在電子拾音器中使用低電感線圈的方法和裝置的制造方法
【專利摘要】一種用于電子樂器的拾音裝置可包括用以檢測來自電子樂器的弦的振動(dòng)的至少一個(gè)永磁體。所述拾音裝置還可包括處于所述永磁體的磁場內(nèi)的至少一個(gè)線圈。所述線圈可耦接到多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)或多個(gè)。所述拾音裝置可以是集成組件且可裝配在所述電子樂器上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)。
【專利說明】
在電子拾音器中使用低電感線圈的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于弦樂器的電子樂器拾音器。
【背景技術(shù)】
[0002]電吉他演奏者也許能夠選擇不同設(shè)備來產(chǎn)生多種音調(diào)符，諸如“溫暖的”爵士吉他音調(diào)、“歡快的”流行吉他音調(diào)、“過載的”搖滾吉他音調(diào)，和嚴(yán)重扭曲的金屬吉他音調(diào)。所需的音調(diào)可根據(jù)音樂風(fēng)格、個(gè)體樂師的偏好或所進(jìn)行的歌曲而有所不同。樂師可通過技巧和演奏風(fēng)格并通過設(shè)備及其設(shè)置的選擇來控制音調(diào)符。除了吉他外的其他樂器(包括低音吉他、夏威夷四弦琴、曼陀林琴、小提琴、中提琴、大提琴、低音提琴，和班卓琴)的演奏者同樣可產(chǎn)生所需的音調(diào)特性。選擇的設(shè)備可以是例如，吉他、拾音器，或效果踏板。
[0003]音調(diào)符可受到電拾音器的選擇的影響。在電吉他或其它帶電樂器上，常規(guī)的拾音器可以是通過對(duì)金屬吉他弦的運(yùn)動(dòng)的反應(yīng)將弦振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電磁裝置。這種電信號(hào)代表由樂師演奏的音符，以及從所捕捉的弦振動(dòng)和個(gè)體拾音器的固有特性獲得的音調(diào)符。來自拾音器的這種電信號(hào)可通過外部裝置(諸如效果踏板和放大器)被進(jìn)一步在下游修改，并且然后通過揚(yáng)聲器轉(zhuǎn)換為可聽見的聲音。
[0004]傳統(tǒng)的電吉他拾音器可以是無源電磁電路，其包括磁體和導(dǎo)電線圈，但沒有電池或供電電路。線圈可通過使用繞線機(jī)將銅線卷繞到塑料線筒上而制成。其它電吉他拾音器可以是有源的并且可包括例如對(duì)前置放大器電路供電的電池。有源組件可被添加到傳統(tǒng)的無源拾音器。拾音產(chǎn)品之間的差異可通過有意改變用于制造拾音器的構(gòu)造和材料來實(shí)現(xiàn)。
[0005]常規(guī)的電吉他和低音吉他拾音器可以半永久方式安裝。一些拾音器具有線圈抽頭開關(guān)，其允許樂師從信號(hào)鏈中移除一組線圈，并且在某些情況下，能夠使另一組線圈插入以產(chǎn)生不同聲音。雖然常規(guī)的音調(diào)控制器和線圈抽頭可改變特定拾音器的聲音，但是它們都無法改變特定品牌或型號(hào)的基本定義的“語音(voice)”。在表演過程中，樂師不能從一首歌到另一首歌選擇不同型號(hào)或品牌的拾音器語音;他或她必須放下樂器并選擇具有不同拾音器的不同樂器，并且除非每個(gè)樂器都連接到專用放大器，否則可能需要斷開連接并重新連接電纜。更換拾音器是耗時(shí)的任務(wù)，需要通過手工工具和焊接進(jìn)行一些努力和技巧。此外，通過特定型號(hào)的個(gè)體拾音器或多種拾音器產(chǎn)生的聲音可與該型號(hào)的其它拾音器不同，因?yàn)樗赡軙?huì)在其物理特性方面不同。由于這些物理限制，常規(guī)的吉他聲音的特性在一個(gè)樂器上可能無法改變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]—種用于電子樂器的拾音裝置可包括用以檢測來自電子樂器的弦的振動(dòng)的至少一個(gè)永磁體。拾音裝置還可包括處于永磁體的磁場內(nèi)的至少一個(gè)線圈。線圈可耦接到多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)或多個(gè)。拾音裝置可以是集成組件且可裝配在電子樂器上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)。
【附圖說明】
[0007]視為本發(fā)明的主題被特別地指出并在說明書的結(jié)論部分中清楚地要求保護(hù)。然而，通過在閱讀附圖時(shí)參考下面的【具體實(shí)施方式】，可最好地理解本發(fā)明(關(guān)于操作的方法和組織，連同其目的、特征和優(yōu)點(diǎn))，其中:
[0008]圖1A和圖1B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示例拾音器的頻率響應(yīng)的圖。
[0009]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個(gè)可選濾波器的拾音器的電路圖。
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電吉他的拾音系統(tǒng)的圖。
[0011]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的拾音器的圖示。
[0012]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電吉他的拾音器的分解圖。
[0013]圖4描繪根據(jù)實(shí)施例的提供多個(gè)聲音的拾音器的嗡嗡聲取消配置。
