基于電容值測量距離的裝置、方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電子樂器領(lǐng)域，特別是涉及一種基于電容值測量距離的裝置、方法及 其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人民文化生活的不斷豐富，人們對音樂的要求也越來越高，相對地，對于樂器 的要求也越來越高，其中不乏一些專業(yè)的音樂人士不惜重金求購高質(zhì)量的樂器，在電子樂 器逐步取代傳統(tǒng)樂器的今天，人們對于電子樂器的質(zhì)量和表現(xiàn)力的要求也越來越高。
[0003] 電子樂器所指的是樂手通過特定手段觸發(fā)電子信號，使其利用電子合成技術(shù)或是 采樣技術(shù)來通過電聲設(shè)備發(fā)出聲音的樂器，如電子琴、電鋼琴、電子合成器、電子鼓等。
[0004] 目前大多電子樂器通過演奏工具與電子樂器接觸產(chǎn)生的振動判斷演奏的力度，以 此來控制聲音特征，但是僅僅通過振動的頻率和幅度作為控制聲音特征的依據(jù)，這種形式 本身比較單一，輸出的樂音表現(xiàn)力也不夠。如何提供各種不同的控制聲音特征的依據(jù)，或?qū)?各依據(jù)進(jìn)行結(jié)合以豐富電子樂器的表現(xiàn)力，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題之一。
[0005] 為此本發(fā)明提供了一種新的控制聲音特征的依據(jù)，通過對演奏工具與電子樂器之 間的距離來判斷樂手所表現(xiàn)的力度和情緒，以此控制聲音特征，進(jìn)而使聽眾從聲音中感受 樂手所要的心情；同時(shí)也可以通過多種依據(jù)的結(jié)合，進(jìn)一步豐富電子樂器的表現(xiàn)力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電容值測量距離 的裝置、方法及其應(yīng)用，用于通過測量演奏工具與電子樂器的距離來調(diào)整聲音特征。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于電容值測量距離的裝置， 所述基于電容值測量距離的裝置至少包括：
[0008] 金屬板，與演奏工具形成電容；
[0009] 電容測量模塊，連接于所述金屬板，用于對所述演奏工具與所述金屬板形成的電 容進(jìn)行測量；
[0010] 距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，連接于所述電容測量模塊，用于根據(jù)所述電容測量模塊測量 到的電容值來判斷所述演奏工具與所述金屬板之間的距離。
[0011] 優(yōu)選地，所述電容測量模塊通過片上系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
[0012] 優(yōu)選地，所述距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊通過微處理器實(shí)現(xiàn)。
[0013] 優(yōu)選地，所述電容測量模塊與所述距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊之間通過數(shù)字串行或并行總 線連接。
[0014] 優(yōu)選地，所述演奏工具包括人手或面積為70cm2~120cm 2的導(dǎo)體。
[0015] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種電子樂器，所述電子樂器采用 上述基于電容值測量距離的裝置，以及音頻控制器；所述基于電容值測量距離的裝置對演 奏工具與電子樂器之間的距離進(jìn)行測量并輸出距離數(shù)值；所述音頻控制器根據(jù)檢測到的距 離數(shù)值來調(diào)節(jié)聲音特征。
[0016] 優(yōu)選地，所述聲音特征包括音量、高頻分量或低頻分量。
[0017] 為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于電容值測量距離的方法， 所述基于電容值測量距離的方法至少包括：
[0018] 實(shí)時(shí)獲取演奏工具與金屬板形成的電容值，根據(jù)獲取的電容值輸出相應(yīng)的距離數(shù) 值；
[0019] 當(dāng)前電容值大于最大閾值時(shí)，判定所述演奏工具與所述金屬板直接接觸，不存在 距離；
[0020] 當(dāng)前電容值小于最小閾值時(shí)，判定所述演奏工具與所述金屬板之間的距離較遠(yuǎn)， 超出設(shè)定測量范圍；
[0021] 當(dāng)前電容值介于所述最大閾值和所述最小閾值之間時(shí)，判定所述演奏工具與所述 金屬板之間的距離在設(shè)定測量范圍內(nèi)，且電容值越大，距離數(shù)值越小。
[0022] 優(yōu)選地，當(dāng)前電容值大于最大閾值時(shí)，輸出的距離數(shù)值為0 ;
[0023] 當(dāng)前電容值小于最小閾值時(shí)，輸出的距離數(shù)值為η ;
[0024] 當(dāng)前電容值介于所述最大閾值和所述最小閾值之間時(shí)，輸出的距離數(shù)值為：
[0025]
[0026] 其中，C為當(dāng)前電容值，Cmax為所述最大閾值，Cmin為所述最小閾值。
