(gòu)造中，支撐件(13)是板簧，該板簧的一端或相反兩端固定到琴身。并且，支撐件(43)可以是夾在琴身和琴馬之間的彈性構(gòu)件。并且，支撐件(44、45)可以是薄板，該薄板在支撐件和琴身之間形成空間的狀態(tài)下與琴身一體地形成。并且，支撐件(41、42)可以是具有高剛度的板和螺旋彈簧，該螺旋彈簧設(shè)置在琴身的上表面上，以支撐該板。并且，支撐件的彈簧常數(shù)可以與該一種原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)不同。具體地，支撐件的彈簧常數(shù)可以大于該一種原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)。
[0013]本發(fā)明的另一個(gè)特征是，由支撐件引起的振動(dòng)特性實(shí)現(xiàn)了在該一種原聲弦樂器中的頂板的振動(dòng)特性和由在音孔附近和琴身中的空氣引起的振動(dòng)特性的兩個(gè)峰值中的較高的峰值的頻率。在該構(gòu)造中，例如，由支撐件引起的振動(dòng)特性是具有在90Hz和270Hz之間的范圍內(nèi)的峰值的振動(dòng)特性。
[0014]雖然普通原聲弦樂器的振動(dòng)特性是如上所述的具有兩個(gè)峰值和一個(gè)谷值的振動(dòng)特性，但是該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率主要與頂板的振動(dòng)特性有關(guān)，并且在普通原聲弦樂器的琴馬附近顯著地展現(xiàn)該振動(dòng)特性。因此，在本發(fā)明的另一個(gè)特征中，由支撐件引起的振動(dòng)特性被調(diào)整為具有該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率(例如，與在90Hz和270Hz之間的范圍內(nèi)的頻率對(duì)應(yīng)的峰值)。因此，琴馬附近的振動(dòng)特性能夠更接近于普通原聲弦樂器的振動(dòng)特性，以更令人滿意地提高音樂演奏的可演奏性和表達(dá)力。
[0015]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種設(shè)計(jì)電聲弦樂器的方法，該電聲弦樂器包括:弦(14)，該弦通過演奏操作而振動(dòng)；琴身(11 )，該琴身通過琴馬(12)支撐弦；拾音傳感器(16)，該拾音傳感器安裝在通過弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，該拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從弦傳來(lái)的振動(dòng)并輸出電信號(hào)；和支撐件(13 ;41、42 ；43 ；44 ;45)，該支撐件具有相對(duì)于琴身支撐琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，該方法包括:設(shè)計(jì)該電聲弦樂器的琴馬周圍的部件的質(zhì)量、由琴馬和支撐件引起的損耗和支撐件的彈簧常數(shù)，使得當(dāng)與不使用該支撐件的情形相比，該電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值的頻率之一。
[0016]該方法可以還包括:獲得在該個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值的頻率；獲得該電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率；和通過參考所獲得的該一個(gè)峰值的頻率和所獲得的該兩個(gè)峰值的頻率，設(shè)計(jì)該電聲弦樂器的琴馬周圍的部件的質(zhì)量、由琴馬和支撐件引起的損耗和支撐件的彈簧常數(shù)。
[0017]在該方法中，支撐件的彈簧常數(shù)可以大于該一種原聲弦樂器的頂板的一部分的彈簧常數(shù)，所述一部分位于該一種原聲弦樂器的琴馬附近。
[0018]該方法可以還包括:使用由包括該一種原聲弦樂器的頂板和與空氣有關(guān)的元件的質(zhì)量模型轉(zhuǎn)換而來(lái)的第一等效電路來(lái)獲得該一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值的頻率；使用通過從第一等效電路中排除與空氣有關(guān)的元件而產(chǎn)生的第二等效電路來(lái)獲得在電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率；和設(shè)計(jì)電聲弦樂器的琴馬周圍的部件的質(zhì)量、由琴馬和支撐件引起的損耗和支撐件的彈簧常數(shù)，使得當(dāng)與不使用該支撐件的情形相t匕，該電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率更接近于該一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值中的較高峰值的頻率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]當(dāng)通過結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的實(shí)施例的以下詳細(xì)描述時(shí)，本發(fā)明的目的、特征、優(yōu)勢(shì)以及技術(shù)和工業(yè)意義將被更好地理解，其中:
[0020]圖1是圖示了具有本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性側(cè)視圖；
[0021]圖2A是圖示了表示包括堅(jiān)實(shí)的背板和堅(jiān)實(shí)的側(cè)面的普通聲學(xué)吉他的運(yùn)動(dòng)的雙質(zhì)量模型的視圖，而圖2B是圖示了表示該雙質(zhì)量模型的等效電路的視圖；
[0022]圖3A是圖示了等效電路的視圖，該視圖僅表示了與頂板相關(guān)的元素而排除了在圖2B中圖不的等效電路中的與空氣相關(guān)的兀素，而圖3B是圖不了在圖3A中圖不的等效電路的頻率響應(yīng)的圖表；
[0023]圖4A是圖示了等效電路的視圖，該視圖僅表示了與空氣相關(guān)的元素而排除了在圖2B中圖示的等效電路中的與頂板相關(guān)的元素，而圖4B是圖示了在圖4A中圖示的等效電路的頻率響應(yīng)的圖表，圖4C是圖不了通過將圖3A的等效電路與圖4A的等效電路結(jié)合而獲得的等效電路的視圖，而圖4D是圖不了在圖4C中圖不的等效電路的頻率響應(yīng)的圖表；
[0024]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電吉他的俯視圖；[0025]圖6是在將琴身框架從在圖5中圖示的電吉他移除的狀態(tài)下的電吉他的側(cè)視圖(換言之，圖6是當(dāng)從圖5中的下側(cè)面看時(shí)的電吉他的側(cè)視圖)；
[0026]圖7是沿著圖5的線7-7截取的電吉他的局部放大截面圖；
[0027]圖8是沿著圖5的線8-8截取的電吉他的局部放大截面圖；
[0028]圖9是在圖5和圖6中圖示的電吉他的琴身的放大透視圖；
[0029]圖10是圖示了在琴馬支撐件從琴身分離的狀態(tài)下的在圖5和圖6中圖示的琴馬支撐件的放大透視圖；
[0030]圖11是圖示了根據(jù)變型的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性側(cè)視圖；
[0031]圖12是圖示了根據(jù)另一個(gè)變型的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性側(cè)視圖；
[0032]圖13是圖示了根據(jù)另一個(gè)變型的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性側(cè)視圖；
[0033]圖14A是圖示了根據(jù)另一個(gè)變型的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性俯視圖，圖14B是圖14A的示意性側(cè)視圖，而圖14C是沿著圖14A的線C-C截取的示意性截面圖；
[0034]圖15A是圖示了作為在圖14中圖示的電聲弦樂器的變型的電聲弦樂器的弦支撐部分的示意性俯視圖，圖15B是圖15A的示意性側(cè)視圖，而圖15C是沿著圖15A的線C-C截取的示意性截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]a.基本結(jié)構(gòu)示例
[0036]首先，將參考圖1通過示例來(lái)說明具有本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)的電聲弦樂器。
[0037]該電聲弦樂器包括由木材制成且剛度較高的琴身11。琴馬支撐件13安裝在琴身11上，以通過其彈簧結(jié)構(gòu)來(lái)支撐琴馬12。琴馬支撐件13是彈性金屬板，具體地，琴馬支撐件13是在弦14延伸的方向上伸長(zhǎng)的板簧。琴馬支撐件13的相反兩端大體垂直地彎曲，以沿著相同的方向延伸(圖1所示的向下方向)。琴馬支撐件13的相反兩端被固定到琴身11。琴馬12是在與弦14的延伸方向相垂直的方向上延伸的長(zhǎng)尺狀構(gòu)件。琴馬12由諸如木材和樹脂此類的材料形成，并固定到琴馬支撐件13。琴鞍15固定在琴馬12上，琴鞍15由諸如樹脂和象牙此類的材料制成。琴鞍15的上端部支撐弦14，而弦14的一端被固定到琴馬12。
[0038]拾音傳感器16安裝在琴鞍15和琴馬12之間。拾音傳感器16被設(shè)計(jì)用來(lái)拾取或感測(cè)來(lái)自弦14的振動(dòng)，以基于該振動(dòng)輸出電信號(hào)。例如，拾音傳感器16由壓電傳感器構(gòu)成。