[0014]圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電吉他501上的標(biāo)準(zhǔn)拾音腔的圖示。
[0015]應(yīng)理解，為了說明的簡單和清楚，圖中所示的元件未必按比例繪制。例如，為了清楚，一些元件的尺寸可相對(duì)于其它元件而放大。此外，在認(rèn)為適當(dāng)時(shí)，附圖標(biāo)記可在圖之間重復(fù)以指示對(duì)應(yīng)或類似的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在下面的描述中，將描述本發(fā)明的各個(gè)方面。為了解釋的目的，闡述了特定配置和細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員也將是顯而易見的是，可在沒有本文所呈現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施本發(fā)明。此外，公知的特征可被省略或簡化以便不混淆本發(fā)明。
[0017]除非特別聲明，否則如通過以下討論而顯而易見的，應(yīng)理解，在整個(gè)說明書中，使用術(shù)語(諸如“處理”、“估計(jì)”、“計(jì)算”、“確定”等)的討論指的是計(jì)算機(jī)或計(jì)算系統(tǒng)，或類似的電子計(jì)算裝置的動(dòng)作和/或處理，其將表示為計(jì)算系統(tǒng)的寄存器和/或存儲(chǔ)器內(nèi)的物理(諸如電子)的數(shù)據(jù)操縱和/或變換為類似地表示為計(jì)算系統(tǒng)的存儲(chǔ)器、寄存器或其它這種信息存儲(chǔ)、傳輸或顯示裝置內(nèi)的物理數(shù)量的其它數(shù)據(jù)。
[0018]本發(fā)明的實(shí)施例可提供用于從樂器演奏者在電子樂器的弦樂器(包括例如電吉他或電小提琴)上的動(dòng)作而產(chǎn)生聲音或音頻的系統(tǒng)或方法。拾音器可用于拾取或檢測附近磁性或軟磁性弦(例如，金屬弦)的振動(dòng)。振動(dòng)可因單獨(dú)放置在緊靠樂器的弦的附近的拾音器的磁力棒周圍的磁場的變化而被檢測。
[0019]常規(guī)的無源電磁拾音器可以是物理裝置，其包括導(dǎo)線的線圈，該導(dǎo)線的線圈處于放置為靠近樂器的鋼或其它金屬弦的磁場內(nèi)。磁場可來自置于線圈的半徑內(nèi)的磁性材料。磁性材料可以是放置成一排的永磁體，例如，在樂器不被演奏時(shí)產(chǎn)生固定磁場。因?yàn)榇朋w由產(chǎn)生其自己的持久磁場的材料制成，所以磁體可以是永久的。永磁體可采取任何形式，例如，諸如磁條或磁棒。振動(dòng)鐵磁體或金屬弦的運(yùn)動(dòng)可通過改變場中的磁阻來改變弦穿過的磁場的固定狀態(tài)。磁場的磁阻的變化可在線圈中感應(yīng)電流。線圈中感應(yīng)的電流可提供與弦的運(yùn)動(dòng)成比例的信號(hào)特性。線圈的輸出可經(jīng)由屏蔽電纜連接到音頻放大器的輸入且所產(chǎn)生的聲音可以是弦的振動(dòng)特性的重放。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施例可提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括具有恒定或可預(yù)測的頻率響應(yīng)的拾音器，該拾音器與可選的數(shù)字或模擬濾波器(其可復(fù)制、模擬、模仿或再現(xiàn)常規(guī)拾音器的頻率響應(yīng)特性或者可產(chǎn)生提供一組獨(dú)特的音調(diào)或音色的新頻率響應(yīng)特性)耦接。拾音器的線圈的電感可隨其導(dǎo)線的匝數(shù)而變化，例如，線圈的較大匝數(shù)可與線圈的更大電感值相關(guān)。由于常規(guī)或傳統(tǒng)拾音器線圈可包括更高匝數(shù)，所以常規(guī)線圈可具有比本發(fā)明的實(shí)施例中使用的那些高(雖然本發(fā)明的實(shí)施例也可使用這種較高匝線圈)的電感。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，拾音器可包括線圈，該線圈處于由永磁體提供的磁場附近。線圈可以是線繞或印刷線圈(例如，是在緊湊的印刷電路板上制造的線圈)。線圈可以是例如小于3000匝(例如1600匝或1000匝)的低電感線圈。可使用超過3000的匝數(shù)。用于線圈的低電感可以是例如小于500毫亨。線圈可具有人類聽覺的可聽范圍(例如，20Hz到20kHz)內(nèi)的平坦頻率響應(yīng)，從而允許數(shù)字或模擬成形以從其它拾音器再現(xiàn)聲音或產(chǎn)生全新的聲音。平坦頻率響應(yīng)可能意味著它在整個(gè)聽得見的聽力的頻率范圍內(nèi)具有恒定或接近恒定的功率輸出。頻率響應(yīng)的數(shù)字和模擬成形可通過有源電路或編程來產(chǎn)生。在其它實(shí)施例中，具有更高電感的線圈可用于較高功率的頻率響應(yīng)(例如，高于500毫亨)。幾個(gè)因素可能會(huì)影響拾音器的聲音特性:
[0021].磁性結(jié)構(gòu)(物理拾音器的一部分)-拾音器可具有類似于它們模仿的拾音器的磁性結(jié)構(gòu)。用于斯特拉特吉他的拾音器可使用穿過線圈的六個(gè)棒磁體;經(jīng)典雙線圈拾音器(humbuckers)可在線圈下面使用條磁體，其中螺桿(pole screws)穿過線圈;現(xiàn)代的雙線圈拾音器可在線圈下面使用條磁體，其中刀片桿(pole blade)穿過線圈。
[0022].低電感線圈(物理拾音器的一部分)。這些可以是PCB(印刷電路板)線圈或繞線線圈。
[0023].增益(有源電路的一部分)。低電感線圈相對(duì)常用的拾音器是低輸出的。增益將輸出提高到其他傳統(tǒng)拾音器的水平。
