撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，包括：用于接收MIDI數(shù)據(jù)的MIDI輸入接口；用于形成紅外弦線的若干紅外發(fā)射器及若干紅外接收器，所述紅外弦線呈放射狀分布形成扇形；用于靜音開關的紅外發(fā)射器及紅外接收器；用于從MIDI輸入接口取得的和弦數(shù)據(jù)、紅外弦線的中斷數(shù)據(jù)生成MIDI數(shù)據(jù)的微控制器；與所述微控制器連接的MIDI數(shù)據(jù)輸出接口；安裝到對應的紅外接收器的上面的觸點傳感器。該撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置具有扇形的紅外弦線布局，并具有觸點傳感器布置在紅外弦傳感器之上，形成雙重傳感器（紅外弦線及觸點傳感器），使用者可視乎情況需要，使用不同的傳感器來控制相同的目標（例如，某一條弦線的彈奏），實現(xiàn)了弦線樂器聲音數(shù)據(jù)的模擬，并方便用戶使用。
【專利說明】撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及音樂領域，更具體地，涉及一種撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置。

【背景技術】
[0002] 音樂器材數(shù)字接口（Musical Instrument Digital Interface，簡稱MIDI)在 1982 年出現(xiàn)之后，各式各樣的鍵琴電子樂器紛紛出現(xiàn)。這些鍵琴樂器在功能上十分強大，能迫真 地模仿出很多不同樂器的演奏。但是基于鍵琴樂器的本質(zhì)，鍵琴電子樂器很難模仿節(jié)奏吉 他（Rhythm Guitar)的演奏。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型的一個目的是提供一種能夠模仿弦線樂器演奏的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生 裝置。為此，本實用新型提供一種撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，包括：用于接收MIDI輸入數(shù)據(jù) 的MIDI輸入接口；用于形成紅外弦線的若干紅外發(fā)射器及若干紅外接收器，所述紅外弦線 呈放射狀分布形成扇形；用于靜音開關的紅外發(fā)射器及紅外接收器；用于從MIDI輸入接口 取得的和弦數(shù)據(jù)、紅外弦線的中斷數(shù)據(jù)生成MIDI數(shù)據(jù)的微控制器；與所述微控制器連接的 MIDI數(shù)據(jù)輸出接口。
[0004] 作為一種改進方案，將所述輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為和弦數(shù)據(jù)的步驟中，僅將和弦輸入檢 測范圍內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為和弦數(shù)據(jù)，并將和弦輸入檢測范圍外的輸入數(shù)據(jù)與所述MIDI 數(shù)據(jù)合路輸出。
[0005] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的、用于檢測按下的力度的觸點 傳感器，所述觸點傳感器安裝到對應的紅外接收器的上面。
[0006] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的靜音開關，所述靜音開關的紅 外發(fā)射器安裝到紅外發(fā)射器相鄰的位置。
[0007] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的、用于檢測按下的力度的低音 弦線觸點傳感器，所述觸點傳感器安裝到靜音開關的紅外發(fā)射器的上面。
[0008] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的、用于控制音符延音時間的延 音旋鈕。
[0009] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的、用于控制彈撥紅外線弦線的 最大強拍音符彈奏力度的彈撥力度旋鈕。
[0010] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的、用于控制所述觸點傳感器的 最大的音符彈奏力度的觸點力度旋鈕。
[0011] 作為一種改進方案，還包括與所述微控制器連接的鍵琴控制模式選擇開關。
