| 研究生: |
黃振瑋 Huang, Chen-Wei |
|---|---|
| 論文名稱: |
用邊界元素法解決弦振動的非線性邊界值問題 Boundary Element Method For Solving Nonlinear Boundary Value Of String Vibration Problem |
| 指導教授: |
沈士育
Shen, Shih-Yu |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
理學院 - 數學系應用數學碩博士班 Department of Mathematics |
| 論文出版年: | 2020 |
| 畢業學年度: | 108 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 100 |
| 中文關鍵詞: | 弦振動 、邊界元素法 、積分方程 、傅立葉級數 、波方程 |
| 外文關鍵詞: | String Vibration, Boundary Element Method, Integral Equation, Fourier Series, Wave Equation |
| 相關次數: | 點閱:132 下載:17 |
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從以前到現在的弦樂器原則上都是利用弦的搖動來振動面板發出聲音,此論文主要是想模擬出一個現實中弦振動的模型,一邊綁死而另一邊放上一個假想的彈簧讓弦在上面輕輕的晃動,像這樣子條件下的邊界條件是沒有辦法利用一般的數學公式或其他方法來算出其波方程的解,所以我們就以波方程與傅立葉級數為基礎,用邊界元素法的數值方法來模擬現實情況下弦樂器振動發出聲響的情況。經由電腦程式所輸出的音檔,我們藉由改變整個模型的數據例如波速、彈性係數、初始條件以及空氣阻力係數等等,分別和兩邊固定的模型做比較,並聆聽有沒有和單弦的發聲類似,弄出來的聲音經過多次的聆聽跟調整,除了音色以外我們能夠做出跟真實情況更接近的頻率音高。在本論文中,為了使整體模型更接近真實情況,也就是音量會逐漸的消散,因此在弦模型中加入了空氣阻力因素,讓弦振動的振幅會逐漸的降低,在輸出的音檔中能聽見音量明顯的改變。最後由於聲音的特色,在聽起來相同音高上其實真實的弦樂器會有不同的泛音,這是電腦機器難以模仿的,希望之後能夠找到能讓音色更接近真實樂器的方法。
String instruments mainly produce sound through the vibration of the string and the panel.
This paper mainly wants to simulate a model composed of strings. Tighten one side and use an imaginary spring to vibrate the strings slightly on the other side, and then add air resistance so that the energy of the entire model will slowly dissipate. Non-linear boundary conditions cannot be solved by analytical methods to obtain the wave equation, so we use the boundary element method based on the wave equation and the Fourier series to simulate the vibration of the real string instrument panel. It is hoped that through the boundary element method and its own mathematical ability, a set of models that can
emit almost the same tone and behavior as the real stringed instrument can be created.
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