[0024].濾波(有源電路的一部分)。濾波可允許調(diào)整拾音器的響應(yīng)以模仿目標(biāo)拾音器的聲音，或產(chǎn)生獨(dú)特的聲音。
[0025]不同音調(diào)特性可由于產(chǎn)生變化(諸如磁體的不同類型和配置、線圈中的導(dǎo)線的不同數(shù)量、單線圈對(duì)嗡嗡聲消除配置，和組件的不同物理配置)而引起。典型的電磁拾音器可由數(shù)千匝小規(guī)格涂層導(dǎo)線制造。可變電容值可由于涂層厚度的差異(這可取決于涂覆應(yīng)用期間的濕度條件以及制造精度，且甚至在相同標(biāo)準(zhǔn)模型內(nèi)也可能發(fā)生這些變化)而引起。在制造過程中，張力和卷繞速度的變化可拉伸導(dǎo)線。該拉伸將引起線圈的電阻和電容的變化，這將引起每個(gè)線圈針對(duì)每個(gè)個(gè)體拾音器而具有不同諧振頻率且因此具有不同聲音特性。例如典型的拾音器線圈可由3000-8000匝來制造。雖然較大數(shù)量的匝可提供較高功率或能量輸出，但是它們可能以較高頻率顯著地衰減信號(hào)輸出。本發(fā)明的實(shí)施例可解決或緩解目前生產(chǎn)的許多拾音器的問題。例如，一些多語音拾音器可能需要一組復(fù)雜和笨重的旋鈕和開關(guān)，以便調(diào)整增益并改變頻率特性。然而，濾波器的這種手動(dòng)調(diào)諧對(duì)于在現(xiàn)場演出過程中產(chǎn)生可重復(fù)和可預(yù)測的聲音或音調(diào)可能是不切實(shí)際的。其它拾音器可能需要額外的電子部件來對(duì)拾音器供電，這可能是不方便的或需要吉他的主體的變化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本文所描述的拾音器可完全包含或集成在吉他的拾音腔內(nèi)。通過使用低電感線圈(其可例如印刷在電路板上)，嗡嗡聲消除配置可能比雙線圈拾音器配置中的傳統(tǒng)繞線線圈在消除嗡嗡聲方面更加有效。此外，整齊堆放的線圈層的可預(yù)見性可確保電重復(fù)性在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中無法使用。傳統(tǒng)的無源設(shè)計(jì)可對(duì)線圈添加更多匝以進(jìn)行更多輸出，但是這可能會(huì)在頻率上使諧振峰向下偏移并破壞歡快和通透特性(這是經(jīng)典的“纏繞不足設(shè)計(jì)”的特性)。本發(fā)明的實(shí)施例能夠在更高輸出電平下傳輸經(jīng)典的聲音。
[0026]拾音器可運(yùn)轉(zhuǎn)為典型的諧振電路，其中拾音器的線圈提供電感、電容和電阻。當(dāng)電吉他的弦由于樂師的演奏而振動(dòng)或移動(dòng)時(shí)，弦改變或影響由磁棒提供的磁場并感應(yīng)拾音器的線圈中的隨時(shí)間變化的電壓(因此也產(chǎn)生交流電)。變化電壓或交流電的頻率可與電吉他弦上演奏的音符的頻率對(duì)應(yīng)。因?yàn)槭耙羝骺蛇\(yùn)轉(zhuǎn)為諧振電路，所以每個(gè)吉他拾音器都可呈現(xiàn)獨(dú)特的頻率響應(yīng)特性(其描述由吉他產(chǎn)生的聲音的變化功率輸出)，這取決于演奏的聲音的頻率。每個(gè)拾音器都可具有例如一個(gè)或多個(gè)獨(dú)特峰或諧振頻率，使用拾音器的吉他的輸出聲音在該頻率下是最大。拾音器的頻率響應(yīng)的其它獨(dú)特特性可以是例如截止頻率、衰減的斜率或其它傳遞函數(shù)特性。拾音器的頻率響應(yīng)可描述電吉他的特性聲音或音調(diào)，例如，“溫暖的”爵士吉他音調(diào)、“歡快的”流行吉他音調(diào)。
[0027]許多傳統(tǒng)拾音器可由樂師針對(duì)他們的聲音來優(yōu)選，但也可對(duì)寄生電容和電阻(這在線圈中可能是固有的或無意地加到拾音器的諧振電路)敏感，因此影響其頻率響應(yīng)和聲音。單線圈拾音器例如可具有樂師期望的聲音，但它們也可由于環(huán)境中的AC供電的裝置和其它噪聲源而發(fā)送60Hz/50Hz的嗡嗡聲。單線圈拾音器可對(duì)例如由變壓器、熒光燈和其它干擾源產(chǎn)生的磁場敏感，并且可拾取來自這些來源的嗡嗡聲和噪音。例如通過垂直堆疊兩個(gè)高電感線圈可減輕嗡嗡聲，但高頻含量可在音樂的可聽見范圍內(nèi)衰減且拾音器可能會(huì)失去期望的聲音。雙線圈或雙線圈拾音器可使用兩個(gè)專門配置的線圈以最小化這種干擾或嗡嗡聲。
[0028]圖1A和圖1B是示例拾音器的頻率響應(yīng)的圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)于1972年制造的芬達(dá)吉他(Fender Stratocaster)( “斯特拉特(Strat)”)拾音器，例如，其拾音器的頻率響應(yīng)曲線150可根據(jù)例如應(yīng)用于拾音器的電阻負(fù)載(諸如來自連接的放大器的負(fù)載)、音量控制或音調(diào)控制而改變。如圖1A所示，斯特拉特拾音器通?？删哂屑s4.7kHz(千赫)的峰值頻率。當(dāng)1M歐姆被應(yīng)用于拾音器時(shí)，與在應(yīng)用較小電阻(諸如2200k Ohms或1k Ohms)時(shí)相比，拾音器可在其峰值頻率下具有更高功率輸出。斯特拉特拾音器也可由于將拾音器連接到放大器的屏蔽電纜的電容性負(fù)載而具有不同的峰值頻率。這些負(fù)載值由例如連接電纜的設(shè)計(jì)和長度確定。如圖1B所示，如果具有恒定電阻的斯特拉特拾音器包括額外的2200pF，峰值頻率可能會(huì)在2.4kHz下，而具有47pF的斯特拉特拾音器可在約8kHz處具有峰值頻率。電阻和電容都可改變由吉他的拾音急劇產(chǎn)生或提供的音調(diào)特性和頻率響應(yīng)。因?yàn)橛赏鈬b置提供的不同電容和電阻負(fù)載可能不同地影響每個(gè)拾音器，所以意圖保持一種類型的音調(diào)或聲音的樂師可能難以更換拾音器或使用不同種類的外圍裝置(例如，放大器或效果踏板)。