[0039]在具有上述結(jié)構(gòu)的電聲弦樂器中，琴馬12周圍的部件的質(zhì)量被大體調(diào)整為原聲弦樂器(作為一個(gè)原聲弦樂器的一個(gè)示例)的琴馬周圍的部件的質(zhì)量，所述聲弦樂器具有所述電聲弦樂器意于模仿或產(chǎn)生的音色，即，在琴馬12周圍的部件的質(zhì)量被大體調(diào)整為其上安裝有琴馬的頂板的一部分周圍的部件以及琴馬的質(zhì)量，但是并不等于或相同于其上安裝有琴馬的頂板的一部分周圍的部件以及琴馬的質(zhì)量。這種結(jié)構(gòu)的根由將在下文中予以說明。而且，琴馬支撐件13的彈簧特性(即，彈簧常數(shù))被大體調(diào)整為頂板的、圍繞具有電聲弦樂器意于模仿的音色的原聲弦樂器的琴馬的一部分的彈簧特性，但是琴馬支撐件13的彈簧特性與所述頂板的、圍繞原聲弦樂器的琴馬周圍的一部分的彈簧特性并不完全相同。由于琴馬12造成的損耗和由于琴馬支撐件13造成的損耗分別是給定的適當(dāng)?shù)某?shù)，從而這些損耗被大體調(diào)整為由于具有電聲弦樂器意于模仿的音色的原聲弦樂器的琴馬周圍的部件的結(jié)構(gòu)引起的損耗，但是由于琴馬12造成的損耗和由于琴馬支撐件13造成的損耗并不等于或相同于由于所述原聲弦樂器的琴馬周圍的部件的結(jié)構(gòu)所引起的損耗。應(yīng)該注意的是，在以下說明中描述的損耗的意思是，一定量的能量由于諸如部件和空氣粒子此類物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)所引起的摩擦而被轉(zhuǎn)換成熱能，和/或由于聲輻射而被轉(zhuǎn)換成聲能，從而從振動(dòng)系統(tǒng)耗散。
[0040]此外，琴馬的振動(dòng)特性受到在原聲弦樂器的琴身中的空氣的振動(dòng)的影響，但是在具有基本結(jié)構(gòu)的該示例的電聲弦樂器中，琴馬的振動(dòng)特性不受在琴身中的空氣的振動(dòng)的影響。因此，對(duì)其上安裝有琴馬的頂板的一部分的周圍的部件和琴馬的質(zhì)量、琴馬支撐件13的彈簧特性和由琴馬12和琴馬支撐件13造成的損耗進(jìn)行調(diào)整，以便分別略微不同于原聲弦樂器中的頂板周圍的部件的質(zhì)量、頂板的圍繞琴馬的一部分的彈簧特性和由于琴馬周圍的部件的結(jié)構(gòu)所造成的損耗，以考慮原聲弦樂器的琴身中的空氣的振動(dòng)的影響。
[0041]因此，在具有上述結(jié)構(gòu)的電聲弦樂器中，使得通過弦14的振動(dòng)而振動(dòng)的電聲弦樂器的振動(dòng)特性與具有電聲弦樂器意于模仿的音色的原聲弦樂器的振動(dòng)特性大體一致。而且，使得在琴馬12和由于音樂演奏而振動(dòng)的弦14之間的能量的傳播與具有電聲弦樂器意于模仿的音色的原聲弦樂器的能量傳播大體一致。因此，使得電聲弦樂器的相對(duì)于音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性與具有電聲弦樂器意于模仿的音色的原聲弦樂器大體一致。這些特性出現(xiàn)在基于通過拾音傳感器16的轉(zhuǎn)換而獲得的電信號(hào)的樂器聲音中，從而允許不具有共振琴身的弦樂器獲得具有共振琴身的樂器的表達(dá)力和可演奏性。應(yīng)該注意的是，因?yàn)橄覙菲鞑痪哂泄舱袂偕?，所以這些特性出現(xiàn)在能夠直接通過空氣聽到的聲音中，盡管該聲音的音量較小。
[0042]這里，將使用質(zhì)量模型和等效電路來(lái)闡述設(shè)計(jì)下列設(shè)置的方法:琴馬12周圍的部件的質(zhì)量、琴馬支撐件13的彈簧特性和由琴馬12及琴馬支撐件13造成的損耗。圖2A圖示了表示普通聲學(xué)吉他的運(yùn)動(dòng)的雙質(zhì)量模型，該普通聲學(xué)吉他包括堅(jiān)實(shí)的背板和堅(jiān)實(shí)的側(cè)面(即，聲學(xué)吉他具有共振琴身)。在圖2A中，F(xiàn) (t)表示作用在頂板上的驅(qū)動(dòng)力的大小，mp表示頂板的質(zhì)量，Kp表示頂板的彈簧常數(shù)，mh表示在音孔周圍的空氣的質(zhì)量，而V表示琴身的體積。
