專利名稱：基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(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，特別涉及一種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)和示教方法。
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，樂器彈奏培訓(xùn)花費時間長且費用昂貴；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US20120064498A1報道了一種基于計算機實現(xiàn)的交互式 的樂器示教系統(tǒng)，它由樂器、接口、計算機組成，樂器里面需要嵌入視覺標(biāo)識器，計算機通過軟件接收接口信號的同時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，需要在吉他的每一根弦增加相應(yīng)的視覺標(biāo)識器，因此為了實現(xiàn)交互式的示教需要對樂器本身進行改造，無法廣泛地運用到現(xiàn)有的樂器中。美國專利US2005005761A1報道了一種教授音樂的系統(tǒng)，它實現(xiàn)了樂器彈奏的可視化指示，但是在實現(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)的按鍵進行對應(yīng)，增加了彈奏者的學(xué)習(xí)難度。另夕卜，這樣的實現(xiàn)也需要大量的指示燈嵌入到樂器表面，難以廣泛地運用到現(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)識樂器示教系統(tǒng)，采用如下的技術(shù)方案—種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器不教系統(tǒng)，它包括音樂信號米集端、單片機系統(tǒng)、球形超聲電機和激光源，其中球形超聲電機和激光源組成了激光投影裝置。所述的音樂信號采集端對音樂信號進行采集和識別，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系統(tǒng)；所述的單片機系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動并控制球形超聲電機，帶動激光源實現(xiàn)樂器的示教。本發(fā)明激光標(biāo)識示教系統(tǒng)的基本原理是通過音樂信號采集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，音樂信號采集端根據(jù)此文本編碼，通過算法將其轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)、角度、投影時間長度的時間序列，將該時間序列作為控制信號，通過無線通信傳輸?shù)絾纹瑱C系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)接收控制信號，按照控制信號的時間順序驅(qū)動基于球形超聲電機的激光投影裝置進行投影示教。本發(fā)明的激光標(biāo)識示教系統(tǒng)可實現(xiàn)實時示教與再現(xiàn)示教，實時示教是音樂信號采集端在采集和識別的同時，給單片機系統(tǒng)發(fā)出控制信號控制球形超聲電機并帶動激光源進行投影示教。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)示教是指音樂信號采集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，實時音樂、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等能被計算機或移動智能終端識別的標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件。音樂信號采集端對樂譜、實時聲音信號等能夠 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。所述的音樂信號采集端包括計算機和/或移動智能終端。所述的移動智能終端指能夠捕獲外部信息，能進行計算、分析和處理，并在不同終端之間能夠進行信息傳輸?shù)谋銛y式設(shè)備；所述的移動智能終端包括但不限于各種智能手機、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、PocketPC、Tablet PC 等。所述的音樂信號采集端可以有三種方式計算機、移動智能終端、由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)。所述的音樂信號采集端的使用范圍在于I.采用計算機或移動智能終端作為音樂信號采集端適合于任何場合，特別適合于個人、家庭等等需要處理的信息量小的私人場合；2.由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)作為音樂信號采集端適合于任何場合，特別適合于工作室、演唱會等需要處理的信息量大的公開場合。所述的音樂信號采集端有三種具體實現(xiàn)方式I.計算機計算機通過內(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，然后計算機以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。2.移動智能終端移動智能終端通過內(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，移動智能終端以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。3.由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)(I)通過計算機內(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，輸出到移動智能終端。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，以此文本編碼為基礎(chǔ)，移動智能終端通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，然后通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。