[0029]圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的包括多個(gè)可選濾波器的拾音器的電路圖?？墒褂闷渌虿煌M件和布置。如上所述，拾音器可運(yùn)行為諧振電路。拾音器線圈可運(yùn)行為電感器170，且來自線圈的輸出信號(hào)可被饋入初級(jí)增益前置放大器172中以便保持期望的輸出電平。有源濾波器174可從線圈接收信號(hào)并應(yīng)用高通、低通，或帶通濾波器的任何組合，以便整形拾音器的期望頻率響應(yīng)180。開關(guān)176、切換器、按鈕、按壓旋鈕或其它裝置可用于在濾波器174提供的兩種聲音之間切換或選擇。(兩個(gè)以上的濾波器是可能的)。來自拾音器的輸出178可連接到放大裝置，其可影響電路上的電容和電阻負(fù)載。
[0030]模擬傳統(tǒng)的無源(passive)拾音器的聲音或頻率響應(yīng)可涉及分析和再現(xiàn)傳統(tǒng)拾音器的磁場屬性并測量頻率響應(yīng)和輸出電平。所測量的參數(shù)可接著被載入信號(hào)處理器開發(fā)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)允許實(shí)時(shí)音頻試聽以及通過專業(yè)樂師的反饋來微調(diào)該響應(yīng)。開發(fā)系統(tǒng)可確定用于拾音器的傳遞函數(shù)的最優(yōu)濾波器系數(shù)。這些系數(shù)可被導(dǎo)入模擬程序中，且準(zhǔn)確的復(fù)制響應(yīng)可由模擬元件來實(shí)施。
[0031]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電吉他的拾音系統(tǒng)的圖。電子樂器100(諸如電吉他)例如可包括樂師可在其上演奏的弦102，和用以檢測或拾取來自弦102的振動(dòng)的拾音器104。弦的振動(dòng)可引起拾音器的磁場的變化并在低電感線圈106中感應(yīng)隨時(shí)間變化的電壓。該電壓可包括關(guān)于在弦上演奏的音符或弦上的振動(dòng)速率的信息。雖然每個(gè)弦都可在其自己的磁棒附近振動(dòng)，但是磁場變化可一起感應(yīng)隨時(shí)間變化的電壓，該電壓可被輸出并由揚(yáng)聲器解譯為音頻。拾音器104可包括磁棒，這些磁棒由耦接到放大器電路108(其增加線圈106的輸出的電壓增益)的低電感線圈106包圍或在磁棒周圍具有低電感線圈106。增益放大器電路108的輸出可耦接到或連接到可由開關(guān)112選擇或控制的一個(gè)或多個(gè)濾波器110。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，拾音器104可包括N個(gè)模擬濾波器(濾波器I到濾波器N)，這些濾波器可能經(jīng)由其它電路(諸如增益放大器電路108)連接到物理拾音線圈。開關(guān)112或其它裝置可通過濾波器110中的一個(gè)路由來自線圈的信號(hào)(該信號(hào)表示弦振動(dòng))，以產(chǎn)生修改或建模的信號(hào)?？墒褂帽绢I(lǐng)域中已知的模擬濾波器，諸如低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波器或諧振濾波器的任意組合。對(duì)于模擬建模，模擬濾波器可模仿或改善由不同的公司或制造商銷售的流行拾音器的聲音。模擬濾波器可包括第二階低通濾波器，該濾波器具有共振峰以模擬無源拾音器的自然行為。也可使用其它配置。與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的一些濾波器可傳遞音譜(sound recipes)(該音譜否則不可能使用傳統(tǒng)無源濾波技術(shù)來實(shí)現(xiàn))。一些濾波器也可傳遞現(xiàn)有拾音器沒有產(chǎn)生的聲音。
[0033]在一個(gè)實(shí)施例中，拾音器可包含兩個(gè)或更多個(gè)獨(dú)立有源音調(diào)整形濾波器，該濾波器本身包含在標(biāo)準(zhǔn)拾音器形狀因數(shù)內(nèi)。每個(gè)濾波器都可被設(shè)計(jì)為提供給定相同電磁-線圈輸入的不同語音輸出。濾波器板上的引線允許普通打開/關(guān)閉的電路確定哪個(gè)濾波器連接到輸出。如果這些引線連接到開關(guān)，則吉他演奏者能夠在演奏的同時(shí)在兩種聲音之間來回切換?？墒褂眠x擇濾波器或聲音的其它方法。
[0034]在一個(gè)實(shí)施例中，圖1所示的拾音器104可包括N個(gè)數(shù)字或模擬濾波器110(濾波器I至過濾N)，這些濾波器可能經(jīng)由其它電路(諸如增益電路)連接到物理拾音線圈。開關(guān)112或其它裝置可通過濾波器中的一個(gè)路由來自線圈的信號(hào)(該信號(hào)表示弦振動(dòng))，以產(chǎn)生修改或建模的信號(hào)。對(duì)于數(shù)字濾波器，DSP或微處理器上的數(shù)字開關(guān)可根據(jù)指示的設(shè)置應(yīng)用不同濾波器。
