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(jí)： 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 成 績(jī)： 一.設(shè)計(jì)課題 設(shè)計(jì)一個(gè)基于labview的便攜式按鍵鋼琴。思路：利用myDAQ的8個(gè)數(shù)字I/O通道作為琴鍵輸入，通過(guò)labview編程合成所需頻率的聲音，經(jīng)過(guò)D/A變換后通過(guò)Audio Out端口放大輸出。程序中通過(guò)設(shè)置不同的諧波組合可以最終混合出不同樂(lè)器的音色。說(shuō)明：除了數(shù)字I/O的信號(hào)采集和模擬信號(hào)輸出之外，這個(gè)題目主要工作在軟件方面的數(shù)字信號(hào)處理與合成（比如，如果同時(shí)按下兩個(gè)按鍵，出來(lái)的效果應(yīng)該是兩個(gè)音的疊加；同時(shí)還要考慮針對(duì)不同樂(lè)器不同音

2、色所對(duì)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(lè)通過(guò)myDAQ的Audio In端采集后增加混音或重低音效果等然后再通過(guò)Audio Out端播放出來(lái)。在硬件方面，可以擴(kuò)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(jì)、音頻輸出后再做一級(jí)放大電路等。由于myDAQ只有8個(gè)數(shù)字I/O端口，因此只能做一個(gè)八音階。二.設(shè)計(jì)過(guò)程A響應(yīng)琴鍵事件 在while結(jié)構(gòu)中放入8個(gè)條件結(jié)構(gòu)，每個(gè)條件結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵發(fā)音事件：在每個(gè)對(duì)應(yīng)的條件結(jié)構(gòu)中，嵌入子vi，用來(lái)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(guò)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(jì)子vi的設(shè)計(jì)是基于音色控制的，這里提供了三種音色實(shí)現(xiàn)方式，通過(guò)條件分支架構(gòu)來(lái)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(guò)錄制的wav音頻直接拿來(lái)播放音色就比較好。而沒(méi)有找到現(xiàn)成的鋼琴按鍵音頻文件，所以通過(guò)利用adobe audition專業(yè)音頻處理軟件來(lái)錄制、截取，升降調(diào)制作了鋼琴的單鍵聲音。對(duì)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(guò)加入不同的諧波成分，可以來(lái)改變音色，效果要比只加入基波成分好很

4、多，此次設(shè)計(jì)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(shí)按鍵音會(huì)隨著時(shí)間變化音量減小，所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中也對(duì)此作了相應(yīng)處理。程序框圖如下：通過(guò)公式節(jié)點(diǎn)來(lái)計(jì)算出對(duì)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(shí)現(xiàn)了音量隨著時(shí)間而減小，而且，通過(guò)時(shí)間計(jì)時(shí)器，實(shí)現(xiàn)了音長(zhǎng)的控制。III.三角波形的低通濾波 三角波經(jīng)過(guò)低通濾波后只會(huì)出現(xiàn)基波和偶次諧波成分，音色聽起來(lái)會(huì)比較和諧。而低通濾波的設(shè)計(jì)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(shí)際效果雖然不如第二種設(shè)計(jì)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(gè)輸入接口，用來(lái)實(shí)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(shí)多次調(diào)用，并實(shí)現(xiàn)子vi的并行，所以對(duì)子vi添加了可重用的屬性。D.控件的顯示 在選擇音色的過(guò)程中，在前面板上，對(duì)應(yīng)于某一種音色選擇的其他一些輸入控件并沒(méi)有作用，所以，我們可以通過(guò)屬性節(jié)點(diǎn)來(lái)讓這些控件在要用的時(shí)候才被顯示出來(lái)，而不用的時(shí)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(shí)驗(yàn)總結(jié) 本次實(shí)驗(yàn)對(duì)labview的使用可以說(shuō)大大提升。從一點(diǎn)都不懂簡(jiǎn)單的編程到現(xiàn)在能實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的作品。學(xué)會(huì)了應(yīng)用各種程序結(jié)構(gòu)，對(duì)聲音的輸入，輸出，文件的寫入與讀取都有了自己的認(rèn)識(shí)。在程序設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也碰到了不少的問(wèn)題，通過(guò)查找labview幫助，查看工具書，上網(wǎng)查找資料和cnki上的論文對(duì)問(wèn)題的解決有了自己的方法。當(dāng)然，有些問(wèn)題確實(shí)也沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)上的解決，比如主從vi的并行，比如對(duì)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(méi)有找到好的解決辦法，這個(gè)都是在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中要改進(jìn)的地方。當(dāng)然，在短時(shí)間內(nèi)想要做出一個(gè)非常復(fù)雜的vi還是很不現(xiàn)