前言：
近日，在决定使用3D提琴影像作为数据库内容页面之后，小编开展了一系列以非精确测距为目标的小提琴3D建模方案不靠谱尝试。希望可以使用非影视专业器材与非工业3D扫描软硬件实现提琴3d图像建模。目前施工现场堆满了各种灯，架子和盘子。前期结果略惨不忍睹。先后经历了LiDar scanner App吓到亲妈都不认识的人物头像建模等各类大型车祸现场。改成了静物环拍倾斜摄影自制纹理+激光扫描实体的方案。这本身也是一种带有实际物理测距信息的图像测量方法。由于各种弧面的存在和实际制造与图纸的误差，计算一把琴的表面积或音孔面积不是很容易。目前施工进度除了贴图拼接智能算法比想象的靠谱，其他都不太行：
奋战操作中接到一位老师电话；“小编同学你不要花太多时间在建模上，我们要集中经历搞提琴声学测量方面研究。提升可视化UI体验这种小事以后大街上随便找个人做做就好了。”古人云：听人劝，吃饱饭。反正家中业余器材建模还在请老师给到球形滑轨建议，遂即开始准备新功课。这次布置的任务课题是：声学相机（Acoustics Camera）
什么是声学相机：声学相机是一种新型的噪声源识别定位和测试分析系统，利用高灵敏度数字麦克风，将采集的声音以彩色等高线图谱的方式可视化呈现在屏幕上，有效的测量声场分布，声像图与可见光的视频图像完美叠加，形成类似于热影像仪对物体温度的探测效果。
小编与老师的Q&A
- 小编：报告老师，请问为啥要用这个新的解决方案？之前的激光多普勒测振仪它不香吗？
- 老师：自己去查查价格看看这俩仪器那个比较划算；用激光多普勒测量提琴光一个面板打50个位置点为师怕干活的同学们累死；架设仪器时间和操作流程难度也会降低适合你这种粗心又没什么经验的操作者；对声场没什么要求，省得你到处找暗室。
- 小编：请问老师，我们做实验不都需要个静音环境吗？为啥声学相机就不用呢？
- 老师：跟你说太深怕你受不了，我问你看马路上十字路口吵不吵？
- 小编：吵
- 老师：声学相机可在这种嘈杂环境下实时定位多个声源信号，只要信噪比够其他都不是问题。我们寻找的位置精度是拿来调琴就够了不需要造火箭精度。
- 小编：为啥您觉得这套系统会比激光多谱勒便宜？
- 老师：自己算下上海有多少个十字路口。
- 小编：报告老师，我放狗到处搜不到那这个测量提琴的Paper，会不会这里有什么我们还不知道的坑？
- 老师：不跳上去怎么知道有没有坑。不用新方案怎么做研究，让制琴师操作激光多谱勒做振型模态分析不现实。我们需要既精确又廉价又操作简易的解决方案。
- 小编：老师您听我说，内什么还有没有更省钱的办法。比如要不我去淘宝看看有没有元器件或者咸鱼上整点零件咱们自己做一套？
- 老师：当然可以。
- 小编：
- 老师：东西都买好了之后，只需要一打物理学专业的会拉小提琴有下现场噪点诊断经验的算法工程师就够了，学历不是很重要硕士研究僧就够了。
- 小编：
随后，小编按照老师给到的信息联系到了声学相机阵列解决方案的上海其高科技。与对方的刘工约定了周一一大早的时间拜访做需求的初步沟通。
简报：
上海其高科技对本次提琴声学测量提供了实验场地器材，我们在实地完成了两种测量方案。按规矩来，我们先敲为敬，先做标准Tap Tone敲击发测量特征频谱。然后再做声学相机的测量。感谢刘工和他的同事们现场的支持。和专业人士打交道充满愉悦，行家一出手基本小编这种半路出家者没讲明白的需求内容也能充分理解并进行纠正。简短介绍后，得知可以直奔实验室了。
- 会议目标：声学相机在提琴声学振型模态分析上的可行性
- 时间：2020.12.21
- 地点：上海其高科技办公室
- 环境：半消声实验室
- 器材：PCB大全套的电脉冲锤，声卡和Mic；其高108通道阵列声学相机；
- 软件：其高自行研发的SignalPad
- 样本：自家用那把捷克作坊老琴
- 会议过程：
- 刘工接待听取提琴声学的简介了解需求。我方提出希望能将那个单板结合FEA视频作为可行性参考进行验证。
