專利名稱：激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)和示教方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種樂器示教系統(tǒng)和示教方法，特別涉及一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
樂器為廣大人民大眾所喜愛，但是對于新手來說，樂器弾奏培訓(xùn)花費(fèi)時(shí)間長且費(fèi)用昂貴；對于教師來說，傳統(tǒng)的教學(xué)模式顯得效率低下，因此智能示教系統(tǒng)的開發(fā)很有必要。美國專利us 20120064498A1報(bào)道了一種基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的交互式的樂器示教系統(tǒng)，它由樂器、接ロ、計(jì)算機(jī)組成，樂器里面需要嵌入視覺標(biāo)識器，計(jì)算機(jī)通過軟件接收接ロ信號的同時(shí)給出示教的控制信號，控制樂器里面的視覺標(biāo)識器，為使用者的演奏提示視覺上的信號提示，以達(dá)到示教的功能。但該發(fā)明涉及的樂器示教系統(tǒng)需要加入視覺標(biāo)識器，比如針 對吉他，需要在吉他的每ー根弦増加相應(yīng)的視覺標(biāo)識器，因此為了實(shí)現(xiàn)交互式的示教需要對樂器本身進(jìn)行改造，無法廣泛地運(yùn)用到現(xiàn)有的樂器中。美國專利US2005005761A1報(bào)道了ー種教授音樂的系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了樂器彈奏的可視化指示，但是在實(shí)現(xiàn)的過程中，指示燈位于樂器附近的地方，如專利的說明書附圖的圖I所示，指示燈位于樂器按鍵的上方。由于視覺的指示信號并未準(zhǔn)確地顯示在樂器的按鍵上，彈奏過程中需要人為地將信號指示與相應(yīng)的按鍵進(jìn)行對應(yīng)，増加了彈奏者的學(xué)習(xí)難度。另夕卜，這樣的實(shí)現(xiàn)也需要大量的指示燈嵌入到樂器表面，難以廣泛地運(yùn)用到現(xiàn)有的樂器中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有樂器教學(xué)的不足，提供一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，它包括移動(dòng)智能終端、單片機(jī)系統(tǒng)和激光投影裝置，所述的移動(dòng)智能終端對音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且生成控制信號，通過無線通信將控制信號傳輸至所述的單片機(jī)系統(tǒng)；所述的單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動(dòng)并控制激光投影裝置實(shí)現(xiàn)鍵盤樂器的示教。本發(fā)明激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的基本原理是通過移動(dòng)智能終端將采集到的音樂信號轉(zhuǎn)換為文本編碼，能被視覺識別的音樂信號(圖像信號)可通過圖像識別技術(shù)轉(zhuǎn)化為文本編碼，能被聽覺識別的音樂信號(聲音信號)可通過音頻識別技術(shù)轉(zhuǎn)化為文本編碼，移動(dòng)智能終端根據(jù)此文本編碼，通過算法將其轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)、角度、投影時(shí)間長度的時(shí)間序列，將該時(shí)間序列作為控制信號，通過無線通信傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，按照控制信號的時(shí)間順序驅(qū)動(dòng)激光投影裝置進(jìn)行投影示教。本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)示教與再現(xiàn)示教，實(shí)時(shí)示教是移動(dòng)智能終端在采集和識別的同吋，給單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)出控制信號控制激光投影裝置進(jìn)行示教。使用者可以通過示教系統(tǒng)做到邊聽邊演奏，或邊看邊演奏。再現(xiàn)示教是指移動(dòng)智能終端中能夠存儲文本編碼，可以依照使用者的需求，重復(fù)的進(jìn)行示教。
