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研究生:周厚原
研究生(外文):Chou, Hou-Yuan
論文名稱:薄膜、平板和吉他樂器結構發聲模擬
論文名稱(外文):Simulation and Realization of Structures of Musical Instruments: Membranes, Plates, and Guitars
指導教授:鄭士康
指導教授(外文):Shyh-Kang Jeng
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣大學
系所名稱:電信工程學研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:1999
畢業學年度:87
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:樂器模擬薄膜平板吉他
外文關鍵詞:musical instrumentmembraneplateguitar
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本論文檢視以音效合成方法中的物理模擬法( physical modeling synthesis )對多種樂器結構進行模擬的成果。物理模擬法將製造聲音的物理機制考慮進去,可藉以瞭解樂器震動的情形與其發聲的物理現象,能得到最佳的音效品質。本論文針對下列三種結構進行模擬:
(1) 薄膜:直接解描述此問題的數學方程式。
(2) 矩形平板:除了直接解描述此問題的數學方程式以外,對於沒有精確解的邊界情形,我們利用有限元素法( finite element method ) 來求其近似解。
(3) 吉他樂器:以一個包含弦和共振箱的簡單物理模型,分別將弦與共振箱的模擬組合起來。
模擬所得的聲響與我們的實際體驗相符。
The subject of this thesis is in examining simulated results of the physical modeling of several structures of musical instruments. Physical modeling is one of the promising methods of sound synthesis. By modeling the mechanism of sound production, physical model synthesis provides not only the relationship between the vibration and acoustic phenomena of musical instruments, but also the digital sound with the best auditory quality. Three kinds of musical instruments are simulated in this thesis:
(1) membranes : The equations of this problem are solved directly.
(2) rectangular plates : For plate problems that do not have exact solutions, we utilize the finite element method to obtain those approximate solutions.
(3) guitar : Based on a simple physical model of strings and a soundboard, we are able to simulate the sound of a guitar.
Simulated sounds are consistent with our listening experiences.
第一章 緒論
1.1 引言
1.2 研究背景與動機
1.3 章節介紹
第二章二維系統振動模擬(一) 薄膜
2.1 矩形薄膜之波方程式
2.2 矩形薄膜振動之遠場聲響
第三章二維系統振動模擬(二) 有限元素法與矩形平板
3.1 矩形平板問題簡介
3.2 變分法求解
3.3 有限元素法的求解過程
3.3.1 值域分割
3.3.2 元素的內插
3.3.3 由Ritz法求解
3.4 模擬結果
第四章三維系統振動模擬吉他樂器
4.1 吉他樂器的物理模型
4.2 吉他共振箱之振動模態
4.3 吉他共振箱之暫態響應
4.4 吉他發聲模擬
第五章 結論
參考資料
附錄:聲音音效實例
[1]Neil Ardley, "Music - An Illustrated Encyclopedia", New York, N. Y. : Facks on File Publications, 1986
[2]Joel Chadabe, "Electric Sound : The Past and Promise of Electronic Music", Prentice-Hall, 1997
[3]Goffredo Haus, "Music Processing", Oxford University Press, 1993
[4]John Strawn, "The Computer Music and Digital Audio Series", Jeff Pressing, 1992
[5]Curtis Roads, "The Music Machine", MIT Press, 1989
[6]Philip M. Morse, "Vibration and Sound", Acoustical Society of America, 1976
[7]Neville H. Fletcher and Thomas D. Rossing, "The Physics of Musical Instruments", Springer-Verlag, 1991
[8]A. W. Leissa, "The Free Vibration of Rectangular Plates", Journal of Sound and Vibration 31(3), 1973
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[11] J. N. Reddy, "Energy and Variational Methods in Applied Mechanics", 良宜圖書有限公司, 1984
[12] Jianming Jin, ''The Finite Element Method in Electromagnetics", John Wiley & Sons, 1993
[13] "Ansys Release 5.3 - Structural Analysis Guide", Ansys, Inc., 1996
[14] 林聖雄、謝佳樺, "古典吉他教本", 學興書局, 1983
[15] Henrik O. Saldner and Nils-Erik Molin, "Vibration Modes of the Violin Forced via the Bridge and Action of the Soundpost", J. Acoustical Society of America 100(2), August 1996
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