[0043]圖2B圖示了表示在圖2A中的雙質(zhì)量模型的等效電路。在圖2B中，F(xiàn) (t)表示交流電源的電壓幅值。Mp表示線圈的與頂板的質(zhì)量mp對(duì)應(yīng)的電感，Cp表示電容器的與彈簧順應(yīng)性對(duì)應(yīng)的電容，彈簧順應(yīng)性是頂板的彈簧常數(shù)kp的倒數(shù)，而Rp表示與由頂板引起的損耗對(duì)應(yīng)的電阻值。電感Mp、電容Cp和電阻值Rp是與頂板有關(guān)的元素，并且例如分別是0.18H、5 μ F和4 Ω。Mh表示線圈的電感，其與在音孔周圍的空氣的質(zhì)量mh對(duì)應(yīng)；Rh表示電阻值，其與由在音孔周圍的空氣引起的損耗對(duì)應(yīng)；Cv表示電容器的電容，其與彈簧順應(yīng)性相應(yīng)，彈簧順應(yīng)性是在琴身中的空氣的彈簧常數(shù)的倒數(shù)；而Rv表示電阻值，其與由在琴身中的空氣引起的損耗對(duì)應(yīng)。電感Mh、電阻值Rh、電容Cv和電阻值Rv是與空氣相關(guān)的元素，并且例如分別是0.08Η、1 Ω、20μ F和0.1 Ω。Up、Uh和Uv中的每個(gè)均表示與速度對(duì)應(yīng)的電流。
[0044]圖3A圖示了等效電路，該等效電路僅表示了與頂板相關(guān)的元素Mp、Cp和Rp而排除了與空氣相關(guān)的元素Mh、Rh、Cv和Rv。圖3B圖示了該等效電路的頻率響應(yīng)。圖3B表明，頂板引起共振的較高峰值，該高峰值在不具有共振琴身的電聲弦樂器中出現(xiàn)在170Hz附近。另一方面，圖4A圖示了等效電路，該等效電路僅表示了與空氣相關(guān)的元素Mh、Rh、Cv和Rv而排除了與頂板有關(guān)的兀素Mp、Cp和Rp。圖4B圖不了該等效電路的頻率響應(yīng)。圖4B表明，在具有共振琴身的聲學(xué)吉他中，音孔周圍和在琴身中的空氣引起大的反共振(SP，亥姆霍茲共振)，該反共振的谷值在具有共振琴身的聲學(xué)吉他的振動(dòng)特性中出現(xiàn)在125Hz附近。結(jié)合圖3A和圖4A中的等效電路，形成圖4C所示的等效電路(其與圖2B的等效電路相同)。圖4D圖示了該等效電路的頻率響應(yīng)。圖4D表明，具有共振琴身的聲學(xué)吉他的振動(dòng)頻率響應(yīng)具有出現(xiàn)在IlOHz附近和200Hz附近的兩個(gè)共振峰值和出現(xiàn)在125Hz附近的一個(gè)反共振谷值。
[0045]另一方面，不具有共振琴身的弦樂器的振動(dòng)特性主要由琴馬支撐件13的共振來(lái)確定，并且在不具有共振琴身的弦樂器的振動(dòng)特性中僅出現(xiàn)一個(gè)峰值。因此，該一個(gè)峰值的頻率需要調(diào)整為具有共振琴身的聲學(xué)吉他的振動(dòng)特性的兩個(gè)峰值中的一個(gè)峰值的頻率。在該情形下，該一個(gè)峰值的頻率可以被調(diào)整為在具有共振琴身的聲學(xué)吉他中的該兩個(gè)峰值，SP，在IlOHz附近的峰值和在200Hz附近的峰值的頻率中的較低的頻率，但是，已經(jīng)證實(shí)的是，在該一個(gè)峰值的頻率被調(diào)整為該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率的情形下，能夠獲得更接近于具有共振琴身的聲學(xué)吉他的樂器聲音的聲音。因此，不具有共振琴身的弦樂器的振動(dòng)特性的該一個(gè)峰值的頻率優(yōu)選被調(diào)整為該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率。考慮到除聲學(xué)吉他之外的原聲弦樂器，諸如小提琴、大提琴、曼陀林、尤克里里琴和貝司，該較高的頻率優(yōu)選落在90Hz和270Hz之間的范圍內(nèi)。
[0046]因?yàn)榭紤]到琴身中的空氣的彈簧組件對(duì)于具有共振琴身的聲學(xué)吉他的頂板的振動(dòng)起作用，因此由于頂板而造成的峰值的頻率較高，具體地，該一個(gè)峰值的頻率優(yōu)選被調(diào)整為，使得用于支撐琴馬12以允許琴馬12振動(dòng)的琴馬支撐件13的彈簧特性被制造成剛度更大，即，琴馬支撐件13的彈簧常數(shù)優(yōu)選被調(diào)整為大于具有共振琴身的聲學(xué)吉他的頂板的彈簧常數(shù)kp。在基本結(jié)構(gòu)的示例中，考慮這些方面來(lái)設(shè)置琴馬12周圍的部件的質(zhì)量和由琴馬12和琴馬支撐件13造成的損耗。即，如上所述，在設(shè)計(jì)電聲弦樂器時(shí)，優(yōu)選考慮下列幾點(diǎn)。獲得具有共振琴身的原聲弦樂器的振動(dòng)特性的兩個(gè)峰值的頻率，和沒有共振琴身的電聲弦樂器的振動(dòng)特性的一個(gè)峰值的頻率。琴馬12周圍的部件的質(zhì)量、由琴馬12和琴馬支撐件13引起的損耗以及琴馬支撐件13的彈簧常數(shù)被設(shè)計(jì)成使得該一個(gè)峰值的頻率更接近該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率。換言之，當(dāng)與不包括該琴馬支撐件13的電聲弦樂器的情形相比時(shí)，在琴馬12周圍的部件的質(zhì)量、由琴馬12和琴馬支撐件13引起的損耗以及琴馬支撐件13的彈簧常數(shù)被設(shè)計(jì)成使得該一個(gè)峰值的頻率更接近該兩個(gè)峰值的頻率中的較高的頻率。
[0047]b.一個(gè)實(shí)施例