所述的音樂信號包括紙質(zhì)樂譜、電子樂譜等能夠被視覺識別的信號，實(shí)時(shí)音樂、人聲、現(xiàn)場音樂會、電視節(jié)目錄音等能夠被聽覺識別的信號，MIDI、MP3、WAV等能被計(jì)算機(jī)或移動(dòng)智能終端識別的標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件。移動(dòng)智能終端對樂譜、實(shí)時(shí)聲音信號等能夠被視覺(圖像)或聽覺(聲音)識別的音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且能夠生成控制信號。所述的移動(dòng)智能終端指能夠捕獲外部信息，能進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，并在不同終端之間能夠進(jìn)行信息傳輸?shù)谋銛y式設(shè)備；所述的移動(dòng)智能終端包括但不限于各種智能手機(jī)、PDA、筆記本電腦、上網(wǎng)本、平板電腦(如ipad等)、掌上電腦、智能掌上游戲機(jī)、PocketPC、Tablet PC 等。所述的移動(dòng)智能終端通過內(nèi)置或外部配置的信息獲取裝置獲得能夠被視覺識別和/或聽覺識別的音樂信號，能被視覺識別的音樂信號(即圖像信號)可通過圖像識別技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)換成處理器可識別的文本編碼，能被聽覺識別的音樂信號(即聲音信號)可通過音頻識別技術(shù)轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件可以通過播放器播放，轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后通過音頻識別技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，移動(dòng)智能終端以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時(shí)間序列，該時(shí)間序列作為控制信號通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機(jī)系統(tǒng)。所述的信息獲取裝置是指能夠?qū)F(xiàn)實(shí)中的信息(如圖像、聲音、文字、數(shù)據(jù)等)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)和/或智能移動(dòng)終端能夠識別的編碼和/或電信號的裝置，包括但不限于攝像設(shè)備、錄音設(shè)備、掃描設(shè)備等。所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)和藍(lán)牙模塊，其中藍(lán)牙模塊用于接收移動(dòng)智能終端發(fā)送的控制信號，單片機(jī)用于根據(jù)控制信號控制激光投影裝置進(jìn)行投影。所述的激光投影裝置可以由舵機(jī)、激光源和平面反射鏡組成，也可以由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器和棱鏡組成。I.由激光源、舵機(jī)和平面反射鏡組成的激光投影裝置激光源用于產(chǎn)生指示用的激光，用激光閃爍的頻率表示音樂的節(jié)奏；舵機(jī)用于控制平面反射鏡旋轉(zhuǎn)的角度；平面反射鏡用于將激光源發(fā)射出的激光反射到需要使用者彈撥/擊打/觸碰的樂器部位。激光源產(chǎn)生激光、平面反射鏡反射由激光源射來的激光，舵機(jī)用于控制平面反射鏡旋轉(zhuǎn)的角度，把激光投射到樂器上進(jìn)行示教。適用范圍可適用于任何場合，特別適合于節(jié)奏慢，需要指示范圍大的場合。
2.由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器和棱鏡組成的激光投影裝置激光源用以產(chǎn)生指示用的激光，用激光閃爍的頻率表示音樂的節(jié)奏；驅(qū)動(dòng)電路用于控制光偏轉(zhuǎn)器；光偏轉(zhuǎn)器用于改變激光的偏轉(zhuǎn)角度；棱鏡用于將激光折射到需要使用者彈撥/擊打/觸碰的樂器部位。激光源產(chǎn)生激光，光偏轉(zhuǎn)器使激光源產(chǎn)生的激光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，棱鏡折射從光偏轉(zhuǎn)器中射出的光使它進(jìn)ー步偏轉(zhuǎn)，把激光投射到樂器上進(jìn)行示教。適用范圍可適用于任何場合，特別適用于音樂的節(jié)奏快，指示要求精度高的場
ム