[0012] 作為一種改進方案，相鄰的紅外發(fā)射器之間的距離在0. 7厘米至1. 7厘米之間，相 鄰的紅外接收器之間的距離在1. 5厘米至3. 0厘米之間。
[0013] 作為一種改進方案，每根紅外弦線的長度在3. 5厘米至7. 5厘米之間。
[0014] 作為一種改進方案，所述觸點傳感器的外徑在0. 8厘米至2. 0厘米之間。
[0015] 本實用新型優(yōu)選方案提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，具有扇形的紅外弦線布局， 并具有觸點傳感器布置在紅外弦傳感器之上，形成雙重傳感器(紅外弦線及觸點傳感器)， 使用者可視乎情況需要，使用不同的傳感器來控制相同的目標(某一條弦線的彈奏)，實現(xiàn) 了弦線樂器聲音數(shù)據(jù)的模擬，并方便用戶使用。
[0016] 應該注意的是，本實用新型需要的外接的MIDI輸入設備并不限定為MIDI鍵琴，也 可以是其他任何可輸出適當MIDI數(shù)據(jù)的裝置。例如將本實用新型結合一件適當?shù)腗IDI結 他音品板模塊，再更新微控制器內(nèi)的軟件，便成為一部MIDI結他控制器。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0018] 圖1是本實用新型提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的方框示意圖；
[0019] 圖2顯示了本實用新型一個實施例提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的正面和側面；
[0020] 圖3和圖4顯示了圖2所示撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的正面；
[0021] 圖5和圖6是本實用新型撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的不同實現(xiàn)方式；
[0022] 圖7是本實用新型的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法的流程圖；
[0023] 圖8根據(jù)紅外弦線的中斷情況的示意圖；
[0024] 圖9是本實用新型一個實施例提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的流程圖。

【具體實施方式】
[0025] 下面附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行闡述。
[0026] 參考圖1至圖3,本實施例提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置20包括：微控制器21以 及與微控制器21連接的MIDI輸入接口 22、MIDI輸出接口 23、紅外弦線感應裝置25、觸點 傳感器26以及控制模塊如控制開關27和控制旋鈕28等。
[0027] MIDI輸入接口 22用于連接外部設備，例如連接MIDI鍵琴，以接收和弦數(shù)據(jù)及其他 演奏數(shù)據(jù)的輸入。
[0028] 紅外弦線感應裝置25包括若干紅外發(fā)射器、若干紅外接收器，主要用于產(chǎn)生紅外 弦線、并檢測紅外弦線的開/關狀態(tài)，根據(jù)各條紅外線光束開/關時間值計算彈奏時間和速 度。
[0029] 觸點傳感器26用于檢測按下的力度。當樂手需要彈奏一條獨立弦線時，彈奏獨立 紅外線弦線會比較困難，所以設有觸點傳感器（Touch pads)以作獨立弦線的彈奏。
[0030] 控制模塊如控制開關27、控制旋鈕28與微控制器21連接，用于對撥弦演奏數(shù)據(jù) 產(chǎn)生裝置20進行更多的設置與控制。例如，控制模塊可以向整合模塊或微控制器21輸入 以下至少一種參數(shù)：和弦輸入檢測范圍、是否混合、是否由MIDI鍵琴控制強/弱拍、是否由 MIDI鍵琴控制靜音、延音時間、弦線強拍時的力度范圍、弦線弱拍時的力度范圍、觸點力度 范圍、音量。
[0031] 圖2顯示了本實施例提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的正面和側面，圖3顯示了其 正面。本實施例中，紅外弦線感應裝置25包括6個紅外發(fā)射器25a和6個紅外接收器25b， 紅外發(fā)射器25a發(fā)出的紅外線25c可被對應的紅外接收器25b接收與檢測。該6根紅外弦 線25c以扇形發(fā)散的方式布置。與傳統(tǒng)的平行弦線結構相比，本實施例提供的扇形分布的 弦線結構更方便用戶彈奏。