[0048]接下來(lái)，將以電吉他I為例，參考圖5-圖8來(lái)說明具有如圖1所示的基本結(jié)構(gòu)的電聲弦樂器的一個(gè)實(shí)施例。
[0049]電吉他I包括琴身11和琴頸21，并且包括多根弦14，弦14被拉緊在下列兩者之間:琴馬12和固定在琴身11的頂部上的琴馬支撐件13 ;以及設(shè)置在琴頸21的端部處的琴頭22。琴身11是厚木質(zhì)構(gòu)件，當(dāng)從琴身11的上側(cè)觀察時(shí)，琴身11大致為長(zhǎng)方形的長(zhǎng)尺狀。琴身11還具有高剛度，從而不會(huì)引起聲學(xué)振動(dòng)。琴頸21與琴身11 一體地形成且延伸，并且琴頸的上表面上具有指板。琴頭22與琴頸21—體地形成。所述多根弦14的相反兩端分別由固定到琴馬12的琴鞍15和設(shè)置在琴頸21的端部上的螺母23支撐，并且弦14的相反相端分別緊固到琴馬12和弦軸24。
[0050]琴身11的下表面具有凹部11a，薄蓋25通過螺釘31被固定到琴身的下表面，使得在蓋25中形成空間。未示出的電路設(shè)置在該空間中，設(shè)置在蓋25的外表面上的部件包括用于電路的接線端子和用于操作電路的元件。琴身框架26、27分別設(shè)置在琴身11和琴頸21的相反兩側(cè)。琴身框架26、27中的每個(gè)琴身框架形成為薄曲面板狀，該曲面板由諸如金屬、樹脂和木材此類的材料形成。琴身框架26、27的相反兩端分別裝配在孔llb、21a中，孔llb、21a形成在琴身11和琴頸21的側(cè)面中，從而琴身框架26、27分別安裝在琴身11和琴頸21上。
[0051]接下來(lái)，將參考圖9和圖10來(lái)詳細(xì)地說明琴馬支撐件13。琴馬支撐件13由金屬板簧構(gòu)成，金屬板簧在其縱向方向上的相反兩端彎曲成鉤狀(以致具有L形狀)，并且琴馬支撐件13的相反兩端通過螺釘32被固定到琴身11的上表面。由木材或樹脂形成的琴馬12通過螺釘33被固定到琴馬支撐件13的縱向方向上的中部的上表面。琴馬12的上表面具有方形狹縫12a，由例如樹脂或象牙形成的琴鞍15被裝配和固定在狹縫12a中。由壓電元件構(gòu)成的拾音傳感器16 (參看圖7)布置在琴馬12與狹縫12a、即琴鞍15的底表面之間。拾音傳感器16感測(cè)或拾取通過琴鞍15和琴馬12傳遞的振動(dòng)，將該振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并將該電信號(hào)輸出到電路(即，電路裝置)。
[0052]如在基本結(jié)構(gòu)的示例中，借助于琴馬支撐件13，根據(jù)該一個(gè)實(shí)施例的具有上述構(gòu)造的電吉他I也能夠模仿具有共振琴身的聲學(xué)吉他的頂板(琴馬)的振動(dòng)特性(即，共振特性)。因此，還在根據(jù)該一個(gè)實(shí)施例的該電吉他I中，如上所述，使得相對(duì)于音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性與具有共振琴身的聲學(xué)吉他大體一致。因?yàn)檫@些特性出現(xiàn)在基于通過拾音傳感器16的轉(zhuǎn)換而獲得的電信號(hào)的樂器聲音中，所以不具有共振琴身的電吉他也能夠獲得具有共振琴身的聲學(xué)吉他的表達(dá)力和可演奏性。
[0053]c.變型
[0054]雖然已經(jīng)在上面描述了該基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明不局限于該基本結(jié)構(gòu)和該一個(gè)實(shí)施例的示例的細(xì)節(jié)，而對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以以各種變化和變型來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
[0055]雖然在上述一個(gè)實(shí)施例中說明了根據(jù)本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)在電吉他I上的應(yīng)用示例，但是該基本結(jié)構(gòu)也適用于除電吉他I之外的電聲弦樂器。
[0056]在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中，用于支撐琴馬12的琴馬支撐件13的相反兩端固定到琴身U。代替該結(jié)構(gòu)，如圖11所示，琴馬支撐件13的僅一個(gè)端部可以固定到琴身11，即，琴馬支撐件13可以具有相對(duì)于琴身11的懸臂結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)還允許琴馬支撐件13振動(dòng),從而產(chǎn)生與上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的不例相同的效果。