ロ ο本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)還包括初始時(shí)刻激光投影的自動(dòng)定位，即在復(fù)位的時(shí)候，激光投影自動(dòng)掃描，以獲得樂器的邊角輪廓信息，以實(shí)現(xiàn)初始定位。本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)包括初學(xué)者模式、普通模式、高級模式或?qū)I(yè)模式等多種示教模式，不同的模式采用不同的時(shí)間間隔，這樣可以實(shí)現(xiàn)循序漸進(jìn)的示教。所述的初學(xué)者模式適用于從未演奏過所示教樂器的使用者或是曾經(jīng)演奏過但長時(shí)間未接觸所示教樂器、無法演奏出完整曲目的使用者。所述的初學(xué)者模式節(jié)奏約在慢板到行板之間(包括慢板，不包括行板)，即速度在每分鐘52拍到每分鐘66拍之間(包括毎分鐘52拍，不包括每分鐘66拍)。所述的普通模式適用于已經(jīng)接觸過所示教樂器并能夠完整演奏簡單曲目的使用者。所述的普通模式節(jié)奏約在行板到快板之間(包括行板，不包括快板)，即速度在每分鐘66拍到每分鐘120拍之間(包括每分鐘66拍，不包括120拍)。所述的高級模式適用于已經(jīng)接觸過所示教樂器并能夠完整演奏中等復(fù)雜度曲目的使用者。所述的高級模式可以將原有曲目的節(jié)奏調(diào)節(jié)為快板，即速度在每分鐘120拍到每分鐘168拍之間(包括每分鐘120拍，不包括阿每分鐘168拍)。 所述的專業(yè)模式適用于已經(jīng)接觸過所示教樂器并能夠完整演奏高難度曲目的使用者。所述的專業(yè)模式可以將原有曲目的節(jié)奏加快，上限為最急板(毎分鐘208柏)，即最快速度小于等于208柏。所述的鍵盤樂器是有固定排列順序的琴鍵、并且每個(gè)琴鍵有固定音高的樂器，包括但不限于鋼琴、管風(fēng)琴、手風(fēng)琴或電子琴。所述的激光投影裝置的驅(qū)動(dòng)電路是由壓控振蕩電路或者數(shù)字頻率合成器組成。本發(fā)明涉及的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)采用激光進(jìn)行示教標(biāo)識，因?yàn)槭褂眉す馔队爸甘?，不需要在鍵盤樂器上安裝示教設(shè)備，因此不需要改變鍵盤樂器本身的結(jié)構(gòu)，可以很方便地應(yīng)用到現(xiàn)有的鍵盤樂器中。另外，由于采用軟件的方式實(shí)現(xiàn)主要的控制功能，使得本發(fā)明的示教系統(tǒng)具有很廣泛的應(yīng)用范圍，對于不同的鍵盤樂器，只需要在計(jì)算機(jī)上編寫相應(yīng)的控制程序或?qū)⑾鄳?yīng)的控制程序嵌入到移動(dòng)智能終端上即可實(shí)現(xiàn)對不同樂器的示教。本發(fā)明還提供一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的示教方法，包括如下步驟(I)鍵盤樂器的初始定位；(2)鍵盤樂器的坐標(biāo)校正；(3)根據(jù)初始定位及校正時(shí)確立最終采用的坐標(biāo)系；(4)移動(dòng)智能終端對音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且生成控制信號，通過無線通信將控制信號傳輸至所述的單片機(jī)系統(tǒng)；(5)單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動(dòng)并控制激光投影裝置實(shí)現(xiàn)鍵盤樂器的示教。其中步驟(I)具體是指使用者在軟件界面選擇所要示教的鍵盤樂器，示教系統(tǒng)根據(jù)使用者的選擇所要使用的坐標(biāo)系，并給出激光投影裝置的推薦擺放位置，使用者可根據(jù)推薦進(jìn)行擺放。步驟(2)具體指使用者擺放完激光投影裝置后示教系統(tǒng)可以根據(jù)激光源擺放的位置進(jìn)行偏移量矯正；使用者給移動(dòng)智能終端發(fā)送命令讓激光向鍵盤的ー側(cè)掃描，直到激光到達(dá)鍵盤的ー個(gè)端點(diǎn)，使用者通過移動(dòng)智能終端的軟件界面點(diǎn)擊結(jié)束告知移動(dòng)智能終端ー個(gè)端點(diǎn)已到；然后確認(rèn)樂器另一端點(diǎn)的位置，移動(dòng)智能終端發(fā)送命令讓激光向另ー側(cè)掃描，直到激光識別到鍵盤的另ー個(gè)端點(diǎn)，校正結(jié)束。步驟(3)具體指根據(jù)初始定位及校正的情況確定最終所采用的坐標(biāo)系。