[0035]對(duì)于模擬濾波器，濾波器110可以是例如低通濾波器、高通濾波器和諧振電路的組合中的預(yù)制電路。開關(guān)112可以是機(jī)械的，且允許電流一次流過一個(gè)濾波器110。可使用除了機(jī)械開關(guān)外的其它開關(guān)。對(duì)于數(shù)字濾波器，濾波器104可例如通過安裝在處理器(諸如微處理器或FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列))上的軟件來實(shí)施，使得處理器被配置為用作一個(gè)或多個(gè)濾波器。數(shù)字濾波器(表達(dá)為可引起處理器以某種方式過濾的軟件或代碼)可從計(jì)算機(jī)114下載或安裝。最初可通過用戶界面在軟件上編輯數(shù)字濾波器，該界面允許用戶編輯濾波器的期望的頻率響應(yīng)特性(諸如編輯濾波器系數(shù)和諧振頻率)的。用戶還可將濾波器下載到計(jì)算機(jī)114，該濾波器可被保存在服務(wù)器116或網(wǎng)絡(luò)上并將其安裝到耦接到線圈106的一個(gè)或多個(gè)濾波器上。計(jì)算機(jī)114可包括存儲(chǔ)器114a和一個(gè)或多個(gè)處理器114b以運(yùn)行編輯軟件。數(shù)字濾波器可通過輸入裝置(諸如鼠標(biāo)118或鍵盤120)而被編輯。在來自線圈的信號(hào)通過濾波器之后，過濾的信號(hào)可被輸出122到其它濾波器，例如諸如在效果踏板中，或通過放大器或揚(yáng)聲器。
[0036]圖3A是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的拾音器200的圖示。拾音器可包括一個(gè)或多個(gè)磁棒202(或其它形式的永磁體)，這些磁棒具有響應(yīng)可由樂師彈撥或演奏的金屬弦204的振動(dòng)或受該振動(dòng)影響的磁場。磁棒202也可以是磁條或其它形狀。對(duì)于磁棒202，例如一根弦104可能具有一個(gè)棒202。磁棒202可由導(dǎo)線或印刷線圈206包圍或在磁棒周圍具有這樣的導(dǎo)線或線圈，諸如印刷在硅PCB (印刷電路板)上的線圈。在一些實(shí)施例中，線圈可被放置在磁棒202的磁場內(nèi)，而不一定包圍磁體。磁棒202的磁場的變化可在線圈206中感應(yīng)隨時(shí)間變化的電壓，從而例如產(chǎn)生表示樂師演奏的音符的模擬信號(hào)。模擬信號(hào)可由可選的數(shù)字或模擬濾波器輸入到處理器或控制器208中(例如，如圖1C和圖2中所解釋的)。濾波的信號(hào)可被輸出或放大到揚(yáng)聲器212。拾音器200與線圈206、磁棒202和具有濾波器的控制器208—起可裝配到電吉他上的拾音器的標(biāo)準(zhǔn)位置，使得拾音器200可在不改變吉他主體的情況下容易地替換吉他的原始拾音器。通過控制器和濾波器，拾音器可模仿或模擬其它老型號(hào)的拾音器或完全產(chǎn)生不同聲音。拾音器200還可被改進(jìn)或放置到老的標(biāo)準(zhǔn)電吉他型號(hào)上。老電吉他型號(hào)可能最初被制造有不同拾音器，但是拾音器200可具有允許其安裝到老的標(biāo)準(zhǔn)吉他型號(hào)中的尺寸。標(biāo)準(zhǔn)電吉他型號(hào)可包括，例如，Gibson Les PauKGibson ES-325、Gibson Futura、Fender Telecaster、Fender Stratocaster或者其它電吉他型號(hào)。
[0037]線圈的組合間的間距也可能會(huì)影響拾音器的聲音。在不消除信號(hào)的情況下，頂部線圈和底部線圈之間的更大間隔可取消嗡嗡聲。這通過堆疊薄型低電感線圈206且然后在之間提供間隔物207而成為可能。傳統(tǒng)高電感線圈可高得多，因此堆疊線圈拾音器允許線圈之間的空間很小或沒有空間。在傳統(tǒng)拾音器中，底部線圈(嗡嗡聲消除線圈)可開始更接近弦并拾取更多信號(hào)。其結(jié)果是，傳統(tǒng)堆疊線圈拾音器不僅取消嗡嗡聲，它也可取消顯著量的信號(hào)。本發(fā)明的實(shí)施例可取消嗡嗡聲，但底部線圈更遠(yuǎn)離弦的事實(shí)意味著可能較少的信號(hào)消除。
[0038]拾音器200 (包括線圈206、磁棒202、可選濾波器210、間隔物207、處理器208和殼體(見，例如，圖3中的殼體303))可集成或組合到單個(gè)組件或單個(gè)項(xiàng)目或部分中，使得拾音器可裝配到標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)。例如，對(duì)于單線圈或單寬度標(biāo)準(zhǔn)拾音腔，拾音器可不大于約
18.3mm寬、83.8mm長和12.6mm高。在另一實(shí)例中，對(duì)于Gibson Les Paul吉他上的肥阜條形雙線圈拾音腔，標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音器可不大于約70.1mm乘以38.3mm乘以17mm高。拾音腔的其它標(biāo)準(zhǔn)尺寸為是可能的。拾音器組件還可被改進(jìn)為例如標(biāo)準(zhǔn)電吉他或二十世紀(jì)五十年代制造的老電吉他型號(hào)。
[0039]一個(gè)或多個(gè)處理器(例如，處理器114a和208)可用于處理、傳輸、接收、編輯、操縱、合成或修補(bǔ)數(shù)字或模擬音頻信號(hào)。處理器(一個(gè)或多個(gè))可耦接到一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)裝置。計(jì)算機(jī)可包括分別用于執(zhí)行操作的一個(gè)或多個(gè)控制器或處理器，和分別用于存儲(chǔ)可由處理器執(zhí)行的數(shù)據(jù)和/或指令(例如，軟件)的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器單元。處理器可包括，例如，中央處理單元(CPU)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、微處理器、控制器、芯片、微芯片、集成電路(1C)，或任何其它合適的多用途或特定處理器或控制器。存儲(chǔ)器單元可包括，例如，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)、閃速存儲(chǔ)器、易失性存儲(chǔ)器、非易失性存儲(chǔ)器、高速緩沖存儲(chǔ)器、緩存器、短期存儲(chǔ)器單元、長期存儲(chǔ)器單元或其它合適的存儲(chǔ)器單元或存儲(chǔ)單元。計(jì)算機(jī)可包括用于(例如，經(jīng)由指示裝置、點(diǎn)擊式轉(zhuǎn)盤或鼠標(biāo)、按鍵、觸摸屏、記錄器/麥克風(fēng)、其它輸入組件)從用戶或代理接收輸入的一個(gè)或多個(gè)輸入裝置，和用于將數(shù)據(jù)分別顯示給客戶和代理的輸出裝置。