(2)由移動智能終端內(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，輸出到計算機。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，以此文本編碼為基礎(chǔ)，計算機通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。所述的信息獲取裝置是指能夠?qū)F(xiàn)實中的信息(如圖像、聲音、文字、數(shù)據(jù)等)轉(zhuǎn)化為計算機和/或智能移動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。所述的單片機系統(tǒng)包括單片機和藍牙模塊。其中藍牙模塊用于接收音樂信號采集端發(fā)送的控制信號，單片機用于根據(jù)控制信號控制激光投影裝置進行投影。所述的激光源用以產(chǎn)生激光，用激光閃爍的頻率表示音樂的節(jié)奏，激光所指示到的位置表示使用者需要演奏的位置；激光源安裝在球形超聲電機上，球形超聲電機用以控制激光源的方向，從而控制射出激光的角度，即可以控制激光指示的位置。這種激光投影裝置的靈敏度高，指示范圍大，因而適用于任何場合。本發(fā)明的激光標(biāo)識樂器示教系統(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間間隔，這樣可以實現(xiàn)循序漸進的示教。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(包括每分鐘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(每分鐘208拍)，即最快速度小于等于208拍。所述的樂器包括通過彈、撥、敲擊、觸碰手段發(fā)出聲音的任何裝置。本發(fā)明所涉及的樂器能夠通過空間的坐標(biāo)位置確定所要彈/撥/敲擊/觸碰的位置，通過彈/撥/敲擊/觸碰的時間點的不同顯示音樂的節(jié)奏，并通過空間的坐標(biāo)位置和音樂節(jié)奏的組合表示音樂的旋律。
本發(fā)明涉及的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)采用激光進行示教標(biāo)識，因為使用激光投影指示，不需要在樂器上安裝示教設(shè)備，因此不需要改變樂器本身的結(jié)構(gòu)，可以很方便地應(yīng)用到現(xiàn)有的樂器中。另外，由于采用軟件的方式實現(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，只需要在計算機上編寫相應(yīng)的控制程序或?qū)⑾鄳?yīng)的控制程序嵌入到移動智能終端上即可實現(xiàn)對不同樂器的示教。本發(fā)明還提供一種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器 示教系統(tǒng)的示教方法，包括如下步驟(I)初始定位；(2)根據(jù)初始定位的情況確定所采用的坐標(biāo)系；(3)音樂信號采集端對音樂信號進行采集和識別，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系統(tǒng)；(4)單片機系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動并控制球形超聲電機，帶動激光源轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)樂器的示教。其中步驟(I)的初始定位分為兩種情況針對有標(biāo)準(zhǔn)形狀尺寸、固定音階排序、發(fā)聲單位有標(biāo)準(zhǔn)音高的樂器，示教系統(tǒng)會推薦一個激光投影裝置的擺放位置，使用者依據(jù)推薦位置進行擺放，示教系統(tǒng)根據(jù)激光投影裝置的擺放位置進行偏移量矯正；針對每一發(fā)聲單位有標(biāo)準(zhǔn)音高，但是形狀尺寸和音階排序均不固定的樂器，使用者可自行確定激光投影裝置的擺放位置，使用者敲擊每一發(fā)聲單位，音樂信號采集端可識別和捕獲每一發(fā)聲單位的音高和坐標(biāo)。步驟(2)根據(jù)初始定位的情況確定所采用的坐標(biāo)系規(guī)則樂器定位采用示教系統(tǒng)中內(nèi)置的坐標(biāo)系；不規(guī)則樂器定位采用初始定位時使用者自定義的坐標(biāo)系。步驟(3)具體是指音樂信號采集端對音樂信號進行采集和識別，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)、角度和投影時間長度，將這些參數(shù)按時間先后存成時間序列，該時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系統(tǒng)。步驟(4)具體是指單片機系統(tǒng)接收到音樂信號采集端發(fā)來的控制信號，并根據(jù)控制信號來控制基于球形超聲電機的激光投影裝置，激光投影裝置改變激光的投影角度和投影時長進行投影示教。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間間隔有序地投影在樂器的彈奏部位上，樂器的使用者可根據(jù)激光的指示進行演奏；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，只需在計算機上編寫相應(yīng)的控制程序或編寫相應(yīng)的控制程序嵌入到移動智能終端上即可。5.本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)體積小，便于攜帶，不需要安裝在樂器上，不會改變樂器的本身結(jié)構(gòu)，影響發(fā)音效果。并且指示范圍大、靈敏度高，適用于許多場合。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)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)中音樂信號采集端的不意圖；圖3是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中激光投影裝置由球形超聲電機、激光源組成；圖4是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的由球形超聲電機和激光源組成的激光投影裝置結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的規(guī)則初始定位流程圖；圖6是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的不規(guī)則初始定位流程圖；圖7是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的水杯示教示意圖；圖8是本發(fā)明的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的樂器組合示教示意圖。圖中所示1—激光源，2—球形超聲電機；3——支架，4——底座5—由水杯組成的樂器，6—揚琴、鋼琴等樂器，7—古箏、豎琴等樂器，8—三角鐵、鈸等樂器，9—架子鼓、定音鼓等樂器，10—吉他、電子琴等樂器，11一編鐘、木魚等樂器。
