專利名稱：多媒體樂器的模擬裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種多媒體樂器的模擬裝置及其方法，尤指一種用于計算機多媒體樂器演奏音效的擬真模擬輸出的裝置及方法。
為此有人提出一種改進措施，是以真實樂器的比例作成樂器單元件連結于多媒體鍵盤上或多媒體計算機上，但其裝置相當簡陋，其每一個吉他弦、琴鍵或鼓皮的各部位皆是以按鍵開關來連結，借助各吉他弦、琴鍵或鼓皮的彈奏操作過程中產(chǎn)生壓按的開(on)或關(off)狀態(tài)，僅只能表示所述相對的彈奏件被撥動、壓接或敲擊，而無真實反應實際樂器中的吉他弦拉動、琴鍵壓按或鼓皮敲擊的力量及其控制音長、音調及音量大小的效果，即無論彈奏時的施力大小如何，其輸出的音效結果，如音調、音量、音長皆為相同，根本不能真實反應出使用者實際彈奏樂器的音效效果及臨場感，使其使用功能及效果也無法有效改進，反而造成需一面演奏樂器而同時操作計算機鍵盤上的按鍵來彌補其不足的困擾，使得其樂器的演奏操作及模擬的成效不理想。

發(fā)明內容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種多媒體樂器的模擬裝置及其方法，可隨樂器彈奏施力大小，產(chǎn)生相對的模擬電氣信號，以使個人計算機可作精確的音調、音長及音量的逼真模擬演奏效果。
本發(fā)明的另一目的即在于提供一種多媒體樂器的模擬裝置及其方法，于樂器的演奏及摸擬操作上不需任何鍵盤按鍵的同時配合操作，使其演奏方式與一般樂器一樣方便。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種多媒體樂器的模擬裝置及方法，可經(jīng)過完全精確擷取相對應于演奏者操作樂器的力量及其控制音長、音調及音量的模擬信號，經(jīng)轉換處理后，即可實時輸出相同的音長、音調及音量控制的音效，以達到身歷其境的臨場感效果。
為達上述的目的，本發(fā)明的多媒體樂器的模擬裝置，其特點是包括若干用以模擬樂器演奏組件的彈奏件，于所述彈奏件上連結有若干信號擷取組件，可于彈奏件操作時產(chǎn)生相對于彈奏操作力量大小及其音長、音調及音量控制方式的模擬信號，并通過一信號拾取電路轉換處理為對應的數(shù)值數(shù)據(jù)，以送入個人計算機中與既存的標準模擬輸出音效相比較后，以輸出適當及同步于實際樂器演奏音長，音調及音量控制的模擬音效。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的多媒體樂器的模擬方法，是由一樂器模擬裝置擷取并轉換相對于實際樂器演奏的音長、音調及音量控制的數(shù)值數(shù)據(jù)，其特點是，它包括以下步驟a.確認樂器種類；b.取出相同樂器的標準模擬輸出數(shù)據(jù)c.輸入擷取的樂器演奏數(shù)值數(shù)據(jù)；d.與標準模擬數(shù)據(jù)相比較；以及e.輸出相對的模擬輸出音效；以使實際樂器演奏的音長、音調及音控制狀態(tài)通過個人計算機的揚聲器或音效輸出設備予以作實時及同步的音長、音調及音控制的模擬音效輸出。
采用本發(fā)明的上述方案，可以借助音效程序儲存于個人計算機中，于樂器模擬裝置取得相同于實際演奏的音長、音調及音量大小控制的數(shù)值數(shù)據(jù)，即可迅速處理而立即作最適當及同步的模擬音效輸出，而使樂器演奏者有身歷其境的臨場感。
為更清楚理解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，下面將結合附圖對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細說明。


