一種鋼琴教學板的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種鋼琴教學板，包括正面的教學板和反面的演奏板，教學板和演奏板安裝在一起：教學板，用于鋼琴的教學演示，設有顯示屏和與鋼琴琴鍵對應的LED燈；演奏板，用于鋼琴的演奏，設有與鋼琴琴鍵對應的模擬手指，模擬手指內部連接動力彈奏機構；鋼琴教學板上還設有：與顯示屏、LED燈、動力彈奏機構連接的電源接口；控制鋼琴教學板開啟、關閉的開關；與計算機、手機、平板電腦進行通信的藍牙模塊。本實用新型可以更加直觀地顯示需要彈奏的琴鍵，并能夠顯示力度，這樣能更加直觀指導學生彈奏鋼琴。同時本發(fā)明能夠為學生示范鋼琴曲目，激發(fā)學生的學習興趣。
【專利說明】
一種鋼琴教學板
技術領域
[0001]本實用新型涉及電子樂器領域，具體涉及一種鋼琴教學板。
【背景技術】
[0002]目前越來越多的人學習鋼琴，但是鋼琴教學的費用非常昂貴，不是普通家庭可以承受的。學生在學習鋼琴的時候，很容易產(chǎn)生厭惡的情緒。鋼琴教學指導，以平板電腦的教學軟件為主，通常不能直觀的指導學生彈奏?，F(xiàn)有的鋼琴教學板是一個平板軟件，通過電鋼琴的MIDI接口接入平板電腦。這種現(xiàn)實方式很難給人以一種直觀的方式，教學效果不明顯。并且傳統(tǒng)的教學器材不能夠實現(xiàn)鋼琴演奏，從而不能為學生提供示范作用。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種鋼琴演奏板，降低鋼琴教學的成本，同時激發(fā)學生的興趣。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型公開了如下技術方案:
[0005]—種鋼琴教學板，包括正面的教學板和反面的演奏板，教學板和演奏板安裝在一起:
[0006]教學板，用于鋼琴的教學演示，設有顯示屏和與鋼琴琴鍵對應的LED燈；
[0007]演奏板，用于鋼琴的演奏，設有與鋼琴琴鍵對應的模擬手指，模擬手指內部連接動力彈奏機構；
[0008]鋼琴教學板上還設有:
[0009]與顯示屏、LED燈、動力彈奏機構連接的電源接口；
[0010]控制鋼琴教學板開啟、關閉的開關；
[0011]與計算機、手機、平板電腦進行通信的藍牙模塊。
[0012]作為一種進一步的改進方案，所述LED燈為鋼琴琴鍵樣式。
[0013]作為一種進一步的改進方案，所述顯示屏設置在LED燈上方。
[0014]作為一種進一步的改進方案，所述顯示屏為液晶屏。
[0015]作為一種進一步的改進方案，所述LED燈為根據(jù)按壓琴鍵的力度不同顯示不同明暗程度的LED燈。
[0016]作為一種進一步的改進方案，所述模擬手指包括黑鍵模擬手指和白鍵模擬手指，黑鍵模擬手指上漆黑色，白鍵模擬手指上漆白色。
[0017]作為一種進一步的改進方案，所述動力彈奏機構包括直流電機、上定滑輪、下定滑輪和手指結構，手指結構包括轉動牽引部分、轉動主軸和敲擊部分，一根細繩經(jīng)上定滑輪和下定滑輪固定在轉動牽引部分最左端的圓孔上，并且連接在直流電機的軸上，轉動主軸位于手指結構中部，敲擊部分放在演奏板的模擬手指上。
[0018]本實用新型公開的一種鋼琴教學板，具有以下有益效果:
[0019]可以更加直觀地顯示需要彈奏的琴鍵，并能夠顯示力度，這樣能更加直觀指導學生彈奏鋼琴。同時本發(fā)明能夠為學生示范鋼琴曲目，激發(fā)學生的學習興趣。
【附圖說明】
[0020]圖1是演奏板外部的結構示意圖，
[0021 ]圖2是教學板外部的結構示意圖，
[0022]圖3是手指結構的側視圖，
[0023]圖4是動力彈奏機構的結構示意圖，
[0024]圖5是鋼琴教學板控制系統(tǒng)工作流程圖，
[0025]附圖標記說明:
[0026]1-電源接口，2-白鍵模擬手指，3-黑鍵模擬手指，4-顯示屏，
[0027]5-LED燈，6_轉動牽引部分，7_轉動主軸，8_敲擊部分，
[0028]9-直流電機，I O-上定滑輪，11-下定滑輪，12-模擬手指
【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例并參照附圖對本實用新型作進一步描述。
[0030]請參見圖1-圖4。
[0031 ] 一種鋼琴教學板，包括正面的教學板和反面的演奏板，教學板和演奏板安裝在一起:
[0032]教學板，用于鋼琴的教學演示，設有顯示屏4和與鋼琴琴鍵對應的LED燈5;顯示屏4用于顯示五線譜，曲目選擇等信息，用于演奏者選擇演奏曲目。鋼琴鍵盤樣式的LED燈5用于指示演奏者應該彈奏哪個鍵。
[0033]演奏板，用于鋼琴的演奏，設有與鋼琴琴鍵對應的模擬手指，模擬手指內部連接動力彈奏機構，當模擬手指按下時，便能夠彈奏相應的琴鍵;使用時，將模擬手指部分倒扣在鋼琴上，教學板就能和鋼琴的琴鍵吻合，通電后直接就可以彈奏；
