一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器，包括微感琴體和微感琴弓，所述微感琴體上設(shè)置有第一組按鍵，所述第一組按鍵下方連接有第一組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴體內(nèi)還設(shè)置有第一微處理器、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一RF射頻模塊，所述微感琴弓上設(shè)置有第二組按鍵，所述第二組按鍵下方連接有第二組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴弓內(nèi)還設(shè)置有第二微處理器、第二陀螺儀傳感器和第二RF射頻模塊，該模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器實(shí)現(xiàn)了樂(lè)器的小型化，并通過(guò)陀螺儀傳感器，模擬了弓弦類樂(lè)器的演奏模式，藍(lán)牙模塊無(wú)線傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備端播放，微型振動(dòng)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)樂(lè)音提醒功能，使學(xué)習(xí)者感知正確的按鍵位置，有利于初學(xué)和樂(lè)器的普及。
【專利說(shuō)明】
一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器。
【背景技術(shù)】
[0002]音樂(lè)是人類情感的一種最佳表達(dá)方式，是觸摸自己靈魂的一個(gè)載體。音樂(lè)從遠(yuǎn)古以來(lái)，音樂(lè)具有無(wú)法替代的魅力，不論是流傳至今的古典音樂(lè)或是當(dāng)今的音樂(lè)大師，無(wú)不被世人崇拜、敬仰。但受樂(lè)理和演奏技巧及自身?xiàng)l件的限制，使得大部分的世人被屏蔽在了音樂(lè)人之外，根本無(wú)法參與音樂(lè)的演奏及制作，只能用耳朵感受喇叭播放的音樂(lè)，也就是只有聽(tīng)的資格。
[0003]為了能夠使大部分音樂(lè)愛(ài)好者，經(jīng)過(guò)幾天的訓(xùn)練就能快速的演奏起來(lái)，我們將電子技術(shù)和當(dāng)今的電子音色庫(kù)有機(jī)的結(jié)合起來(lái)，利用移動(dòng)終端的播放功能，使音樂(lè)愛(ài)好者可以在任何場(chǎng)所都可以方便、靈活的學(xué)習(xí)、演奏和欣賞樂(lè)曲。帶上耳機(jī)又不會(huì)影響任何人，更不會(huì)像傳統(tǒng)樂(lè)器的初學(xué)者那樣害怕影響他人而無(wú)法盡情練習(xí)，或由于技能不到位而擔(dān)心他人譏笑。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種實(shí)現(xiàn)了樂(lè)器的小型化，便于攜帶，能在手掌上演奏，有振動(dòng)提醒功能，使學(xué)習(xí)者感知正確的按鍵，有利于練習(xí)和演奏的微感掌上樂(lè)器。
[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0006]—種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器，包括微感琴體和微感琴弓，所述微感琴體上設(shè)置有第一組按鍵，所述第一組按鍵下方連接有第一組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴體內(nèi)還設(shè)置有第一微處理器、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊，所述第一微處理器分別與第一組按鍵、第一組微型振動(dòng)馬達(dá)、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊連接，所述微感琴弓上設(shè)置有第二組按鍵，所述第二組按鍵下方連接有第二組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴弓內(nèi)還設(shè)置有第二微處理器、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二RF射頻模塊，所述第二微處理器分別與第二組按鍵、第二組微型振動(dòng)馬達(dá)、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二 RF射頻模塊連接，所述微感琴體和微感琴弓通過(guò)第一 RF射頻模塊和第二RF射頻模塊無(wú)線連接。
[0007]作為優(yōu)選，模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的演奏方法，包括以下步驟:
[0008]I)把位的確定，在垂直方向:使用第一陀螺儀傳感器檢測(cè)微感琴體的移動(dòng)數(shù)據(jù)，以肘關(guān)節(jié)為軸心，當(dāng)?shù)谝煌勇輧x傳感器繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生角位移，根據(jù)位移的步長(zhǎng)確定把位，并分成若干區(qū)域，第一微處理器實(shí)時(shí)判斷微感琴體所在的把位區(qū)域，這時(shí)手指按下第一組按鍵就產(chǎn)生與把位對(duì)應(yīng)的鍵值，作為計(jì)算音高的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0009]2)弦位的確定，在水平方向:使用第一陀螺儀傳感器檢測(cè)微感琴體的移動(dòng)數(shù)據(jù)，以肘關(guān)節(jié)為軸心，微感琴體繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而給出的不同角位移，根據(jù)位移步長(zhǎng)劃分琴弦位置，并分為若干區(qū)域，第一微處理器判斷微感琴體的具體弦位區(qū)域，當(dāng)手指按下第一組按鍵就產(chǎn)生與弦位對(duì)應(yīng)的鍵值，作為計(jì)算音高的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0010]3)顫音的確定:以肘關(guān)節(jié)為軸心，微感琴體繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)給出的循環(huán)往復(fù)角位移，通過(guò)測(cè)定第一陀螺儀的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和周期，作為模擬弓弦類樂(lè)器的顫音數(shù)據(jù)，傳輸?shù)降谝晃⑻幚砥髦凶鳛檠葑鄥?shù)；
[0011 ] 4)滑音的確定:微感琴體演奏時(shí)以小手臂的關(guān)節(jié)為軸心，繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，即垂直方向用來(lái)確定不同的把位。而滑音也是繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，區(qū)別是先按下第一組按鍵再移動(dòng)即為滑音。如果第一組按鍵沒(méi)有按下，移動(dòng)樂(lè)器只是尋找相應(yīng)的把位區(qū)域，并沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)際的演奏數(shù)據(jù)。當(dāng)按下第一組按鍵并繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一微處理器采集微感琴體位置，作為滑音的起點(diǎn)，在此處的音高就是滑音的開(kāi)始。當(dāng)微感琴體繞Y軸移動(dòng)結(jié)束時(shí)，根據(jù)移動(dòng)的角度大小由軟件確定滑音結(jié)束時(shí)的音高，這樣從滑音的起點(diǎn)開(kāi)始，實(shí)時(shí)傳輸?shù)谝煌勇輧x傳感器產(chǎn)生的滑音位移數(shù)據(jù)，上滑、下滑和滑動(dòng)范圍，通過(guò)軟件算法確定滑音的幅度，直到滑音結(jié)束，得到終止時(shí)的音高，完成了從起點(diǎn)到終點(diǎn)的滑音演奏過(guò)程。
[0012]5)微感振動(dòng)的提醒方法:
[0013]微感琴體上設(shè)置有第一組按鍵(機(jī)械式按鍵或觸摸屏式按鍵)，第一組按鍵分布在微感琴體表面，當(dāng)按鍵采用機(jī)械式按鍵時(shí)，微型振動(dòng)馬達(dá)位于按鍵的下方，需要提醒時(shí)，由微處理器根據(jù)練習(xí)的樂(lè)譜MIDI數(shù)據(jù)，給出要按下的是哪個(gè)鍵，并對(duì)應(yīng)微型振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)提醒，由于練習(xí)時(shí)手指輕輕貼在按鍵上，能夠感知哪個(gè)手指在振動(dòng)，并及時(shí)觸動(dòng)該按鍵，達(dá)到練習(xí)的目的；當(dāng)按鍵采用觸摸屏式按鍵時(shí)，微型振動(dòng)馬達(dá)位于微感琴體背面，靠近手指根部的手掌區(qū)域，而不在觸摸屏的下方，需要提醒時(shí)，由微處理器根據(jù)練習(xí)的樂(lè)譜MIDI數(shù)據(jù)，給出要按下的是哪個(gè)鍵，并對(duì)應(yīng)微型振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)提醒，而馬達(dá)的振動(dòng)部位貼近手指根部，能夠感知振動(dòng)對(duì)應(yīng)的是哪個(gè)手指，并及時(shí)觸動(dòng)觸摸屏上相應(yīng)的區(qū)域，以此達(dá)到練習(xí)的目的。
[0014]6)模擬弓弦類樂(lè)器的運(yùn)弓方法:演奏時(shí)一只手戴著微感琴體，另一只手拿著微感琴弓，微感琴體通過(guò)第一RF射頻模塊，與微感琴弓第二RF射頻模塊通訊，將微感琴弓產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿⒏星袤w之中，并匯同微感琴體自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一并傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備端，由移動(dòng)設(shè)備端的應(yīng)用程序解析、修飾最終播放，微感琴弓按運(yùn)弓模式移動(dòng)產(chǎn)生樂(lè)音；