[0057]在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中，用于支撐琴馬12的琴馬支撐件13由板簧構(gòu)成。代替該結(jié)構(gòu)，如圖12所示，琴馬支撐件可以由板41和多個(gè)螺旋彈簧42構(gòu)成，板41具有高剛度，而所述多個(gè)螺旋彈簧42固定到板41的下表面，以支撐板41。即，電聲弦樂器可以被構(gòu)造成使得所述多個(gè)螺旋彈簧42的下端固定到琴身11，所述多個(gè)螺旋彈簧42的上端固定到板41的下表面，并且琴馬12固定到板41的上表面。該結(jié)構(gòu)還允許板41通過螺旋彈簧42進(jìn)行振動(dòng)，從而產(chǎn)生與上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例相同的效果。
[0058]代替在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中由板簧構(gòu)成的琴馬支撐件13，如圖13所示，琴馬支撐件43可以被夾在琴身11和琴馬12之間作為彈性構(gòu)件，該彈性構(gòu)件由諸如橡膠和樹脂此類的彈性材料形成。即，電聲弦樂器可以被構(gòu)造成使得作為彈性構(gòu)件的琴馬支撐件43固定到琴身11的上表面，并且琴馬12固定到琴馬支撐件43。此外，在該結(jié)構(gòu)中，琴馬12在其能夠振動(dòng)的狀態(tài)下經(jīng)由作為彈性構(gòu)件的琴馬支撐件43被琴身11支撐，從而產(chǎn)生與上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例相同的效果。
[0059]代替在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中由板簧構(gòu)成的琴馬支撐件13，如圖14A-圖14C所示的結(jié)構(gòu)可以用于支撐琴馬12。即，方形狹縫(空間)Ilc在琴馬12下方形成在木質(zhì)琴身11中，以在弦14的延伸方向上延伸，并且狹縫Ilc的、在與弦14的延伸方向相垂直的方向上的相反兩端在琴身11的頂部中開口。位于狹縫Ilc的上側(cè)上的琴身11的厚度較小，以允許琴身11在上下方向上振動(dòng)。換言之，琴身11的薄部用作琴馬支撐件44，該琴馬支撐件44是在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中的由板簧構(gòu)成的琴馬支撐件13的替代物，并且琴馬12被琴馬支撐件44的彈簧結(jié)構(gòu)支撐，以便振動(dòng)。此外，在該結(jié)構(gòu)中，琴馬12在其可以振動(dòng)的狀態(tài)下通過作為彈性構(gòu)件的琴馬支撐件44被琴身11支撐，從而產(chǎn)生與上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例相同的效果。
[0060]作為圖14所示的電聲弦樂器的變型，如圖15A-圖15C所示，可以形成在琴身11的側(cè)表面中開口的狹縫Ild來(lái)代替圖14的狹縫11c。即，方形狹縫(空間)lld在琴馬12下方形成在木質(zhì)琴身11中，以便在弦14的延伸方向上延伸，并且狹縫Ild的、在與弦14的延伸方向相垂直的方向上的相反兩端中的一個(gè)端部在琴身11的側(cè)表面中開口。可替代地，狹縫Ild的、在與弦14的延伸方向相垂直的方向上的兩個(gè)相反端部可以在琴身11的側(cè)表面中開口。此外，在該結(jié)構(gòu)中，位于狹縫Ild的上側(cè)上的琴身11形成為具有較小厚度，以便允許琴身11在上下方向上振動(dòng)，并且琴身11的該部分用作琴馬支撐件45，該琴馬支撐件45是在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中的由板簧構(gòu)成的琴馬支撐件13的替換物。該結(jié)構(gòu)還允許琴馬12在其可以振動(dòng)的狀態(tài)下被琴馬支撐件45的彈簧結(jié)構(gòu)支撐，從而產(chǎn)生與上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例相同的效果。
[0061]在上述基本結(jié)構(gòu)、一個(gè)實(shí)施例和上述變型的不例中，拾音傳感器16設(shè)置在琴鞍15的下表面上，但是本發(fā)明不局限于該結(jié)構(gòu)。即，拾音傳感器16可以設(shè)置在琴馬12附近的任意位置處，只要拾音傳感器16能夠感測(cè)由弦14的振動(dòng)所引起的琴馬12的振動(dòng)即可。例如，拾音傳感器16可以設(shè)置在琴馬12的外周表面或琴馬支撐件13上。多個(gè)拾音傳感器可以設(shè)置在不同的位置處，以組合使用傳感器的輸出。