步驟(4)具體是指移動(dòng)智能終端端對音樂信號進(jìn)行采集和識別，能被視覺識別的音樂信號(即圖像信號)通過圖像識別技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)換成處理器可識別的文本編碼，能被聽覺識別的音樂信號(即聲音信號)通過音頻識別技術(shù)轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件可以通過播放器播放，轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后通過音頻識別技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，并通過算法將此文本編碼轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)、角度和投影時(shí)間長度，將這些參數(shù)按時(shí)間先后存成時(shí)間序列，該時(shí)間序列作為控制信號，控制信號通過無線通信傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)系統(tǒng)。步驟(5)具體是指單片機(jī)系統(tǒng)接收到移動(dòng)智能終端發(fā)來的控制信號，井根據(jù)控制信號來控制激光投影裝置，激光投影裝置改變激光的投影角度和投影時(shí)長進(jìn)行投影示教。本發(fā)明的有益效果是I.本發(fā)明可以通過多種方式采集音樂信號，如通過掃描樂譜、錄音、攝像或者采用已有的標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件的方式采集音樂信號； 2.本發(fā)明采用激光投影的方式把鍵序信息按照一定的時(shí)間間隔有序地投影在樂器的弾奏部位上，樂器的使用者可根據(jù)激光的指示進(jìn)行演奏；3.本發(fā)明提供不同的示教模式以適應(yīng)不同水平使用者的需求；4.本發(fā)明采用軟件的方式實(shí)現(xiàn)主要的控制功能，使得本發(fā)明的示教系統(tǒng)具有很廣泛的應(yīng)用范圍，對于不同的樂器，不同的平臺，只需在計(jì)算機(jī)上編寫相應(yīng)的控制程序或編寫相應(yīng)的控制程序嵌入到移動(dòng)智能終端上即可。5.本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)體積小，便于攜帶，不需要安裝在鍵盤樂器上，不會改變鍵盤樂器的本身結(jié)構(gòu)，影響發(fā)音效果。6.本發(fā)明提供的樂器示教方法，簡單易學(xué)，適合于不同年齡范圍，不同演奏水平的人群，適用范圍廣。


圖I是本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)中移動(dòng)智能終端采集音樂信號的示意圖；圖3是本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中激光投影裝置由由舵機(jī)、激光源、平面反射鏡組成；圖4是本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中激光投影裝置由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器、棱鏡組成；圖5是本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的初始定位流程6是本發(fā)明鋼琴示教坐標(biāo)系建立的三視圖；圖7是本發(fā)明采用由舵機(jī)、激光源、平面反射鏡組成的激光投影裝置的側(cè)視圖；圖8是本發(fā)明采用由舵機(jī)、激光源、平面反射鏡組成的激光投影裝置的偏轉(zhuǎn)角示意圖；圖9是本發(fā)明由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器、棱鏡組成的激光投影裝置的正視圖；圖10是角度計(jì)算示意圖。
圖中所示I——激光源，2——平面反射鏡；3-琴鍵，4-螺絲；5-光偏轉(zhuǎn)器；6——棱鏡。
具體實(shí)施例方式為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，下面根據(jù)附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。如圖I和圖2所示，本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)包括移動(dòng)智能終端、單片機(jī)系統(tǒng)和激光投影裝置，移動(dòng)智能終端對樂譜、實(shí)時(shí)聲音信號等能夠被視覺(圖像)或聽覺 (聲音)識別的音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且能夠生成控制信號，通過無線通信將信號傳輸至所述的單片機(jī)系統(tǒng)；單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動(dòng)激光投影裝置，有序地激光投影(即跟隨控制信號有節(jié)奏地)實(shí)現(xiàn)樂器的示教。