[0015]模擬二胡的運(yùn)弓，按第二陀螺儀傳感器移動(dòng)軌跡分為上、下兩個(gè)區(qū)域作為里弦和外弦的區(qū)分標(biāo)志，判斷里外弦的標(biāo)準(zhǔn):微感琴弓在初始化時(shí)，定義起點(diǎn)的位置作為分界面，以此分界面為基礎(chǔ)沿垂直方向向上移動(dòng)為外弦區(qū)域，向下移動(dòng)為里弦區(qū)域，通過(guò)控制手上微感琴弓在各自的區(qū)域內(nèi)水平往復(fù)移動(dòng)即作為拉動(dòng)琴弦的動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)了模擬二胡的琴弓的拉動(dòng)過(guò)程；
[0016]模擬小提琴的運(yùn)弓，通過(guò)采集第二陀螺儀傳感器在空間的位移軌跡范圍即可模擬微感琴弓拉琴的動(dòng)作，以平拿微感琴弓，以肘關(guān)節(jié)為軸使微感琴弓水平移動(dòng)，這時(shí)微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)D弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)大約45度(與水平方向夾角)，并保持這個(gè)傾斜角度，這時(shí)微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)G弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)約45度(與水平方向夾角)，并保持這個(gè)傾斜角度，這時(shí)的微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)A弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度(與水平方向夾角)，并保持這個(gè)角度，這時(shí)的微感琴弓移動(dòng)即定義為拉動(dòng)E弦的動(dòng)作。
[0017]作為優(yōu)選，模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的軟件算法，包括:
[0018]把位的模擬算法:BW= 120。/Scz
[0019]其中，BW_微感樂(lè)器的把位總數(shù)目，即在垂直方向上(繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng))可劃分出的把位；Scz-每個(gè)微感樂(lè)器的把位所占據(jù)的垂直方向的角度；
[0020]弦位的模擬算法:QX= 120° /Ssp
[0021 ]其中，QX-微感樂(lè)器弦位的總個(gè)數(shù)，即在水平方向上(繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))可劃分出的弦位；Ssp-每個(gè)微感樂(lè)器琴弦所占據(jù)的水平方向的角度；
[0022]模擬弓弦樂(lè)器的顫音算法:
[0023]F = 1000/T
[0024]其中，T-顫音周期，單位毫秒，由演奏時(shí)根據(jù)陀螺儀角度的周期變化來(lái)測(cè)定;F-顫音的頻率，即每秒往復(fù)顫動(dòng)的次數(shù)；
[0025]模擬弓弦樂(lè)器的滑音算法:
[0026]Fh=Fb+Lbh* (Fb-Fa)/Lab
[0027]微感琴體上的按鍵，根據(jù)手指的大小劃分為4個(gè)按鍵位置，分別是a、b、c和d鍵，F(xiàn)h為h點(diǎn)的音高頻率，F(xiàn)a和Fb分別為第一組按鍵的相鄰兩個(gè)按鍵a鍵和b鍵的音高頻率，Lab為第一組按鍵相鄰兩個(gè)按鍵a和b鍵之間的角度;Lbh為手指從b鍵滑動(dòng)到h點(diǎn)的位移角度。
[0028]本實(shí)用新型的有益效果為:可以模擬了一般弓弦類樂(lè)器的自然演奏模式，左手的手掌上戴著微感琴體，右手的手指拿著微感琴弓，模擬了正常樂(lè)器的演奏模式，實(shí)現(xiàn)樂(lè)器小型化，方便攜帶，便于練習(xí)；采用第一陀螺儀傳感器，通過(guò)測(cè)定微感琴體三維角位移來(lái)劃分琴弦的把位和弦位，并通過(guò)算法模擬顫音、滑音、以及采用通過(guò)第二陀螺儀傳感器測(cè)定微感琴弓的拉弦動(dòng)作，在三維空間的不同的位置產(chǎn)生不同的樂(lè)音，以達(dá)到模擬演奏樂(lè)器的效果；通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)、iPAD、平板電腦、筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)中的藍(lán)牙通訊，傳遞演奏信息，并在這些移動(dòng)設(shè)備中實(shí)時(shí)樂(lè)音播放;在學(xué)習(xí)特定樂(lè)曲時(shí)由MIDI程序給出提醒音符，使學(xué)習(xí)者感知到應(yīng)按哪個(gè)鍵才是正確的，有利于初學(xué)練習(xí)。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖2為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的三維移動(dòng)示意圖。