[0062]在上述基本結(jié)構(gòu)、一個(gè)實(shí)施例和變型的示例中，使用壓電元件作為拾音傳感器16。然而，可以使用任何傳感器作為拾音傳感器16，只要該傳感器能夠感測(cè)在琴馬12周圍的振動(dòng)(例如，移位、速度和加速度)即可。因此，除了壓電元件之外，還可以使用任何振動(dòng)傳感器作為拾音傳感器。例如，可以使用諸如半導(dǎo)體振動(dòng)傳感器和電容振動(dòng)傳感器的傳感器。
[0063]在上述基本結(jié)構(gòu)、一個(gè)實(shí)施例和變形的示例中，使得就音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性與原聲弦樂器大體一致。代替該結(jié)構(gòu)，可以使得就音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性部分地與原聲弦樂器的就音高而言的音量、音質(zhì)和衰減特性大體一致，并且該結(jié)構(gòu)也能夠獲得具有共振琴身的原聲弦樂器的表達(dá)力和可演奏性。
[0064]雖然在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中沒有說明，但是諸如均衡電路和卷積電路這樣的電路優(yōu)選設(shè)置在電路裝置中，以處理由拾音傳感器16根據(jù)需要產(chǎn)生的電信號(hào)并且輸出已處理的信號(hào)。該構(gòu)造不僅能夠調(diào)整就音高而言的音量和音質(zhì)的差異，而且還能夠調(diào)整與弦14的衰減速度有關(guān)的輸出信號(hào)的衰減速度。
[0065]在上述基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)實(shí)施例的示例中，不具有共振琴身的電聲弦樂器的琴馬支撐件的彈簧常數(shù)被調(diào)整為比具有共振琴身的原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)大，但是本發(fā)明不局限于該構(gòu)造。例如，不具有共振琴身的電聲弦樂器的琴馬支撐件的彈簧常數(shù)可以被調(diào)整為比具有共振琴身的原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)小，以設(shè)計(jì)在琴馬周圍的部件的質(zhì)量和由琴馬和琴馬支撐件引起的損耗。
【權(quán)利要求】
1.一種電聲弦樂器,包括: 弦，所述弦通過演奏操作而振動(dòng)； 琴身，所述琴身通過琴馬來(lái)支撐所述弦； 拾音傳感器，所述拾音傳感器安裝在通過所述弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，所述拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從所述弦傳來(lái)的振動(dòng)，并且輸出電信號(hào)；和 支撐件，所述支撐件具有相對(duì)于所述琴身支撐所述琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)，以使所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件被構(gòu)造成具有這樣的功能:當(dāng)與不使用所述支撐件的情形相比時(shí)，所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率更接近于在所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值中的較高峰值的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電聲弦樂器，其中，所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值由于所述支撐件而出現(xiàn)，所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值由于(I)所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板和(2) 所述一個(gè)原聲弦樂器的音孔周圍的空氣和共振琴身中的空氣而出現(xiàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件由板簧構(gòu)成，所述板簧的一端或相反兩端被固定到所述琴身。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件由插入在所述琴身和所述琴馬之間的彈性構(gòu)件構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件由薄板構(gòu)成，所述薄板在所述支撐件和所述琴身之間形成空間的狀態(tài)下與所述琴身一體地形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件的彈簧常數(shù)不同于所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電聲弦樂器，其中，所述支撐件的彈簧常數(shù)大于所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板的彈簧常數(shù)。