[0040]本發(fā)明的各種實(shí)施例可包括將弦振動(dòng)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器系統(tǒng)、模擬-數(shù)字音頻轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的多個(gè)拾音器的響應(yīng)特性的先前產(chǎn)生的數(shù)字模型、用以編輯和更新數(shù)字模型的方法、用以與外部軟件和數(shù)字模型的庫通信的方法、用于選擇應(yīng)用哪個(gè)或哪些數(shù)字模型的方法、用于產(chǎn)生將數(shù)字模型的聲音特性覆蓋在由樂師演奏的音符上的數(shù)字輸出信號(hào)的方法、用以產(chǎn)生模擬電輸出信號(hào)的數(shù)字-模擬音頻轉(zhuǎn)換、用以連接到外部裝置(諸如踏板和放大器)的標(biāo)準(zhǔn)1/4-英寸電話插孔，和用以對(duì)系統(tǒng)組件供電的一個(gè)或多個(gè)電池(例如，圖3A中的電池214)，其中所有元件都嵌入電吉他的主體中。電池214或其它電源可被完全集成在例如電吉他的控制空腔中或其內(nèi)部，以避免對(duì)樂器主體的任何改動(dòng)。
[0041]本發(fā)明的實(shí)施例可提供以下能力:從期望拾音器音調(diào)的多個(gè)數(shù)字模型來選擇以編輯那些模型、將那些模型存儲(chǔ)在吉他或其它樂器中，并在演奏樂器的同時(shí)來選擇，從而導(dǎo)致對(duì)提供到外部設(shè)備(諸如放大器和效果踏板)的電子樂器的音調(diào)的快速改變。
[0042]拾音器可將由樂器弦產(chǎn)生的物理振動(dòng)轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)。電信號(hào)穿過導(dǎo)線到達(dá)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為高分辨率數(shù)字信號(hào)。高分辨率數(shù)字信號(hào)被路由到例如可編程數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、處理器、計(jì)算機(jī)處理器、微處理器或控制器。
[0043]處理器(例如，處理器208)可包括由以下所編程的軟件:特定常規(guī)拾音器的多個(gè)個(gè)體先前產(chǎn)生的數(shù)字模型，或特定常規(guī)拾音器的多個(gè)編輯版本或理論拾音器的多個(gè)設(shè)計(jì)模型。軟件可存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器216中。每個(gè)數(shù)字模型描述頻率響應(yīng)、輸出電平、瞬態(tài)響應(yīng)、依賴于頻率的衰減曲線，或其它所期望的頻率特性。軟件還可產(chǎn)生代表由弦樂器演奏者演奏的音符、被數(shù)字處理以反映數(shù)字模型的音調(diào)和響應(yīng)特性的數(shù)字輸出信號(hào)。濾波器或模型可采取來自拾音器的線圈的輸入模擬信號(hào)、可改變這些信號(hào)，且作為輸出可產(chǎn)生修改信號(hào)(其基于在吉他上演奏的音符且聽起來像是特定類型的拾音器或模型已經(jīng)用于產(chǎn)生該信號(hào))。
[0044]來自處理器的數(shù)字輸出信號(hào)可被進(jìn)一步路由到數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，該轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生模擬電信號(hào)(其是數(shù)字輸出信號(hào)的準(zhǔn)確表示)。模擬電信號(hào)被進(jìn)一步路由到可暴露的常規(guī)I/4英寸電話插孔的連接器。通過將具有常規(guī)1/4英寸電話插頭的線纜插入插孔中，本發(fā)明的信號(hào)輸出可連接到外部裝置，諸如放大器和效果踏板。用戶能夠從模擬或模仿傳統(tǒng)拾音器的數(shù)字模型的菜單(例如，在用戶界面上)上選擇。數(shù)字模型可通過選擇預(yù)先制作的濾波器或創(chuàng)建新濾波器來實(shí)施。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，吉他或其它樂器的表面上的多位置開關(guān)通過例如轉(zhuǎn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)開關(guān)、重新定位葉片開關(guān)，或按下按鈕來允許數(shù)字模型的方便和快速選擇?？墒褂闷渌x擇方法和其它選擇裝置。
[0045]在表演過程中，樂師可切換來選擇不同“老式”拾音器和流行拾音器產(chǎn)品的多個(gè)數(shù)字模型中的一個(gè)或多個(gè)演奏者改變開關(guān)位置以在不同的拾音器模式之間切換。每個(gè)開關(guān)位置可以是例如單個(gè)線圈、雙線圈或具有一些濾波器的有源拾音器的模型，或可由市場立即識(shí)別并受重視的一些數(shù)字模型。選擇開關(guān)可將視覺和觸覺反饋同時(shí)提供到播放器。在視覺上，本發(fā)明的各種實(shí)施例可顯示可用拾音器模式的列表，通過指示器顯示選擇了哪個(gè)模式。觸覺響應(yīng)可在每次停止時(shí)來自制動(dòng)裝置，從而允許演奏者在不用看的情況下來選擇。
