專利名稱：數(shù)字全控音電子鋼琴的制作方法
專利說明
本

發(fā)明內(nèi)容
涉及一種《數(shù)字全控音電子鋼琴》，是數(shù)字化、集成化程度更高、音色更優(yōu)美、控音能力更強(qiáng)、整機(jī)原件數(shù)目更少的新一代真正的電子鋼琴。
在提出本發(fā)明之前，本發(fā)明人于1987年8月6日申請(qǐng)了《全控音電子鋼琴》專利，申請(qǐng)?zhí)?7105485;87211667。《全控音電子鋼琴》雖達(dá)到了較為完善的控音能力，但由于其隨機(jī)鍵盤電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，單片集成元件數(shù)目較多，使得成品率相對(duì)低一些。本發(fā)明主要充分考慮了我國集成電路工藝的現(xiàn)狀，從根本上改進(jìn)了鍵盤電路系統(tǒng)，采用了最新的“全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”技術(shù)，使得整機(jī)的控音能力更完善。前《全控音電子鋼琴》的控音層次，在實(shí)施例中由于集成電路的集成度所限制，只能分為8級(jí)。本《數(shù)字全控音電子鋼琴》的控音層次，由于采用了“全數(shù)字模糊數(shù)字鍵盤電路”技術(shù)而大為提高，比意大利SGS公司的Z8D集成電路芯片的15級(jí)還多，即大于15級(jí)。本發(fā)明提出的目的是從國內(nèi)集成電路工藝現(xiàn)狀及消費(fèi)者的水平、利益出發(fā)，推出一種技術(shù)更新更完善、整機(jī)控制能力更強(qiáng)、原器件數(shù)目更少、價(jià)格低廉、工業(yè)化生產(chǎn)有保障的真正電子鋼琴。
本發(fā)明具體的技術(shù)方案是

圖1給出了整機(jī)電路系統(tǒng)的邏輯框圖。其工作原理是主振蕩器產(chǎn)生的2MHZ振蕩信號(hào)送至全數(shù)字音律產(chǎn)生系統(tǒng)，獲得全琴88鍵各音名的對(duì)應(yīng)基頻信號(hào)，然后送經(jīng)各琴鍵對(duì)應(yīng)的包括數(shù)字音色頻譜合成器在內(nèi)的“全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”系統(tǒng)處理后，經(jīng)母線送經(jīng)音色濾波系統(tǒng)對(duì)樂音信號(hào)進(jìn)行最后的潤(rùn)色處理，最后送音響系統(tǒng)，從而完成了整機(jī)工作的全過程。
其中“全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”系統(tǒng)，它包括數(shù)字音色頻譜合成器;數(shù)字音形處理器;音形選擇器;琴鍵控制器;模糊量檢測(cè)器;數(shù)字聲強(qiáng)檢測(cè)、存貯、衰減控制器;整機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器;余音控制器等組成，如圖2所示。其工作原理是同名音階信號(hào)由8′、16′、32′端送入，A、B、C為一組簧片開關(guān)，當(dāng)彈奏琴鍵時(shí)，動(dòng)簧C由A向B移動(dòng)，此時(shí)C由A至B的隨機(jī)過渡時(shí)間△T科學(xué)地反映了彈奏力度的程度，此△T量由琴鍵控制器收集，并送至模糊量檢測(cè)器，進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換處理，然后送至數(shù)字聲強(qiáng)檢測(cè)、存貯、衰減控制器，被確定為相應(yīng)的聲強(qiáng)級(jí)并實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入音階信號(hào)的聲強(qiáng)、余音等功能的控制效果。琴鍵控制器控制整機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生整機(jī)控制信號(hào)，供靜噪、顫音等系統(tǒng)使用;控制余音控制器，得到隨演奏者所需要的斷音和余音效果;控制數(shù)字音形處理器，得到彈奏音形(鋼琴音形)，或持續(xù)音形(風(fēng)琴音形)，或彈奏-持續(xù)音形等音形效果。
下面結(jié)合附圖3進(jìn)一步描述“全數(shù)宇模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”的工作原理和實(shí)施例實(shí)施例1(見附圖3)(1)琴鍵控制器由簧片組A、B、C及觸發(fā)器RS1等組成。當(dāng)動(dòng)簧C由A至B時(shí)有一過渡時(shí)間△T(為隨機(jī)值，其反映彈奏力度大小)，經(jīng)RS1去控制與門Y10、模糊量檢測(cè)器、數(shù)字音形處理器等。
(2)模糊量檢測(cè)器由與門Y10、Y11、Y12、觸發(fā)器T5～T8組成的計(jì)數(shù)器及RS3等組成。它將△T量進(jìn)行模-數(shù)轉(zhuǎn)換處理。
(3)數(shù)字聲強(qiáng)檢測(cè)、存貯、控制器由與門Y13、Y14、Y15、或門H3、T9～T12組成的計(jì)數(shù)器、模擬門TG8～TG11和電阻R8～R11組成的衰減控制器等組成。它將送來的樂音信號(hào)對(duì)應(yīng)于△T量的聲強(qiáng)級(jí)進(jìn)行檢測(cè)、存貯、控制等處理。
(4)數(shù)字音色頻譜合成器由模擬門TG1～TG2、R1～R3無源網(wǎng)絡(luò)等組成。由它獲得包含各種不同諧頻成份的特定音色信號(hào)。
(5)數(shù)字音形處理器由Y1～Y9組成的控制系統(tǒng)、RS2、T1～T4組成的計(jì)數(shù)器、模擬門TG3～TG6和R4～R7組成的衰減控制器等組成。在f2、f3控制下獲得全數(shù)字的彈奏、持續(xù)、彈奏-持續(xù)等音形。
