随着钢琴普及率的不断提高,如何对钢琴演奏性能科学而客观地评价,已成为大家关心的问题。本课题从钢琴击弦的振动特性和信号频谱分析的角度围绕这一问题进行研究,研究内容包括钢琴琴键击键灵敏度的测试、钢琴乐音的高保真度数据采集以及钢琴音色的分析评价等。 钢琴击弦机构的性能分析及音质评价系统研究是将物理、机构学、音乐及计算机技术等相关理论相结合,利用模式识别分析即音乐特征识别分析对钢琴性能做出客观评价。它可以从一定程度上为钢琴的生产提供参考,提高其品质。 本文根据钢琴性能评价系统的需求首先设计制作了键盘敲击和测试装置、录音装置和音频采集系统,接着对多个不同品牌型号的立式钢琴进行了乐音采样,并建立了乐音音频库。通过分析研究,完成了音高、时值、强度等特征提取方法的设计及其计算机实现。在钢琴琴键击键灵敏度测试算法的设计中,将语音信号分析中的短时分析技术应用于乐音的单音符分割,提出了一种端点检测的算法。本文还将小波分析应用于乐音的频带分解,研究了各单音符泛音的数量及各泛音所占总幅度比例的大小,特别是前十个分音里第七分音和第九分音对音色的影响。 通过大量的实验数据分析和实验验证结果,发现不同重量琴键的琴键击键灵敏度是不同的。随着琴键重量的减小,琴键静阻力随之降低,钢琴音量的控制范围也将减少,而琴键的击键灵敏度却有所增加；音质较好钢琴的中低音区琴键的余音延时都比较长,泛音数量较多,泛音所占幅度比例较大；适当衰减第七分音和第九分音的幅度,可以改善钢琴的音色,但是如果衰减过大或者完全去除,会收到适得其反的效果。 钢琴击弦机构的性能分析及音质评价系统的研究很好地综合了音乐和技术领域的知识,实现了对钢琴琴键击键灵敏度的测试,以及钢琴音准的校核和音色的分析。经实验测试,系统的整体性能达到预期希望并有一定的实用价值,为今后这方面的研究奠定了基础。