所述的音樂信號包括紙質(zhì)樂譜、電子樂譜等能夠被視覺識別的信號，實(shí)時(shí)音樂、人聲等能夠被聽覺識別的信號，MIDI、MP3、WAV等能被計(jì)算機(jī)或移動(dòng)智能終端識別的音頻編碼信號。可被視覺識別的音樂信號，被信息獲取裝置獲取后，在計(jì)算機(jī)和/或智能移動(dòng)終端上可通過軟件將矩陣信號編碼轉(zhuǎn)化為音頻編碼，存為標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件，能被聽覺識別的音樂信號也可通過轉(zhuǎn)換軟件轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件。移動(dòng)智能終端通過內(nèi)置或外部配置的信息獲取裝置獲得能夠被視覺識別和/或聽覺識別的音樂信號，能被視覺識別的音樂信號(即圖像信號)可通過圖像識別技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)換成處理器可識別的文本編碼，能被聽覺識別的音樂信號(即聲音信號)可通過音頻識別技術(shù)轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件可以通過播放器播放，轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后通過音頻識別技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，移動(dòng)智能終端以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時(shí)間序列，該時(shí)間序列作為控制信號通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機(jī)系統(tǒng)。如圖3所示，由激光源、舵機(jī)、平面反射鏡組成的激光投影裝置的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，藍(lán)牙模塊接收移動(dòng)智能終端通過無線通信發(fā)送來的控制信號，通過串ロ傳送給單片機(jī)，一方面單片機(jī)控制激光源發(fā)光的頻率和間隔時(shí)間，另一方面單片機(jī)通過舵機(jī)控制平面反射鏡，以控制激光投影方向。這種激光投影裝置可適用于任何場合，特別適合于節(jié)奏慢，需要指示范圍大的場合。如圖4所示，由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器、棱鏡構(gòu)成的激光投影裝置的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，藍(lán)牙模塊接收移動(dòng)智能終端通過無線通信發(fā)送來的控制信號，通過串ロ傳送給單片機(jī)，一方面單片機(jī)控制激光源發(fā)光的頻率和間隔時(shí)間，另一方面單片機(jī)通過控制驅(qū)動(dòng)電路控制光偏轉(zhuǎn)器，以控制激光投影的方向。其中驅(qū)動(dòng)電路是由壓控振蕩電路或者數(shù)字頻率合成器組成，它產(chǎn)生的不同頻率的信號可以驅(qū)動(dòng)光偏轉(zhuǎn)器產(chǎn)生不同的偏轉(zhuǎn)角。激光通過光偏轉(zhuǎn)器的偏轉(zhuǎn)角很小，通過棱鏡的折射作用可以進(jìn)一歩放大激光的偏轉(zhuǎn)角度，擴(kuò)大指示范圍。這種激光投影裝置可適用于任何場合，特別適合于音樂的節(jié)奏快，指示要求精度高的場合。
下面以鋼琴為例說明本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式。實(shí)施例I所采用的激光投影裝置由激光源、舵機(jī)、平面反射鏡組成。由于鋼琴所需要指示的范圍比較大，因此可以采用兩套激光投影裝置，由于都具有單片機(jī)系統(tǒng)，所以這兩套激光投影裝置之間是可以進(jìn)行信息傳遞的。本發(fā)明的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)對鋼琴示教的步驟如下I.