(6)整機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器及余音控制器由H2、TG7組成。
實(shí)施例2除上面實(shí)施例1外，尚有保持《全控音電子鋼琴》中“隨機(jī)鍵盤電路系統(tǒng)”中的“信號(hào)調(diào)制器、包絡(luò)形成器、包絡(luò)信號(hào)修正產(chǎn)生器、音形選擇器、音頭控制器、琴鍵控制器”不變，只將“模糊量檢測(cè)器、聲強(qiáng)檢測(cè)器、聲強(qiáng)存貯器、聲強(qiáng)控制器”改為實(shí)施例1中的(2)、(3)、(4)，即獲得了一種比《全控音電子鋼琴》元器件減少許多，而控音層次更細(xì)膩(即大于15級(jí))的“改進(jìn)型控音電子鋼琴”。
本發(fā)明實(shí)質(zhì)性優(yōu)點(diǎn)是
1.本琴的手感(重力感和控音感)同機(jī)械鋼琴一致，每鍵除具有機(jī)械鋼琴的五種基本功能外，還具有電子風(fēng)琴的持續(xù)發(fā)音功能和彈奏-持續(xù)型發(fā)音功能。
2.本琴鍵盤電路系統(tǒng)采用了全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)處理技術(shù)，設(shè)計(jì)上比《全控音電子鋼琴》中使用的技術(shù)更為巧妙、合理，除去了一切分立器件，實(shí)現(xiàn)了100%的數(shù)字化，極大的改善了音色，集音色處理、音形處理、控音處理等功能于一體，可與日本、意大利的動(dòng)態(tài)鍵盤技術(shù)媲美，易于集成化，使多功能數(shù)字全控音高級(jí)電子鋼琴的國產(chǎn)化成為現(xiàn)實(shí)。
3.本琴技術(shù)密集，但由于采用了中、大規(guī)模專用集成電路，使整機(jī)結(jié)構(gòu)合理、簡(jiǎn)潔，加上數(shù)字化程度高，為工業(yè)化批量生產(chǎn)的質(zhì)量控制和產(chǎn)品的可靠性、一致性提供了有力的保證。
整機(jī)實(shí)施例的進(jìn)一步說明主振蕩器采用石英晶體振蕩器和科爾匹茲LC振蕩器、RC移相振蕩器、晶體管延遲門和調(diào)節(jié)電路等組成雙振蕩源。全數(shù)字音律產(chǎn)生系統(tǒng)采用國產(chǎn)BH200系列集成電路芯片一套。“全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”采用北京半導(dǎo)體器件三廠生產(chǎn)的產(chǎn)品。整機(jī)濾波系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)濾波及靜噪系統(tǒng)。功放系統(tǒng)采用國產(chǎn)DG2030集成電路芯片。整機(jī)電源系統(tǒng)采用國產(chǎn)CW7812、CW7824等集成電路芯片組成。
權(quán)利要求
1.一種《數(shù)字全控音電子鋼琴》，由外殼、電路系統(tǒng)、音鍵鍵盤等構(gòu)成。整機(jī)的邏緝體制是將樂音基頻信號(hào)送入鍵盤電路系統(tǒng)先進(jìn)行數(shù)字音色頻譜合成，而后進(jìn)行音形彈奏力度同步衰減等功能處理后，再將信號(hào)經(jīng)傳輸母線送經(jīng)音色濾波、靜噪控制系統(tǒng)，最后直至音響系統(tǒng)。整機(jī)為分布式控制體制，琴鍵為杠桿式結(jié)構(gòu)體制。其特征是鍵盤電路系統(tǒng)采用“全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)鍵盤電路”系統(tǒng)，它包括數(shù)字音色頻譜合成器，數(shù)字音形處理器，音形選擇器，琴鍵控制器，模糊量檢測(cè)器，數(shù)字聲強(qiáng)檢測(cè)、存貯、衰減控制器，整機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器，余音控制器所組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的《數(shù)字全控音電子鋼琴》，其特征是數(shù)字音色頻譜合成器由無源電阻網(wǎng)絡(luò)及受控模擬門構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的《數(shù)字全控音電子鋼琴》，其特征是聲強(qiáng)檢測(cè)、存貯、衰減控制器是由計(jì)數(shù)器控制模擬門衰減電阻系列實(shí)現(xiàn)的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的《數(shù)字全控電子鋼琴》，其特征是數(shù)字音形處理器是由工作在多種輸入頻率狀況下的計(jì)數(shù)器控制模擬門衰減電阻系列實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明涉及的《數(shù)字全控音電子鋼琴》，采用了全新的邏輯體制，利用分布式控制和全數(shù)字模糊數(shù)字隨機(jī)技術(shù)，使得本琴的手感(靜阻力、控音能力)、獨(dú)立發(fā)音鍵數(shù)，同機(jī)械鋼琴一致，音色酷似機(jī)械鋼琴，十分優(yōu)美。本琴電路90％集成化、數(shù)字化，為整機(jī)生產(chǎn)質(zhì)量的一致性、可靠性提供了有力保證。本琴尚有其他多種音形及音色等功能，集機(jī)械鋼琴和電子琴的優(yōu)點(diǎn)為一體，是真正的電子鋼琴。
文檔編號(hào)G06F9/06GK1037977SQ8910206
公開日1989年12月13日 申請(qǐng)日期1989年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1988年5月23日
發(fā)明者李先敏, 吳道愛, 姚輝, 韓庭樟 申請(qǐng)人:李先敏