具體實施例方式為了更詳細地說明本發(fā)明的激光標(biāo)識樂器示教方法和激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，下面根據(jù)附圖和實施例詳細說明本發(fā)明。如圖I所示，本發(fā)明的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)包括音樂信號采集端、單片機系統(tǒng)和激光投影裝置。音樂信號采集端對樂譜、實時聲音信號等能夠被視覺(圖像)或聽覺(聲音)識別的音樂信號進行采集和識別，得到處理器可識別的文本編碼，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系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動并控制球形超聲電機，帶動激光源轉(zhuǎn)動，有序地激光投影(即跟隨控制信號有節(jié)奏地)實現(xiàn)樂器的示教。
如圖2所示，所述的音樂信號采集端有三種方式計算機、移動智能終端、由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)。所述的音樂信號采集端的使用范圍在于I.采用計算機或移動智能終端作為音樂信號采集端適合于任何場合，特別適合于個人、家庭等等需要處理的信息量小的私人場合；2.由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)作為音樂 信號采集端適合于任何場合，特別適合于工作室、演唱會等需要處理的信息量大的公開場合。所述的音樂信號采集端有三種具體實現(xiàn)方式I.計算機計算機通過內(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，音樂采集端以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。2.移動智能終端移動智能終端通過內(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，音樂采集端以此文本編碼為基礎(chǔ)，通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。3.由計算機和移動智能終端組成的復(fù)合系統(tǒng)(I)通過計算機內(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，輸出到移動智能終端。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，以此文本編碼為基礎(chǔ)，移動智能終端通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，然后通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。(2)由移動智能終端內(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，輸出到計算機。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，以此文本編碼為基礎(chǔ)，計算機通過算法生成時間序列，該時間序列作為控制信號，通過無線通信把控制信號發(fā)送給單片機系統(tǒng)。
如圖3所示，音樂信號采集端采集音樂信號，通過技術(shù)處理得到文本編碼，并根據(jù)此文本編碼，通過算法產(chǎn)生時間序列，該時間序列作為控制信號，由無線通信的方式傳送到單片機系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)中的藍牙模塊接收音樂信號采集端通過無線通信發(fā)送來的控制信號，通過串口傳送給單片機，一方面單片機控制激光源發(fā)光的頻率和間隔時間，另一方面單片機通過球形超聲電機控制激光源的朝向，從而控制射出激光的角度，即可以控制激光指示的位置。這種激光投影裝置的靈敏度高，指示范圍大，因而適用于任何場合。如圖4所示，球形超聲電機2上安裝有激光源I，通過支架3與底座4相連，球形超聲電機2可分別繞Z軸旋轉(zhuǎn)360。，繞X軸旋轉(zhuǎn)300。，繞Y軸旋轉(zhuǎn)300 °。所以這種激光投影裝置的指示范圍很大。球形超聲電機2的速度可達400rpm，即每分鐘400轉(zhuǎn)，反應(yīng)速度很快，所以具有很高的靈敏度。實施例I一激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的示教 本實施例主要用于描述了基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)所使用的示教方法。該示教方法能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的投影定位與投影時長的控制，而不同樂器的演奏均需要準(zhǔn)確的演奏位置和演奏時間，因此本示教方法適用于任意樂器的示教。I.初始定位初始定位有兩種方式規(guī)則樂器定位和不規(guī)則樂器定位，所述的規(guī)則樂器定位為激光投影裝置的擺放位置是由示教系統(tǒng)給定的，所述的不規(guī)則樂器定位為激光投影裝置的擺放位置是用戶自定義的。當(dāng)樂器有標(biāo)準(zhǔn)形狀尺寸、固定音階排序、發(fā)聲單位有標(biāo)準(zhǔn)音高的時，如鋼琴，電子琴，木琴等，使用者可以采用兩種定位方法定位，推薦采用規(guī)則樂器定位方法，當(dāng)樂器的每一發(fā)聲單位有標(biāo)準(zhǔn)音高，但是形狀尺寸和音階排序均不固定時，如自由組合的水杯、多種樂器組成的樂器組合使用者采用不規(guī)則樂器定位方法。(I)規(guī)則樂器定位如圖5所示，在音樂信號采集端中可以預(yù)存規(guī)則樂器的坐標(biāo)系，使用者只需要在軟件界面選擇所要示教的樂器，給出激光投影裝置應(yīng)該放置的位置，使用者按照所給定的位置擺放激光投影裝置，然后進行校正即可。