初始定位如圖5所示，使用者在軟件界面中選擇所要示教的樂器為鋼琴，本發(fā)明的激光示教系統(tǒng)給出激光投影裝置的擺放位置和高度，使用者可按照所給定的位置擺放激光投影裝 置，示教系統(tǒng)會根據(jù)擺放位置，對坐標(biāo)進(jìn)行偏移量校正，使用者給移動(dòng)智能終端發(fā)送命令讓激光向左掃描，直到激光到達(dá)鍵盤的最左端，使用者通過音樂采集端的軟件界面點(diǎn)擊結(jié)束告知移動(dòng)智能終端左端點(diǎn)已到；然后確認(rèn)樂器右端點(diǎn)的位置，移動(dòng)智能終端發(fā)送命令讓激光向右掃描，直到激光識別到鍵盤的最右端，校正結(jié)束。鋼琴坐標(biāo)系的建立方法如下如圖6所示，鋼琴88鍵分為左右兩個(gè)半?yún)^(qū)。左右兩個(gè)半?yún)^(qū)采用相同的坐標(biāo)系，左半?yún)^(qū)的坐標(biāo)系為X101Y1，右半?yún)^(qū)的坐標(biāo)系為X202Y2，琴鍵3的橫坐標(biāo)(X軸上的位置)依次為左半?yún)^(qū)[X1Ol, xfi2, X1OS, X1CM, X1OS, X1Oe,…,x!43, X1M]右半?yún)^(qū)[x201, X2Ol, x202, x203, x204, x205,…,x243, x244]。由標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的具體數(shù)值為左半?yún)^(qū)[-30，-28. 8，-27. 6，-25. 2，-24, -22. 8，-21. 6，-20. 4，-18，-16. 8，-15. 6，-14. 4，-I3. 2，_12，_10· 8，_8· 4，-7. 2，_6，_4· 8，_3· 6，I. 2，0，I. 2，2. 4，3. 6，4. 8，6，8. 4，9. 6，10. 8，12，13. 2，15. 6，16. 8，18，19. 2，20. 4，21. 6，22. 8，25. 2，26. 4，27. 6，28. 8，30]右半?yún)^(qū)[-30，-28. 8，-27. 6，-26. 4，-25. 2，-24, -22. 8，-20. 4，-19. 2，-18，-16. 8，-15. 6，-I
3.2，_12，_10· 6，_9· 6，_8· 4，-7. 2，_6，_3· 6，-2. 4，_1· 2，0，I. 2，3. 6，4. 8，6，7. 2，8. 4，9. 6，10 8，13. 2，14. 4，15. 6，16. 8，18，20. 4，21. 6，22. 8，24，25. 2，26. 4，27. 6，30]。鋼琴是以鋼琴鍵盤所在的平面為XOY平面，以坐標(biāo)(x，y)表示琴鍵的位置，以激光有節(jié)奏的指示表示音樂信號的節(jié)奏來實(shí)現(xiàn)鋼琴的示教，其他的鍵盤樂器實(shí)現(xiàn)方式類似。鍵盤樂器可以建立空間坐標(biāo)系，以鍵盤所在的平面為XOY平面，以坐標(biāo)(x，y)指示鍵的位置，以激光有節(jié)奏的指示表示音樂信號的節(jié)奏。2.移動(dòng)智能終端采集并識別音樂信號將能被視覺識別的音樂信號(即圖像信號)通過圖像識別技術(shù)將圖形轉(zhuǎn)換成處理器可識別的文本編碼，將能被聽覺識別的音樂信號(即聲音信號)通過音頻識別技術(shù)轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼，標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件可以通過播放器播放，轉(zhuǎn)換成聲音信號，然后通過音頻識別技術(shù)將其轉(zhuǎn)換為處理器可識別的文本編碼。移動(dòng)智能終端根據(jù)所得到的文本編碼，通過算法轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)、角度和投影時(shí)間長度。角度和坐標(biāo)以及投影時(shí)間長度存在著對應(yīng)關(guān)系，這些參數(shù)按時(shí)間先后存成時(shí)間序列，該時(shí)間序列作為控制信號由無線通信發(fā)至單片機(jī)系統(tǒng)。3.角度的計(jì)算與投影控制如圖7所示，采用由舵機(jī)、激光源I、平面反射鏡2組成的激光投影裝置的側(cè)視圖中，通過松開支架上的螺絲4，旋轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)β (激光與平面反射鏡2的法線MT的夾角)的角度，用于調(diào)試投影點(diǎn)P在琴鍵3上縱坐標(biāo)y的位置，調(diào)試完畢后擰緊螺絲4。圖6中01為左半?yún)^(qū)坐標(biāo)系原點(diǎn)。如圖8所示，圖中為左半?yún)^(qū)坐標(biāo)系，DD’和匪’為平面反射鏡2的法線，AB為從激光源I射出的激光，BC為AB經(jīng)平面反射鏡2反射的激光，z為反射點(diǎn)B的高度，z的大小取值范圍為(20cm，30cm)。左半?yún)^(qū)投影點(diǎn)C縱坐標(biāo)y，反射點(diǎn)B的高度z與角度β (激光與平面反射鏡2的法線MT的夾角)的關(guān)系為y = 2父セ&11(2 3)-(1，其中(1為激光投影裝置到琴