[0046]數(shù)字模式可包括模擬所期望拾音器的那些，包括但不限于:作為老式(vintage)Fender Stratocaster的二十世紀(jì)五十年代的低輸出單線圈；高輸出單線圈，諸如SeymourDuncan熱軌；噪聲消除單線圈；如老式Fender Telecaster的橋位置處的單線圈；如老式Fender Telecaster的頸部位置處的單線圈；老式P90 ; 1957年老式PAF雙線圈拾音器；Gibson的57古典(Classic) ;Gibson的57古典加(classic plus) ;Gibson迷你雙線圈拾音器;Seymour Duncan JB；DiMarz1 Super Distort1n;高輸出頸部雙線圈拾音器；如老式Gretsch Country Gentleman處的Trembucker;老式Burns Tr1-Sonic或現(xiàn)代復(fù)制品，諸如Adeson5EMG 81有源拾音器;EMG 85有源拾音器;EMG 60有源拾音器;EMG 8 IX有源拾音器；EMG 85X 有源拾音器；Seymour Duncan Blackout ； Seymour Duncan Bill Mustaine; Bi 11Lawrence L_48;Bill Lawrence L_90o
[0047 ]例如，單一寬度或單線圈拾音器上的濾波器(例如，濾波器313)可通過向輸入信號(hào)提供對(duì)于老式單線圈聲音唯一的頻率響應(yīng)模仿或建模老式單線圈聲音。老式單線圈聲音的頻率響應(yīng)可具有4kHz的峰值頻率。相同的單一寬度拾音器也能夠模擬或建模3kHz的峰值頻率的節(jié)奏強(qiáng)烈的Texas單線圈聲音。在單一寬度拾音器上模仿的兩種聲音可例如通過開關(guān)選擇。在另一實(shí)例中，雙線圈拾音器上的濾波器可使用一個(gè)濾波器模仿具有2.6kHz的峰值頻率的老式PAF拾音器，并為新的聲音提供例如三個(gè)峰值頻率。其它組合也是可能的。
[0048]圖3B是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于電吉他的拾音器的分解圖。也可使用其它布置。拾音器可包括用以保護(hù)或屏蔽線圈和濾波器不受外部環(huán)境干擾的殼體303。殼體303可以是塑料的或由其它絕緣材料制成。殼體303可包括孔用以支撐磁棒305，其提供磁場來檢測吉它弦的振動(dòng)。殼體303還可覆蓋線圈307和可選間隔物308。拾音器的基板309可以是具有過濾來自線圈305的濾波信號(hào)的集成控制器或處理器311的印刷電路板(PCB)?；?09可進(jìn)一步與提供模擬拾音器聲音的多個(gè)可選濾波器313集成。拾音器配置可被集成或合并在電吉他的標(biāo)準(zhǔn)拾音腔中或內(nèi)(參見，例如，圖5)。
[0049]圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的提供多個(gè)聲音的拾音器的嗡嗡聲取消配置。可使用其它線圈和拾音器和其它配置。代替可包括堆疊的線圈(見，例如，圖3B)的單一寬度線圈，嗡嗡聲取消或雙線圈拾音器401可包括例如兩組磁棒403a和403b和兩個(gè)繞線線圈405a和405b，以包圍每組磁棒或布置在其周圍。線繞線圈405a和405b例如可纏繞較少匝數(shù)，以便提供低電感和可預(yù)測的頻率響應(yīng)。鋁鎳鈷合金磁條407可進(jìn)一步磁化磁棒，使得所產(chǎn)生的磁場更強(qiáng)。可使用其它種類的磁體，例如陶瓷條磁體。雙線圈拾音器基板409可進(jìn)一步與提供模擬的拾音器聲音的多個(gè)可選濾波器411集成。拾音器配置可被集成或合并在電吉他的標(biāo)準(zhǔn)拾音腔中或內(nèi)(參見，例如，圖5中的腔505)。
[0050]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電吉他501上的標(biāo)準(zhǔn)拾音腔的圖示。一些類型的標(biāo)準(zhǔn)拾音腔可存在于不同類型的吉他上。在一些吉他中，一種類型以上的拾音腔可位于電吉他上。一種類型的標(biāo)準(zhǔn)腔可以是單一線圈或單一寬度拾音腔503。本文描述的拾音器可包括例如磁棒、線圈和多個(gè)可選濾波器，以產(chǎn)生模擬或模仿經(jīng)典拾音器聲音或其它拾音器聲音的聲音，并且這些元件可完全集成在標(biāo)準(zhǔn)拾音腔(諸如單一寬度拾音腔503)內(nèi)。拾音器的磁棒可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)尺寸例如52.2_(毫米)被進(jìn)一步間隔開。另一種類型的標(biāo)準(zhǔn)腔可以是雙線圈拾音腔505。本文描述的多聲拾音器可以以下方式集成:無需對(duì)電吉他進(jìn)行進(jìn)一步修改以便安裝和使用拾音器。
[0051]本發(fā)明的實(shí)施可包括制品，諸如計(jì)算機(jī)或處理器可讀的非臨時(shí)性存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如例如存儲(chǔ)器，磁盤驅(qū)動(dòng)器，或USB閃存裝置，其編碼、包括或存儲(chǔ)指令(例如計(jì)算機(jī)可執(zhí)行的指令)，當(dāng)由處理器或控制器執(zhí)行時(shí)，所述指令使處理器或控制器實(shí)施本文公開的方法。一些實(shí)施例可包括一個(gè)或多個(gè)通用處理器和一個(gè)或多個(gè)專用處理器(諸如DSP(數(shù)字信號(hào)處理器))的組合。