音樂信號采集端可以根據(jù)激光投影裝置擺放位置的差異進行偏移量校正。校正的方法使用者在音樂采集端的軟件界面點擊開始，讓音樂信號采集端發(fā)送命令進行激光掃描，待激光掃描到端點處，使用者點擊軟件界面中停止按鈕，使得掃描結(jié)束，校正結(jié)束。(2)不規(guī)則樂器定位如圖6所示，使用者自定義坐標(biāo)原點的位置，即可以任意擺放激光投影裝置。然后使樂器每一發(fā)聲單位發(fā)聲，比如有8個水杯組成的樂器系統(tǒng)，敲擊每個水杯，讓每個水杯發(fā)音，音樂信號采集端識別并捕獲樂器每一發(fā)聲單位的音高和坐標(biāo)。使用者點擊軟件界面中停止按鈕，使得掃描結(jié)束，校正結(jié)束。2.音樂信號采集端采集并識別音樂信號音樂信號采集端通過信息獲取裝置采集音樂信號，采集完成后對音樂信號進行處理其中將能被視覺識別的音樂信號(圖像信號)通過圖像識別技術(shù)得到處理器可識別的文本編碼，將能被聽覺識別的音樂信號(聲音信號)通過音頻識別技術(shù)得到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。音樂信號采集端根據(jù)所得到的標(biāo)準(zhǔn)音頻格式文件，通過算法轉(zhuǎn)換成坐標(biāo)、角度和投影時間長度。角度和坐標(biāo)以及投影時間長度存在著對應(yīng)關(guān)系，這些參數(shù)按時間先后存成時間序列，該時間序列作為控制信號由無線通信發(fā)至單片機系統(tǒng)。角度與坐標(biāo)的關(guān)系可用以下方法確定(I)如圖7所示，樂器的長度SL1，在L1方向上其發(fā)聲部位的個數(shù)為N ;樂器的寬度為L2，在L2方向上其發(fā)聲部位的個數(shù)為M，投影裝置在L1方向上的投影范圍為T，投影裝置在L2方向上的投影范圍為S。其中，LpL2分別為水杯占用空間的長度與寬度，N=3，M=2，T=120°，S=90°。(2)在長度(即L1)方向上的坐標(biāo)間隔辦
權(quán)利要求
1.一種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器不教系統(tǒng)，其特征在于包括音樂信號米集端、單片機系統(tǒng)、球形超聲電機和激光源； 所述的音樂信號采集端對音樂信號進行采集和識別，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系統(tǒng)；所述的單片機系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動并控制球形超聲電機，帶動激光源實現(xiàn)樂器的示教。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的音樂信號采集端包括計算機和/或移動智能終端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的移動智能終端為能夠捕獲外部信息，能進行計算、分析和處理，并在不同終端之間能夠進行信息傳輸?shù)谋銛y式設(shè)備。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的移動智能終端包括智能手機、筆記本電腦、平板電腦或掌上電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機系統(tǒng)包括單片機和藍牙模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的樂器包括通過彈、撥、敲擊、觸碰手段發(fā)出聲音的任何裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在于所述的樂器包括弦樂器、打擊樂器、鍵盤樂器、有固定音高但形狀尺寸不規(guī)則的樂器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)，其特征在所述的弦樂器包括豎琴、吉他、古琴、琵琶、箏或貝司；所述的打擊樂器包括木琴、鋼片琴、管鐘、編鐘、鼓、鑼、三角鐵、鈸、響板或砂槌；所述的鍵盤樂器包括鋼琴、管風(fēng)琴、手風(fēng)琴或電子琴；所述的有固定音高但形狀尺寸不規(guī)則的樂器包括由水杯組成的樂器、使用者自行制作或改造的樂器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8任一項所述的基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(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。
10.一種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)的示教方法，其特征在于包括以下步驟 (1)初始定位； (2)根據(jù)初始定位的情況確定所采用的坐標(biāo)系； (3)音樂信號采集端對音樂信號進行采集和識別，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系統(tǒng)； (4)單片機系統(tǒng)接收控制信號，驅(qū)動并控制球形超聲電機，帶動激光源轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)樂器的示教。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于球形超聲電機的激光標(biāo)識樂器示教系統(tǒng)和示教方法，該示教系統(tǒng)包括音樂信號采集端、單片機系統(tǒng)、基于球形超聲電機的激光投影裝置?；谇蛐纬曤姍C的激光投影裝置包括球型超聲電機和激光源。音樂信號采集端采集并處理音樂信號并通過無線通信控制單片機系統(tǒng)調(diào)節(jié)球形超聲電機并帶動激光源，以產(chǎn)生有序的激光投影信號，用來指示樂器的演奏。示教方法包括初始定位、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，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，可示教的不同的樂器。
文檔編號G09B15/00GK102789712SQ20121023767
公開日2012年11月21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, 蘇藍藍, 蔣藝穎, 譚毅華, 陳嘯 申請人:浙江大學(xué)