[0034]鋼琴教學板上還設有:
[0035]與顯示屏4、LED燈5、動力彈奏機構連接的電源接口I;
[0036]控制鋼琴教學板開啟、關閉的開關；
[0037]與計算機、手機、平板電腦進行通信的藍牙模塊。
[0038]所述LED燈5為鋼琴琴鍵樣式。
[0039]所述顯示屏4設置在LED燈5上方。
[0040]所述顯示屏4為液晶屏。
[0041]所述LED燈5為根據(jù)按壓琴鍵的力度不同顯示不同明暗程度的LED燈。
[0042]所述模擬手指包括黑鍵模擬手指3和白鍵模擬手指2，黑鍵模擬手指3上漆黑色，白鍵模擬手指2上漆白色。
[0043]所述動力彈奏機構包括直流電機9、上定滑輪10、下定滑輪11和手指結構，手指結構包括轉動牽引部分6、轉動主軸7和敲擊部分8，一根細繩經(jīng)上定滑輪10和下定滑輪11固定在轉動牽引部分6最左端的圓孔上，并且連接在直流電機9的軸上，轉動主軸7位于手指結構中部，敲擊部分8放在演奏板的模擬手指12上。
[0044]當直流電機9逆時針轉動時，由于細繩對手指結構的牽引力，手指結構順時針轉動。這時，手指結構的右端往下運動，使得演奏板的外部模擬手指12向下運動，相當于按下琴鍵。反之，當直流電機9順時針轉動時，模擬手指12右端往上運動，相當于抬起手。這樣就達到了用直流電機9控制手指結構轉動，從而控制機器人演奏鋼琴的目的。
[0045]請參見圖5。
[0046]鋼琴教學板的基本原理是MIDI技術。在計算機中先將MIDI文件轉換為ENMF文件，然后將ENMF文件下載到教學板中，教學板就可以彈奏相應曲目。
[0047]I，MIDI解碼為ENMF文件
[0048]定義此代碼，目的在于盡量簡化音樂的數(shù)據(jù)結構，并且兼顧四手聯(lián)彈的曲目，設計的基本要求是對MIDI代碼的簡化。以下是從MID文件中提取自定義代碼的操作:
[0049](I)生成待處理的中間數(shù)據(jù)一自定義字符串s
[0050]由于MID文件屬于二進制文件，因此，通過java的1流編程使其轉化自定義格式的字符串S，以便后續(xù)的分割操作。
[0051 ] (2)分離音軌
[0052]一首鋼琴曲可能有不止一個音軌。在一首鋼琴曲中，不同的音軌是同時執(zhí)行的，就好比是左手和右手，在一首曲子中有著不同的分工。因此，需要分離音軌。對于(I)中的字符串s，我們采用horspool字符串匹配算法來實現(xiàn)音軌的分離，因為音軌在s中這固定的格式:4D 54 72 6B,因此利用horspool算法易于實現(xiàn)。
[0053](3)處理音軌信息
[0054]MID文件通過代碼模擬對鋼琴的每個鍵位的操作，這種操作有著固定的格式。通過編程，對(2)中每個音軌進行分割處理，將代碼中對每個鍵位的操作分離，有代碼輸送到單片機，從而通過單片機控制手指的彈奏。下面說明自定義代碼及其意義。
[0055](— )此代碼僅有一條音軌，此音軌將所有的音軌信息已嵌套的方式插入到一條音軌中。此音軌包含了基本的音符信息，同時也包含了踏板信息。
[0056]ENMF協(xié)議格式
[0057]1.基本音符信息
[0058]基本音符結構定義如下
[0059]FF音符信息，F(xiàn)0力度信息，F(xiàn)0時間信息，OF延時信息
[0060](I).FF為一個音符的開頭，表示開始接受數(shù)據(jù)。
[0061](2).音符信息為11個十六進制的數(shù)(如:6D 7F 53 4A 24 53 46 7D 4E D3 A3)，每一個十六進制數(shù)據(jù)在單片機上以O和I構成的二進制數(shù)據(jù)體現(xiàn)，分別表示每一個琴鍵接受信息的使能開關(體現(xiàn)在鎖存器的使能端上)。按下琴鍵顯示為1，不做處理體現(xiàn)為0，數(shù)據(jù)位I時，鎖存器打開，STC單片機開始接收信號，否則STC單片機不做任何處理。
[0062](3).FO為間隔標識符，當程序遇見FO時表示結束當前信息的讀取，并且進入下一組信息的讀取。
[0063](4).力度信息:由一個二位十六進制代碼構成，表示O到265的力度范圍JF為最大力度，O O為最小力度。其具體由電機轉動的速度和力矩大小體現(xiàn)。(說明:遇見休止符的時候，可以將力度設置為00，這樣同樣可以達到休止音符的目的)
[0064](5).時間信息:時間信息由一個二位十六進制代碼構成，表示O到265的時間間隔。
[0065](6).0F表示停止接受當前音的信息。
[0066](7).延時信息:延時信息由一個十六進制代碼構成，表示從一個信息發(fā)送完成到下一組信息發(fā)送之前的時間間隔。
[0067]2.踏板信息.