[0027] 更優(yōu)選地，電容值通過濾波算法去噪后獲得。
[0028] 更優(yōu)選地，所述最大閾值不大于所述演奏工具與所述金屬板直接接觸時(shí)的電容 值。
[0029] 更優(yōu)選地，所述最小閾值不小于所述演奏工具慢慢接近所述金屬板時(shí)剛好能感應(yīng) 到的電容值。
[0030] 如上所述，本發(fā)明的基于電容值測量距離的裝置、方法及其應(yīng)用，具有以下有益效 果：
[0031] 本發(fā)明的基于電容值測量距離的裝置、方法及其應(yīng)用基于電容值測量演奏工具與 電子樂器的距離，并將檢測到的距離數(shù)據(jù)用于電子樂器中的音頻控制器，通過感應(yīng)空中動 作（操作演奏工具發(fā)生的距離變化），以實(shí)現(xiàn)電子樂器中各種控制聲音的參數(shù)的調(diào)節(jié)，如音 量，合成聲音的高、低頻分量等，控制聲音的變化，進(jìn)而豐富樂器的可控性及樂手的表現(xiàn)力， 提尚聲首的多樣化。
【附圖說明】
[0032] 圖1顯示為本發(fā)明的基于電容值測量距離的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 圖2顯示為本發(fā)明的基于電容值測量距離的裝置一具體實(shí)施例示意圖。
[0034] 圖3顯示為本發(fā)明的電容測量模塊的示意圖。
[0035] 圖4顯示為本發(fā)明的電子樂器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖5顯示為本發(fā)明的基于電容值測量距離的方法的流程示意圖。
[0037] 元件標(biāo)號說明
[0038] 1 基于電容值測量距離的裝置
[0039] 11 金屬板
[0040] 12 電容測量模塊
[0041] 121 片上系統(tǒng)
[0042] 13 距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊
[0043] 131 微處理器
[0044] 2 電子樂器
[0045] 3 MIDI控制器
[0046] S1 ~S2 步驟
[0047] S11 ~S14 步驟
[0048] S21 ~S23 步驟
【具體實(shí)施方式】
[0049] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0050] 請參閱圖1~圖5。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明 本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù) 目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其 組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0051] 如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于電容值測量距離的裝置1，所述基于電容值測量 距離的裝置1包括：
[0052] 金屬板11，與演奏工具形成電容；
[0053] 電容測量模塊12,連接于所述金屬板11，用于對演奏工具與所述金屬板11形成的 電容進(jìn)行測量；
[0054] 距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊13,連接于所述電容測量模塊12,用于根據(jù)所述電容測量模塊 12測量到的電容值來判斷演奏工具與所述金屬板11之間的距離。
[0055] 具體地，所述金屬板11設(shè)置于電子樂器的任意位置，能與演奏工具形成電容即 可，不以本實(shí)施例的具體設(shè)置位置為限。所述金屬板11可以設(shè)置于鼓類樂器、鍵盤樂器或 其他可實(shí)現(xiàn)電容測距的電子樂器中。如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述金屬板11位于電子 樂器2 (電子樂器為立體形狀且形狀各異，圖2中的矩形框圖僅作為示意，不以此為限）的 表面，所述金屬板11連接至所述電容測量模塊12。由于所述金屬板11和周圍環(huán)境構(gòu)成了 一個潛在的電容器，導(dǎo)體可以極大地影響這個潛在電容器的電容值，具體地，演奏工具可作 為一種導(dǎo)體，演奏工具包括但不限于鼓槌、撥片、彈片或人手，其中以人手為首選，其他演奏 工具應(yīng)當(dāng)為與人手面積相當(dāng)?shù)膶?dǎo)體，在本實(shí)施例中，導(dǎo)體的面積設(shè)定為70cm2~120cm2。在 本實(shí)施例中，以人手為例，人手與所述金屬板11作為電容器的兩個極板，電容器的電容值 C= 其中ε為介電常數(shù)，k為靜電力常量，s為兩極板正對面積，d為兩極板之間的 距離，在ε、k、s不變的情況下，d與電容值呈反比，因此，所述金屬板11與人手構(gòu)成的電容 器的電容值的變化可以作為判斷人手與所述金屬板11之間距離的依據(jù)。
[0056] 具體地，如圖2所示，在本實(shí)施例中，所述電容測量模塊12以片上系統(tǒng)121 (S0C， SystemOnChip)的方式實(shí)現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)技術(shù)中需要大量模擬器