[0032] 觸點傳感器26安裝到對應的紅外接收器25b的上面，形成雙重傳感器(紅外弦線 及觸點傳感器)，使用者可視乎情況需要，使用不同的傳感器來控制相同的目標(某一條弦 線的彈奏)，實現(xiàn)了弦線樂器聲音數(shù)據(jù)的模擬，并方便用戶使用。
[0033] 該撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的正面，還設有由紅外發(fā)射器27a和紅外接收器27f組 成的靜音開關，紅外發(fā)射器27a安裝到與對應紅外發(fā)射器25a相鄰的位置。紅外接收器26b 的附近，還設置有MIDI音量旋鈕28a、延音旋鈕28b、彈撥力度旋鈕28c、觸點力度旋鈕28d。 其中，MIDI音量旋鈕28a用于控制MIDI的音量，延音旋鈕28b用于控制紅外線弦線的延音 時間，彈撥力度旋鈕28c用于控制彈撥紅外線弦線的最大強拍音符彈奏力度，觸點力度旋 鈕28d用于控制所述觸點傳感器的最大的音符彈奏力度。裝置在靜音紅外發(fā)射器27a上面 的觸點傳感器為額外的低音弦線觸點傳感器（圖4中的觸點傳感器1)，作用是方便用戶彈 奏輸入和弦的最低音（注：結他和弦使用的弦線數(shù)量并不固定，有些結他和弦會使用所有 6條弦線，亦有些結他和弦只使用5條、甚至4條弦線。所以低音弦并不是固定的）。
[0034] 優(yōu)選地，該撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的正面設有電源開關指示燈，在其上方還設有 鍵琴控制模式（Hold)指示燈及混音（Mix)指示燈。
[0035] 該撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的側面，設置有電源開關27b、和弦范圍（Chord Range) 選擇27c、混音開關27d、鍵琴控制模式（Hold)選擇開關27e等。其中，電源開關27b用于 控制電源的通斷；和弦范圍開關27c用于選擇和弦輸入范圍，更具體地，和弦范圍選擇27c 對應不同琴鍵數(shù)目的MIDI鍵琴，可選擇不同的和弦輸入檢測范圍；混音（Mix)開關27d，用 于控制是否將MIDI鍵琴的和弦輸入部份當作演奏，經(jīng)MIDI數(shù)據(jù)輸出接口輸出；鍵琴控制模 式（Hold)選擇開關27e，用于選擇由MIDI鍵琴控制強/弱拍、或是由MIDI鍵琴控制靜音。
[0036] 本實施例中，通過控制模塊包括如下控制開關和控制旋鈕以設定不同的參數(shù)：
[0037] (1)、和弦范圍開關
[0038] S卩，對應不同琴鍵數(shù)目的MIDI鍵琴，可選擇不同的和弦輸入檢測范圍。（例如49鍵 的MIDI鍵琴可選F1-E3為和弦檢測范圍。）
[0039] (2)、混音開關
[0040] 即，是否將MIDI鍵琴的和弦輸入部份當作演奏，經(jīng)MIDI數(shù)據(jù)輸出接口輸出。
[0041] (3)、鍵琴控制模式（Hold)選擇開關
[0042] S卩，使用MIDI鍵琴來控制弦線靜音（Palm Mute)效果或使用MIDI鍵琴來控制強 拍（Down beat)/弱拍（Up beat)的音量。鍵琴控制模式開關在不同狀態(tài)會出不同的彈奏 效果。更具體地：
[0043] a :鍵琴控制模式選擇開關=0ff時，彈撥力度旋鈕28c控制彈奏力度，延音旋鈕控 制弦線的延音時間，但使用者左手離開MIDI琴鍵（即是不輸入和弦數(shù)據(jù)）時，延音時間會 比按下MIDI琴鍵時的延音時間短得多，從而造成弦線靜音（Palm Mute)效果；
[0044] b :鍵琴控制模式選擇開關=0n時，延音旋鈕控制的弦線延音時間，不會因使用者 左手離開MIDI琴鍵而更改。當用戶左手按下MIDI琴鍵輸入和弦數(shù)據(jù)時，彈奏力度范圍由 彈撥力度旋鈕28c控制。但當使用者左手離開MIDI琴鍵時，彈奏力度范圍則改由觸點力度 旋鈕28d控制。在此模式下，用戶便可以用MIDI琴鍵來控制強拍（Down beat)及弱拍（Up beat)時的音量。
[0045] (4)、凈音（Mute)紅外線感應開關
[0046] 該紅外線靜音開關用來控制弦線靜音（Palm Mute)效果，以更好地模擬結他手隨 時將弦線靜音（Palm Muting)的效果。
[0047] (5)、延音（Sustain)旋鈕
[0048] 該旋鈕用來控制弦線的延音時間。
[0049] (6)、彈撥力度及弦線強拍（Down beat)力度（String Velocity)旋鈕
[0050] 該旋鈕除了控制彈撥紅外線弦線的最大音符彈奏力度（Maximun MIDI Note Velocity)外，又控制了當鍵琴控制模式選擇開關=0n時，左手按著MIDI鍵琴時的彈奏力 度。
[0051] (7)、觸點力度（Pad Velocity)及弦線弱拍（Up beat)力度旋鈕