圖1是本發(fā)明裝置一較佳實施例的電路方塊圖；圖2是本發(fā)明裝置的另一較佳實施例的電路方塊圖；圖3是本發(fā)明裝置的一實際應用實例的剖視圖；圖4是類似于圖3的剖視圖，但顯示吉他弦形態(tài)的彈奏件被撥動，使信號擷取組件受壓產(chǎn)生變形的狀態(tài)；圖5是本發(fā)明方法的流程圖；
具體實施例方式
首先請參閱圖1所示，本發(fā)明的多媒體樂器模擬裝置(以下稱樂器模擬裝置并在各附圖中，皆以標號100表示)，其中，圖1所顯示的本發(fā)明的一較佳實施例是結合于多媒體鍵盤200的形態(tài)，所述樂器模擬裝置100包括若干個系列的彈奏件110及信號擷取組件120，所述彈奏件110的形態(tài)不限，為實際樂器的演奏操作組件，如吉他的吉他弦、鋼琴的琴鍵、鼓器的鼓皮…等樂器的演奏操作組件，而所述信號擷取組件120則是用來連結彈奏件110，并隨同彈奏件110的撥動、壓按或敲擊操作，而產(chǎn)生相對于所述撥動吉他弦、壓按琴鍵或敲擊鼓器力量的模擬信號120’，而所述信號擷取組件120的擷取方式則是可由電阻值、電感值或電容量的相對變化，來使電氣信號產(chǎn)生模擬的變化，其詳細的原理，在以下文中將通過列舉的實際應用例進行參考比較說明。
上述的樂器模擬裝置100還包括一信號拾取電路130，以將信號擷取組件120以電阻值、電感值或電容值變化方式，所擷取到相對同步于彈奏件110操作施力大小的模擬信號120’進行模擬/數(shù)字轉換處理，即是將模擬的信號立即轉換成數(shù)字的數(shù)值數(shù)據(jù)130’輸出，即輸入多媒體鍵盤200中，以取代其原先的數(shù)字、英文或功能按鍵操作演奏樂器的功能，而由多媒體鍵盤200將所述樂器演奏的數(shù)值數(shù)據(jù)130’送入個人計算機300中作進一步的音效模擬處理。
請再配合圖2所示，為本發(fā)明的樂器模擬裝置100的另一實施例圖，其大致的結構是與圖1無異，而與圖1差異的處，即是所述信號拾取電路130在轉換輸出數(shù)值數(shù)據(jù)130’后，則通過一接口電路140將數(shù)值數(shù)據(jù)130’直接送入個人計算機300中，使個人計算機300得以直接作音效輸出的模擬處理。而上述圖1與圖2的應用差異則是圖1可直接將樂器模擬裝置100直接與多媒體鍵盤200結合，成為名符其實的多媒體鍵盤而圖2則是有鑒于樂器模擬裝置100體積過大，不適合直接結合于多媒體鍵盤200的另一個合適的作法。
請再參閱圖3所示，是本發(fā)明的樂器模擬裝置100于實際操作使用的應用例，此例是以吉他樂器來作為說明的實例，其中，所述樂器模擬裝置100，包含一殼體10，其形狀及型式不拘，于一端設有一信號連接器11及一彈性凸片12(如圖3所示)，以供對應插接于多媒體鍵盤200或個人計算機300上，而上述的彈奏件110是被裝設于殼體10外部，其兩端各設有一固定環(huán)13及14，以供彈奏件110固定及使彈奏件110穿過殼體10內、外后張開，而具有伸縮的彈性。
上述的所述信號擷取組件120及信號抬取電路130則被裝置于殼體10內部相對于彈奏件110的上方位置，所述信號擷取組件120是以導電橡膠為其實施例，具有變形后回原狀特性，其一端與彈奏件110相連結，而另一端表面則與信號拾取電路130表面相接觸，以于彈奏件110受撥動時，產(chǎn)生收縮的力量，而令信號擷取組件120可正比于其施力力量產(chǎn)生相對的向信號拾取電路板130方向壓縮的變形量，每一彈奏件110所連結的信號擷取組件120的數(shù)量不拘，在圖3所顯示的應用例是以前、中、后各一個為其說明實施例，此乃因彈奏件110為吉他弦形態(tài)，于彈奏操作時借助不同的壓按位置來控制其所產(chǎn)生的音調所致。