[0068]踏板信息比較簡單，只需要時間信息和速度信息。定義為FF速度信息，F(xiàn)O時間信息，OF延時信息。
[0069]如果不踩踏板，只需將力度定義為00。(說明:力度信息和時間信息均為一個二位十六進制的代碼，其中時間信息由踏板信息前一個音符的時間決定。例如，踏板音符前一個時間為500ms，則完成踏板工作周期的時間應該略小于500ms。)
[0070]3.音符的處理:
[0071]首先從MIDI中的十六進制數(shù)提取出音符信息，力度信息，時間信息和踏板信息。將MIDI文件的十六進制代碼轉換成自定義代碼，并且顯示在text控件上，以便復制粘貼。
[0072]4.音軌間的關系:
[0073]計算機不能同時執(zhí)行兩條及以上程序，所以只能一條一條執(zhí)行?？梢允褂?快單片機分別對應5個音軌，并且實現(xiàn)時鐘同步，所以只需要將每個音軌的數(shù)據(jù)分別提取出來，并作出標識符。
[0074]本實用新型可以應用于輔助練習雙鋼琴曲目:
[0075]在獨自練習雙鋼琴的曲目時，沒有同伴的伴奏，會造成練習的不便。此鋼琴教學板可以彈奏雙鋼琴的低音或者高音部分，幫助練習者練習雙鋼琴曲目。使用時，只需要將MID文件中自身練習的部分刪除并將同伴練習的部分保留就可以了，操作簡單方便。
[0076]本實用新型可以彈奏難度非常大的曲目:
[0077]演奏一些難度較大的曲目(如:拉赫瑪尼洛夫的《第三鋼琴協(xié)奏曲》)，需要很高的水平。即使專業(yè)的鋼琴演奏家，對這些曲目也只能望其項背，在國內很少有人能彈下此類曲子。鋼琴教學板除了可以配合演奏者練習雙鋼琴曲目外，更重要的是使用該鋼琴教學板來挑戰(zhàn)世界最高難度的鋼琴曲目。
[0078]本實用新型通過更加形象的顯示方式，指示學生應該彈奏哪個鍵，彈奏的力度多大，提高了學生的學習效率。
[0079]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，而非對其限制;應當指出，盡管參照上述各實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，其依然可以對上述各實施例所記載的技術方案進行修改，或對其中部分或者全部技術特征進行等同替換;而這些修改和替換，并不使相應的技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種鋼琴教學板，其特征在于，包括正面的教學板和反面的演奏板，教學板和演奏板安裝在一起: 教學板，用于鋼琴的教學演示，設有顯示屏和與鋼琴琴鍵對應的LED燈； 演奏板，用于鋼琴的演奏，設有與鋼琴琴鍵對應的模擬手指，模擬手指內部連接動力彈奏機構； 鋼琴教學板上還設有: 與顯示屏、LED燈、動力彈奏機構連接的電源接口 ； 控制鋼琴教學板開啟、關閉的開關； 與計算機、手機或平板電腦進行通信的藍牙模塊。2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述LED燈為鋼琴琴鍵樣式。3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述顯示屏設置在LED燈上方。4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述顯示屏為液晶屏。5.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述LED燈為根據(jù)按壓琴鍵的力度不同顯示不同明暗程度的LED燈。6.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述模擬手指包括黑鍵模擬手指和白鍵模擬手指，黑鍵模擬手指上漆黑色，白鍵模擬手指上漆白色。7.根據(jù)權利要求1所述的一種鋼琴教學板，其特征在于，所述動力彈奏機構包括直流電機、上定滑輪、下定滑輪和手指結構，手指結構包括轉動牽引部分、轉動主軸和敲擊部分，一根細繩經(jīng)上定滑輪和下定滑輪固定在轉動牽引部分最左端的圓孔上，并且連接在直流電機的軸上，轉動主軸位于手指結構中部，敲擊部分放在演奏板的模擬手指上。
【文檔編號】G10G1/02GK205609199SQ201620140797
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年2月24日
【發(fā)明人】王小俠, 楊宇娟, 郭柯成
【申請人】中北大學