[0052] 這旋鈕除了控制觸點傳感器的最大的音符彈奏力度（Maximun MIDI Note Velocity)外，又控制了當鍵琴控制模式選擇開關=0n時，左手沒有按著MIDI鍵琴時的彈奏 力度。
[0053] (8)、音量（Volume)旋鈕
[0054] 該音量旋鈕用于控制輸出的MIDI音量。
[0055] 參考圖4,為了讓用戶方便地、準確地使用，相鄰的紅外發(fā)射器之間的距離D1在 0. 7厘米至1. 7厘米之間，相鄰的紅外接收器之間的距離D2在1. 5厘米至3. 0厘米之間。 每根紅外弦線的長度D3在3. 5厘米至7. 5厘米之間。所述觸點傳感器的外徑0D1在0. 8 厘米至2. 0厘米之間。
[0056] 如圖5所示，撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置20可以獨立存在，可由用戶隨身攜帶。并通 過MIDI輸入線纜42、MIDI輸出線纜43與MIDI合成裝置40連接。
[0057] 進一步地，如圖6所示，撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置20可以安裝或者集成到MIDI鍵琴 設備中。
[0058] 上述各種控制開關、控制旋鈕用于向撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置輸入各種設定參數(shù)。 該撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置的的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生過程如圖7所示：
[0059] 步驟S101中，接收各種設定參數(shù)。該參數(shù)包括和弦輸入檢測范圍、是否混合、是否 弱拍、是否強拍、是否靜音、延音時間、弦線強拍范圍、弦線弱拍范圍、觸點力度范圍、音量之 中的一種或者多種。
[0060] 步驟S102中，接收MIDI的輸入數(shù)據(jù)。
[0061] 步驟S104中，將輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為和弦數(shù)據(jù)，例如吉他和弦數(shù)據(jù)。更具體地，如果 在MIDI鍵琴的和弦輸入范圍內(nèi)按下G、C、E三個琴鍵，微控制器21將其轉(zhuǎn)換為C和弦。如 果使用者只按下一個琴鍵，微控制器21便會將這琴鍵數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為對應的強力和弦（Power Chord)。如果使用者沒有按下琴鍵或用戶輸入無效的數(shù)據(jù)，微控制器21會將對上一次輸入 的吉他和弦(非Power Chord),作為現(xiàn)時的吉他和弦來使用。應當意識到，本實用新型可包 括但不局限于轉(zhuǎn)化為吉他和弦數(shù)據(jù)。
[0062] 步驟S106中，檢測紅外弦線的被中斷情況，根據(jù)中斷時間計算紅外弦線的彈奏時 間和速度等。下面會結合圖6闡述具體的檢測方法。
[0063] 步驟S108中，根據(jù)和弦數(shù)據(jù)、彈奏時間和速度等整合出MIDI數(shù)據(jù)。
[0064] 參考圖8,微控制器21檢測各紅外線弦線的開/關狀態(tài)，根據(jù)各條紅外線光束開/ 關時間值，經(jīng)運算后，便可以得出各條弦線的彈奏時間及速度，如圖8所示：
[0065] (1)、弦線沒有彈撥時，紅外線接收器因紅外線光束照射，處于開啟（On)狀態(tài)。彈 撥弦線時，紅外線接收器變成關閉（Off)狀態(tài)。
[0066] (2)、當手指掃過六條模擬弦線，便可得出類似上圖的開關訊號。
[0067] (3)、圖中，S1的闊度代表第一條紅外線弦線因手指掃過，而處于關閉狀態(tài)的時間 值。這時間值便可代表第一條紅外線弦線的彈撥力度，彈撥力度越大，手指移動的速度越 快，S1便越小。（S2至S6余此類推)。
[0068] (4)、C1代表由第一條弦線掃至第二條弦線的時間值。（C2至C5余此類推)。
[0069] 作為一種改進，上述步驟S104中，僅將和弦輸入檢測范圍內(nèi)的輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為和 弦數(shù)據(jù)，將和弦輸入檢測范圍外的輸入數(shù)據(jù)與MIDI數(shù)據(jù)合路輸出（步驟S108)。
[0070] 作為另一種改進，還可以檢測各觸點傳感器是否有按下及按下的力度，然后將數(shù) 據(jù)傳送到微控制器處理，并在步驟S108中結合該力度數(shù)據(jù)進行MIDI數(shù)據(jù)整合。