而所述信號拾取電路130于表面則設有若干是列的碳膜電阻片131，其形態(tài)不限，在圖3的應用例中是以長條印刷的碳膜電阻器為其實施例，以分別對應接觸于上述的信號擷取組件120一端作接觸，并且，所述信號擷取組件120與的接觸的端是呈半圓球狀，在所述彈奏件110未被撥動的情況下，與碳膜電阻片131間的接觸面積為最小，即一小點，而此時流通于碳膜電阻片131或其所連結的線路的電氣信號量為最小，吾人可藉以定義為未動作的初始狀態(tài)。
請再配合圖4所示，如上述圖3的應用例中所示本發(fā)明樂器模擬裝置100，于實際應用操作時，可借助彈奏件110的撥動，即與正常吉他弦的彈奏撥動方式，使各彈奏件110所對應連結的各信號擷取組件120作出完全對應于撥動施力力量的變形量，以反應出如同吉他弦以撥動施力大小而控制音量的功能，而各信號擷取組件40的變形量大小又可依彈奏件110受手指壓按的部位不同而略有差異，以反應出如同吉他弦的不同部位受壓按以控制音調的功能，而借助信號擷取組件120的變形量，使所述信號拾取電路130上的碳膜電阻片131與信號擷取組件120的半圓球面一端間的接觸面積產(chǎn)生了不同的變化，即一定較原來的面積來得大，而依歐姆定律中的電阻值與導體面積成反比的原理，可依此推得所述碳膜電阻片131或其所連結的線路上所流通的電氣信號相對增大，而吾人可根據(jù)此一線性變化的模擬信號120’，通過信號拾取電路130轉換為數(shù)值數(shù)據(jù)130’后由信號連接器11傳達至多媒體鍵盤200或個人電臘300中，以供個人計算機300作相對音調、音長或音量控制及模擬輸出的參考，而其控制及模擬方法在以下文中將有進一步的說明及分折。
請再配合圖5所示，分別為本發(fā)明多媒體樂器的模擬方法的的流程圖，其步驟包括(400)確認樂器種類即由個人計算機30o自多媒體鍵盤200或上述樂器模擬裝置100取得所欲模擬樂器的種類；(410)取出相同樂器的標準模擬輸出數(shù)據(jù)，即在個人計算機300中預存有各項樂器標準的模擬輸出音效的數(shù)值；(420)輸入擷取的樂器演奏數(shù)值數(shù)據(jù)，即將來自樂器模擬裝置100輸入的實際反應樂器演奏的數(shù)值數(shù)據(jù)130’；(430)與標準模擬數(shù)據(jù)相比較；即找出相同或相近的標準模擬輸出數(shù)據(jù)；(440)輸出相對的模擬輸出音效，即借助步驟430找出相同的或相近于實際樂器演奏音長、音調及音量大小的標準模擬音效輸出數(shù)據(jù)，借助揚聲器或音效播放設備予以輸出；上述的各項步驟是可以借助音效程序儲存于個人計算機300的中，于樂器模擬裝置100取得相同于實際演奏的音長、音調及音量大小控制的數(shù)值數(shù)據(jù)130’，即可迅速處理而立即作最適當及同步的模擬音效輸出，而使樂器演奏者有身歷其境的臨場感。上述本發(fā)明圖1～圖5所示的多媒體樂器的模擬裝置及其方法，其中所列舉的吉他樂器形態(tài)及藉電阻值變化的模擬信號擷取方法的應用，是為本發(fā)明為便于說明所列舉的實施例，并非用來限制其范疇，凡是其它以撥動、壓按、敲擊、打擊…等等操作形態(tài)的樂器，以及，借助電感值、電容值或光電模擬信號變化的擷取方式，也應包含于本發(fā)明的范疇，且均可由本發(fā)明的等效結構組合，而達到相同的真實反應演奏時的音長、音調或音量控制的功效，進而增加本發(fā)明的產(chǎn)業(yè)利用價值。
如上圖1～圖5所示本發(fā)明多媒體樂器的模擬裝置及其方法為本發(fā)明的一較佳實施例，并非用于限定本發(fā)明，凡是熟悉本技術的人員均可在不違背本發(fā)明的精神的前提下作出種種的等效變化和等效替換，它們均應包括在本發(fā)明申請的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于包括若干用以模擬樂器演奏組件的彈奏件，于所述彈奏件上連結有若干信號擷取組件，可于彈奏件操作時產(chǎn)生相對于彈奏操作力量大小及其音長、音調及音量控制方式的模擬信號，并通過一信號拾取電路轉換處理為對應的數(shù)值數(shù)據(jù)，以送入個人計算機中與既存的標準模擬輸出音效相比較后，以輸出適當及同步于實際樂器演奏音長，音調及音量控制的模擬音效。