9.一種設(shè)計(jì)電聲弦樂器的方法，所述電聲弦樂器包括: 弦，所述弦通過演奏操作而振動(dòng)； 琴身，所述琴身通過琴馬來(lái)支撐所述弦； 拾音傳感器，所述拾音傳感器被安裝在通過所述弦的振動(dòng)而振動(dòng)的部分上，所述拾音傳感器被構(gòu)造成感測(cè)已經(jīng)從所述弦傳來(lái)的振動(dòng)，并輸出電信號(hào)； 支撐件，所述支撐件具有相對(duì)于所述琴身支撐所述琴馬的彈簧結(jié)構(gòu)； 所述方法包括:設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的所述琴馬周圍的部件的質(zhì)量、由所述琴馬和所述支撐件造成的損耗和所述支撐件的彈簧常數(shù)，使得當(dāng)與不使用所述支撐件的情形相比時(shí)，所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值的頻率更接近于一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值的頻率中的一個(gè)頻率。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的一個(gè)峰值由于所述支撐件而出現(xiàn)，所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的兩個(gè)峰值由于(I)所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板和(2)所述一個(gè)原聲弦樂器的音孔周圍的空氣和共振琴身中的空氣而出現(xiàn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的方法，還包括: 獲得在所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述兩個(gè)峰值的頻率；獲得在所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述一個(gè)峰值的頻率；以及通過參考所獲得的所述一個(gè)峰值的頻率和所獲得的所述兩個(gè)峰值的頻率，設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的所述琴馬周圍的部件的質(zhì)量、由所述琴馬和所述支撐件造成的損耗和所述支撐件的彈簧常數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的方法，其中，所述支撐件的彈簧常數(shù)被設(shè)計(jì)為大于所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板的一部分的彈簧常數(shù)，所述一部分位于所述一個(gè)原聲弦樂器的琴馬的周圍。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的方法，還包括: 使用由包括所述一個(gè)原聲弦樂器的頂板和與空氣有關(guān)的元件的質(zhì)量模型轉(zhuǎn)換而來(lái)的第一等效電路來(lái)獲得所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述兩個(gè)峰值的頻率； 使用通過從所述第一 等效電路中排除與空氣有關(guān)的元件而產(chǎn)生的第二等效電路來(lái)獲得在所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述一個(gè)峰值的頻率；以及 設(shè)計(jì)所述電聲弦樂器的所述琴馬的周圍的部件的質(zhì)量、由所述琴馬和所述支撐件造成的損耗和所述支撐件的彈簧常數(shù)，使得當(dāng)與不使用所述支撐件的情形相比，所述電聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述一個(gè)峰值的頻率更接近于所述一個(gè)原聲弦樂器的振動(dòng)特性中的所述兩個(gè)峰值中的較高峰值的頻率。
【文檔編號(hào)】G10H3/18GK103928020SQ201410018273
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月15日
【發(fā)明者】末永雄一朗, 田村晉也 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社