- 对方进行了初步评估，提出了案例中和我方需求的区别和进一步实现需求的所需开发方向。可以先做一些测试。
- 经过安排对方项目部两位同事和市场部一位同事参与了在半消环境下的测试环节。
- 测试经过：
- 使用PCB的套装做了标准的tap tone测量；
- 使用声学相机做了远场振型模态测量，激励方式是实际演奏状态。
- 未能使用案例视频中的方法进行近场模态测量。
- 案例视频中的各项激励硬件和软件资源现场都齐全，但阵列mic装置当时没做模态。主要考虑到视频中那么近的距离需要将原设备改装成轻量化镂空设计，否则可能会反射。可能需要进行这个改进和软件上需要进一步考察下下是否需要针对弧面声反射进行算法调整就可以满足原目标需求。
- Tap tone部分得到600hz以下四个频谱特征与小编在家敲出来的具备高度一致性。其中三个是完全一样的频率数值。频谱图中四个峰值都很清楚不存在会影响判定的非典型性峰值。保守估计六位数的锤子+Mic+半消实验室+N个算法工程师得出的结果果然比在家敲的好多了。
- 实际演奏中声学相机在低频段只出现了单一同心圆。尝试全频段滑弦，观测到明显的声源在由低频到高频的移动过程。当达到e弦三把位以上大约3000-4000hz音高时出现了多区域小局部的驻波图像。现场临时得知要试一下实际演奏作为激励方式。
作为一名业余演奏圈中水平垫底卧室小提琴手，至今仍停留在铃木第四册的菜鸡不胜惶恐生怕为听众带来专业演奏不过如此的负面印象。开始再三找例如没带肩托等借口。然仍无法幸免让现场听众围观了毫无音准的翻车现场。
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总结与新脑洞
最终未能达成原布置的目标视频单板接触式激励声学相机模态观测这一目标。后经老师提示，其实不做镂空的阵列设备试一下也问题不大。在另外两种激励方案下，这套声学相机设备用于提琴声学测量基本没什么问题。期待未来进一步与其高的沟通争取早日得到有关振型模态的测量结果。意料之外的是小编第一次看到了实际演奏中的可观测的声辐射图像，也由此产生了一些新的脑洞：
- 实际的观测中，可以明显的看到面板上从低频到高频声源的转移过程和路径。其中部分与Colin.E.Gough教授FEA中关于提琴振动顺序的描述重合。而实际的观测毕竟不是敲出来的，而是最真实的振动状态这也许可以称为验证FEA中关于提琴振动路径顺序的一种方法。
- 出现了拉弦板末端和人下颌区域的声辐射源，这种现象并没有在之前的文献中出现过。到底是漏看了资料还是下巴和拉弦板末端不仅参与振动，也会对声辐射有贡献？
- 琴弓上多次观测到了辐射源，难道琴弓对于音色的影像并不仅是弓毛与弦的相互作用。是否会存在当弓压弓速增大时，弓杆的刚度会强到一个准刚性体，弓杆本身也会振动并且对声辐射有贡献？
- 指板上并没有观测到辐射源，这与之前特征频率中关于B0的描述并不相符。上海火老师进行过的实践中曾发现过指板特征频率B0对于音色的明显影响，而在制琴师徐云海先生的制作经验中也存在指板重量，长度等因素影响提琴音色的情况。甚至这种情况在大提上会得到更明显的体现。
脑洞易开，验证就不太容易需要不断的试验与实践。当出现与已有经验相悖的情况出现，小编首先可能想到的是会不会哪里搞错了。期待在未来有机会使用这种更先进和简易的解决方案去进行未来的各种试验。
感谢：
- 张丹群老师提出的这种新测量方案与初步的可行性评估；
- 上海其高科技刘工和他的同事们对于本次测量需求的反馈和各项支持；
- 徐云海老师对于指板是否参与声辐射制作上的宝贵经验；
- 火正红老师介绍的指板B0与提琴音色之间的相互关系；
- 张爱林老师反馈关于琴弓对于声辐射是否有贡献的指导意见；
- 郭老师提供了静物环绕拍摄3d建模装置方案。
希望其他感兴趣的老师能一同加入到这种新测量方法进一步的实际应用，多提宝贵意见。