[0052]因此，已經(jīng)相對(duì)于目前被認(rèn)為是最佳模式描述了本發(fā)明的實(shí)施例，其中應(yīng)理解，在不脫離本文的教導(dǎo)的情況下，這些實(shí)施例能夠被修改和改變。因此，本發(fā)明不應(yīng)被限于這里闡述的具體細(xì)節(jié)，但應(yīng)涵蓋所附權(quán)利要求的主題以及落在本發(fā)明的真實(shí)精神之內(nèi)的這樣的修改和變化的等同物。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于電子樂器的拾音裝置，包括: 用于檢測來自電子樂器的弦的振動(dòng)的至少一個(gè)永磁體；以及 所述永磁體的磁場內(nèi)的至少一個(gè)線圈，其中所述線圈耦接到多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)或多個(gè)，其中所述拾音裝置是集成組件且能夠裝配在所述電子樂器上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拾音裝置，其中所述濾波器是模擬濾波器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拾音裝置，其中所述濾波器是數(shù)字濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拾音裝置，其中在數(shù)字信號(hào)處理器中實(shí)施所述數(shù)字濾波器。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拾音裝置，其中所述數(shù)字濾波器從集成在所述電子樂器的控制腔內(nèi)的電源接收電力。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拾音裝置，其中所述數(shù)字濾波器被從計(jì)算機(jī)下載到存儲(chǔ)在所述拾音裝置中的存儲(chǔ)器上。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拾音裝置，其中所述拾音裝置能夠被改裝到標(biāo)準(zhǔn)電吉他中。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拾音裝置，其中所述可選濾波器中的每個(gè)都產(chǎn)生不同的拾音聲音且開關(guān)選擇使用哪個(gè)濾波器。9.一種模仿聲音的方法，包括: 通過由至少一個(gè)永磁體提供的磁場的變化來檢測來自電子樂器的弦的振動(dòng)，其中至少一個(gè)線圈處于所述磁場內(nèi)；以及 通過多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)或多個(gè)從所述線圈輸入信號(hào)，其中，所述磁體、所述線圈和所述多個(gè)可選濾波器是集成組件且能夠裝配到所述電子樂器上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括將信號(hào)從所述多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)輸出到放大器。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括使用開關(guān)在所述多個(gè)可選濾波器之間選擇。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述可選濾波器中的每個(gè)都提供對(duì)來自所述線圈的所述信號(hào)的不同頻率響應(yīng)。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述線圈是纏繞的導(dǎo)線。14.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述線圈是印刷線圈。15.一種拾音系統(tǒng)，包括: 至少一個(gè)永磁體，其提供響應(yīng)于來自電子樂器的弦的振動(dòng)的磁場；以及 響應(yīng)于所述磁場的至少一個(gè)線圈，所述線圈耦接到多個(gè)可選濾波器中的一個(gè)，其中，所述磁體、所述線圈和所述多個(gè)可選濾波器是所述電子樂器上的標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔內(nèi)的集成組件。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拾音系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)尺寸的拾音腔是單一寬度拾音腔。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拾音系統(tǒng)，其中所述標(biāo)準(zhǔn)尺寸拾音腔是雙線圈拾音腔。18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拾音系統(tǒng)，其中所述可選濾波器是高通、低通，或帶通濾波器的組合。19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拾音系統(tǒng)，其中所述可選濾波器是數(shù)字的。20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的拾音系統(tǒng)，其中所述線圈是印刷線圈。
【文檔編號(hào)】G10H3/18GK105917403SQ201580003936
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日
【發(fā)明人】勞倫斯·菲什曼, 約翰·?？?
【申請(qǐng)人】菲什曼傳感器公司