[0071] 圖9是實施例提供的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生方法的流程圖。與圖7所示的方法流程圖 相比，圖9所示的方案主要是在步驟S108后面，增加了步驟S109 :將MIDI數(shù)據(jù)輸出到電子 合成器以發(fā)出聲音。該電子合成器可以是個人計算機，或者專門的MIDI合成器。
[0072] 應當意識到，本實用新型的上述原理、方案可應用到幾乎所有彈奏弦線（Pluck Strings)的樂器，例如五弦琴（Banjo)、箏、琵琶等。因為這些樂器的最主要區(qū)別是：
[0073] (1)、弦線的數(shù)量(例如五弦琴=4-6條、琵琶=4條、箏=16條或更多）；
[0074] (2)、每條弦線的音高。例如結他6條弦線的標準調(diào)諧（Standard Tuning)是E2 (82Hz)、A2 (110Hz)、D3 (147Hz)、G3 (196Hz)、B3 (247Hz)及 E4 (330Hz)。
[0075] (3)、輸入的和弦(音符）數(shù)據(jù)對每條弦線的音高的影響。如輸入G和弦時，可將結 他6條弦線的音高轉(zhuǎn)變?yōu)镚2、B2、D3、G3、B3、G4。
[0076] 因此，只需改變弦線的數(shù)量(傳感器的數(shù)量)，每條弦線的基礎音高及輸入的和弦 (音符）數(shù)據(jù)對每條弦線的音高的影響，便可以模擬絕大部份的彈奏弦線（Pluck Strings) 樂器。
[0077] 以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能 認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的普通技術 人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視 為屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，包括： 用于接收MIDI數(shù)據(jù)的MIDI輸入接口； 用于形成紅外弦線的若干紅外發(fā)射器及若干紅外接收器，所述紅外弦線呈放射狀分布 形成扇形； 用于從MIDI輸入接口取得的和弦數(shù)據(jù)、紅外弦線的中斷數(shù)據(jù)生成MIDI數(shù)據(jù)的微控制 器； 與所述微控制器連接的MIDI數(shù)據(jù)輸出接口。
2. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的、用于檢測按下的力度的觸點傳感器，所述觸點傳感器安裝到對應的紅外接收器的 上面。
3. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的靜音開關，所述靜音開關安裝到與紅外發(fā)射器相鄰的位置。
4. 如權利要求3所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的、用于檢測按下的力度的低音弦線觸點傳感器，所述觸點傳感器安裝到靜音開關的 紅外發(fā)射器的上面。
5. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的、用于控制音符延音時間的延音旋鈕。
6. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的、用于控制彈撥紅外線弦線的最大強拍音符彈奏力度的彈撥力度旋鈕。
7. 如權利要求2所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的、用于控制所述觸點傳感器的最大的音符彈奏力度的觸點力度旋鈕。
8. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，還包括與所述微控制器 連接的鍵琴控制模式選擇開關。
9. 如權利要求1所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，相鄰的紅外發(fā)射器之間 的距離在0. 7厘米至1. 7厘米之間，相鄰的紅外接收器之間的距離在1. 5厘米至3. 0厘米 之間撥弦演奏，每根紅外弦線的長度在3. 5厘米至7. 5厘米之間。
10. 如權利要求2所述的撥弦演奏數(shù)據(jù)產(chǎn)生裝置，其特征在于，所述觸點傳感器的外徑 在0. 8厘米至2. 0厘米之間。
【文檔編號】G10H3/06GK203910253SQ201420159173
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權日:2014年4月2日
【發(fā)明者】黃錦坤 申請人:黃錦坤