2.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述彈奏件為吉他弦。
3.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述彈奏件為鋼琴琴鍵。
4.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述彈奏件為鼓器的鼓皮。
5.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述信號擷取組件為導電橡膠。
6.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述信號拾取電路上設有若干碳膜電阻片，以供與信號擷取組件表面接觸，以借助其電阻值的變化來產(chǎn)生相對的模擬信號。
7.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述信號擷取組件通過電阻值、電感值、電容值或光電信號的模擬變化而擷取相對于實際樂器演奏的模擬信號。
8.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述信號拾取電路通過一多媒體鍵盤將轉換后的數(shù)值數(shù)據(jù)送人個人計算機。
9.如權利要求1所述的多媒體樂器的模擬裝置，其特征在于，所述信號拾取電路過一接口電路將轉換數(shù)值數(shù)據(jù)送入個人計算機。
10.一種多媒體樂器的模擬方法，是由一樂器模擬裝置擷取并轉換相對于實際樂器演奏的音長、音調及音量控制的數(shù)值數(shù)據(jù)，其其特征在于，它包括以下步驟a.確認樂器種類；b.取出相同樂器的標準模擬輸出數(shù)據(jù)c.輸入擷取的樂器演奏數(shù)值數(shù)據(jù)；d.與標準模擬數(shù)據(jù)相比較；以及e.輸出相對的模擬輸出音效；以使實際樂器演奏的音長、音調及音控制狀態(tài)通過個人計算機的揚聲器或音效輸出設備予以作實時及同步的音長、音調及音控制的模擬音效輸出。
11.如權利要求10所述的多媒體樂器的模擬方法，其特征在于，所述步驟b的標準模擬輸出數(shù)據(jù)為預先儲存于個人計算機中。
12.如權利要求10所述的多媒體樂器的模擬方法，其特征在于，所述步驟C的樂器演奏數(shù)值數(shù)據(jù)是通過樂器模擬裝置作模擬/數(shù)字轉換而成。
13.如權利要求12所述的多媒體樂器的模擬方法，其特征在于，所述樂器模擬裝置是以電阻值、電感值、電容值或光電信號的模擬變化而擷取到相對于實際樂器演奏的音長、音調、音效控制的模擬信號。
全文摘要
一種多媒體樂器的模擬裝置及其方法，裝置連結于多媒體鍵盤或計算機，并包括若干彈奏件，以模擬樂器的彈奏件，并分別配合有一信號擷取組件，以于演奏時擷取模擬信號，并通過一信號拾取電路轉換處理后，直接傳送至多媒體鍵盤或通過一接口電路傳送至個人計算機中作進一步模擬處理；方法是將經(jīng)模擬裝置擷取及轉換后的樂器演奏數(shù)字數(shù)據(jù)與計算機中預存的相同樂器標準數(shù)據(jù)比較并輸出至播放設備播放，以實時模擬輸出實際演奏音效。
文檔編號G10H1/46GK1395233SQ01122558
公開日2003年2月5日 申請日期2001年7月5日 優(yōu)先權日2001年7月5日
發(fā)明者王忠燦, 柳金生, 吳龍帥 申請人:英群企業(yè)股份有限公司