labview虛擬鋼琴

1、2013-2014學(xué)年度第二學(xué)期虛擬儀器技術(shù)及應(yīng)用-基于labview的便攜式按鍵鋼琴專 業(yè)： 電子信息工程 班 級： 姓 名： 學(xué) 號： 成 績： 一.設(shè)計課題 設(shè)計一個基于labview的便攜式按鍵鋼琴。思路：利用mydaq的8個數(shù)字i/o通道作為琴鍵輸入，通過labview編程合成所需頻率的聲音，經(jīng)過d/a變換后通過audio out端口放大輸出。程序中通過設(shè)置不同的諧波組合可以最終混合出不同樂器的音色。說明：除了數(shù)字i/o的信號采集和模擬信號輸出之外，這個題目主要工作在軟件方面的數(shù)字信號處理與合成（比如，如果同時按下兩個按鍵，出來的效果應(yīng)該是兩個音的疊加；同時還要考慮針對不同樂器不同音

2、色所對應(yīng)增加的諧波比例）。軟件上還可以增加其他功能。例如可以選擇將pc音頻輸出的音樂通過mydaq的audio in端采集后增加混音或重低音效果等然后再通過audio out端播放出來。在硬件方面，可以擴展的一些工作包括琴鍵輸入開關(guān)的毛刺濾除電路設(shè)計、音頻輸出后再做一級放大電路等。由于mydaq只有8個數(shù)字i/o端口，因此只能做一個八音階。二.設(shè)計過程a響應(yīng)琴鍵事件 在while結(jié)構(gòu)中放入8個條件結(jié)構(gòu)，每個條件結(jié)構(gòu)對應(yīng)一個按鍵發(fā)音事件：在每個對應(yīng)的條件結(jié)構(gòu)中，嵌入子vi，用來執(zhí)行相應(yīng)的選擇事件，子vi負(fù)責(zé)了音量調(diào)節(jié)，音名選擇，音色選擇，音調(diào)選擇等功能。為了不使程序連線過于復(fù)雜，使用了局部變量。

3、上圖可見。b.集成功能的子vi設(shè)計子vi的設(shè)計是基于音色控制的，這里提供了三種音色實現(xiàn)方式，通過條件分支架構(gòu)來選擇，一一介紹如下：i.直接讀入播放wav文件由于自己合成的音色總是不能達(dá)到鋼琴發(fā)音的效果，所以通過錄制的wav音頻直接拿來播放音色就比較好。而沒有找到現(xiàn)成的鋼琴按鍵音頻文件，所以通過利用adobe audition專業(yè)音頻處理軟件來錄制、截取，升降調(diào)制作了鋼琴的單鍵聲音。對應(yīng)的程序框圖如下：找到相應(yīng)wav文件寫入讀出：ii.正弦波基波與高次諧波的疊加： 由于音色是由于正弦波基波與其高次諧波成分比例多少不同而不同的，所以通過加入不同的諧波成分，可以來改變音色，效果要比只加入基波成分好很

4、多，此次設(shè)計中可以調(diào)節(jié)二，三，四次諧波的比例成分。而且，又考慮到真實按鍵音會隨著時間變化音量減小，所以在設(shè)計過程中也對此作了相應(yīng)處理。程序框圖如下：通過公式節(jié)點來計算出對應(yīng)的聲音頻率，參考了十二平均律公式波形與合成的正弦波形相乘，實現(xiàn)了音量隨著時間而減小，而且，通過時間計時器，實現(xiàn)了音長的控制。iii.三角波形的低通濾波 三角波經(jīng)過低通濾波后只會出現(xiàn)基波和偶次諧波成分，音色聽起來會比較和諧。而低通濾波的設(shè)計不止一種，低通濾波函數(shù)提供給我們幾種濾波方法，所以可以有幾種音色的選擇，實際效果雖然不如第二種設(shè)計方法好，但還湊合。程序框圖如下：其他的音量調(diào)節(jié)等見上圖一目了然。c.子vi的調(diào)用 子vi定義

5、了八個輸入接口，用來實現(xiàn)相應(yīng)的功能。 在主vi的調(diào)用中，使用了靜態(tài)的方式，而且，為了子vi能夠同時多次調(diào)用，并實現(xiàn)子vi的并行，所以對子vi添加了可重用的屬性。d.控件的顯示 在選擇音色的過程中，在前面板上，對應(yīng)于某一種音色選擇的其他一些輸入控件并沒有作用，所以，我們可以通過屬性節(jié)點來讓這些控件在要用的時候才被顯示出來，而不用的時候就將其設(shè)為不可見，這些控件是 可調(diào)濾波控件，二次諧波控件，三次諧波控件，四次諧波控件。程序框圖如下：e.聲音錄制聲音的錄制vi如下：三.前面板效果四.實驗總結(jié) 本次實驗對labview的使用可以說大大提升。從一點都不懂簡單的編程到現(xiàn)在能實現(xiàn)一個簡單的作品。學(xué)會了應(yīng)用各種程序結(jié)構(gòu)，對聲音的輸入，輸出，文件的寫入與讀取都有了自己的認(rèn)識。在程序設(shè)計的過程中，也碰到了不少的問題，通過查找labview幫助，查看工具書，上網(wǎng)查找資料和cnki上的論文對問題的解決有了自己的方法。當(dāng)然，有些問題確實也沒有得到實質(zhì)上的解決，比如主從vi的并行，比如對某些事件的響應(yīng)順序，再比如數(shù)字濾波器的具體應(yīng)用與選擇方法等等沒有找到好的解決辦法，這個都是在以后的學(xué)習(xí)過程中要改進(jìn)的地方。當(dāng)然，在短時間內(nèi)想要做出一個非常復(fù)雜的vi還是很不現(xiàn)