鍵3的垂直距離，并可以知道角度β的調(diào)節(jié)范圍為
權(quán)利要求
1.一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于包括移動(dòng)智能終端、單片機(jī)系統(tǒng)和激光投影裝置；所述的移動(dòng)智能終端對音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且生成控制信號，通過無線通信將控制信號傳輸至所述的單片機(jī)系統(tǒng)；所述的單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動(dòng)并控制激光投影裝置實(shí)現(xiàn)鍵盤樂器的示教。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)智能終端是能夠捕獲外部信息，能進(jìn)行計(jì)算、分析和處理，并在不同終端之間能夠進(jìn)行信息傳輸?shù)谋銛y式設(shè)備。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的移動(dòng)智能終端包括智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦或掌上電腦。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)系統(tǒng)包括單片機(jī)和藍(lán)牙模塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的激光投影裝置由舵機(jī)、激光源和平面反射鏡組成或由激光源、驅(qū)動(dòng)電路、光偏轉(zhuǎn)器和棱鏡組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的鍵盤樂器是有固定排列順序的琴鍵、并且每個(gè)琴鍵有固定音高的樂器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的鍵盤樂器包括鋼琴、管風(fēng)琴、手風(fēng)琴或電子琴。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至7任一項(xiàng)所述的激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述示教系統(tǒng)的示教模式包括初學(xué)者模式、普通模式、高級模式或?qū)I(yè)模式。
9.一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)的示教方法，其特征在于包括以下步驟(1)鍵盤樂器的初始定位；(2)鍵盤樂器的坐標(biāo)校正；(3)根據(jù)初始定位及校正時(shí)確立最終采用的坐標(biāo)系；(4)移動(dòng)智能終端對音樂信號進(jìn)行采集和識別，得到文本編碼，并且生成控制信號，通過無線通信將控制信號傳輸至所述的單片機(jī)系統(tǒng)；(5)單片機(jī)系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動(dòng)并控制激光投影裝置實(shí)現(xiàn)鍵盤樂器的示教。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種激光標(biāo)識鍵盤樂器示教系統(tǒng)和示教方法，該示教系統(tǒng)包括移動(dòng)智能終端、單片機(jī)系統(tǒng)、激光投影裝置。移動(dòng)智能終端采集并處理音樂信號并通過無線通信控制單片機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)激光投影裝置，以產(chǎn)生有序的激光投影信號，用來指示樂器的演奏。示教方法包括鍵盤樂器的初始定位及校正、音樂信號的采集和識別和激光投影示教。該示教系統(tǒng)的示教模式多樣，不需要安裝在樂器上、體積小、攜帶方便，無需改變樂器自身的結(jié)構(gòu)；示教方法簡單易學(xué)、可操作性強(qiáng)，適合于不同年齡和不同樂器演奏水平的使用者，適用范圍廣泛。
文檔編號G09B15/00GK102831796SQ20121023765
公開日2012年12月19日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者孟濬, 曾祝青, 譚毅華, 蘇藍(lán)藍(lán), 蔣藝穎, 陳嘯 申請人:浙江大學(xué)