[0031]圖3為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的角位移劃分把位示意圖。
[0032]圖4為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的角位移劃分琴弦示意圖。
[0033]圖5為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的產(chǎn)生顫音示意圖。
[0034]圖6為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的顫動(dòng)參數(shù)采集示意圖。
[0035]圖7為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的演奏滑音示意圖。
[0036]圖8為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的作為二胡演奏示意圖。
[0037]圖9為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的作為小提琴演奏示意圖。
[0038]圖10為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的微感琴體原理圖.
[0039]圖11為本實(shí)用新型一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的微感琴弓原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]如圖1所示，一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器，包括微感琴體I和微感琴弓2，所述微感琴體I上設(shè)置有第一組按鍵3，所述第一組按鍵3下方連接有第一組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴體內(nèi)還設(shè)置有第一微處理器、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊，所述第一微處理器分別與第一組按鍵、第一組微型振動(dòng)馬達(dá)、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊連接，所述微感琴弓2上設(shè)置有第二組按鍵4，所述第二組按鍵4下方連接有第二組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴弓2內(nèi)還設(shè)置有第二微處理器、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二 RF射頻模塊，所述第二微處理器分別與第二組按鍵、第二組微型振動(dòng)馬達(dá)、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二 RF射頻模塊連接，所述微感琴體I和微感琴弓2通過(guò)第一 RF射頻模塊和第二 RF模塊無(wú)線連接。
[0041]如圖2所示，在使用時(shí)，為擴(kuò)展微感樂(lè)器的演奏音域，采用空間位移法來(lái)擴(kuò)大音域范圍。利用第一陀螺儀傳感器具有的角位移檢測(cè)功能，將微感琴體I的位移軌跡劃分成若干等分，形成由第一陀螺儀傳感器來(lái)確定的多個(gè)把位、多個(gè)弦位、顫音和滑音演奏技巧。隨著手掌沿肘關(guān)節(jié)為軸心的上下、左右和自傳，完成樂(lè)器的音域擴(kuò)展。理論上本樂(lè)器的按鍵可擴(kuò)展到三維空間，形成多種演奏方法。其中繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)描述顫音程度，繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)劃分把位，繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)劃分不同琴弦。
[0042]模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的演奏方法，包括以下步驟:
[0043]I)如圖3所示，把位的確定(垂直方向):使用第一陀螺儀傳感器檢測(cè)微感琴體的角移動(dòng)數(shù)據(jù)，以肘關(guān)節(jié)為軸心，當(dāng)?shù)谝煌勇輧x傳感器繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生角位移，根據(jù)位移的步長(zhǎng)確定把位，并分成若干區(qū)域，第一微處理器實(shí)時(shí)判斷微感琴體所在的把位區(qū)域，這時(shí)手指按下第一組按鍵就產(chǎn)生與把位對(duì)應(yīng)的鍵值，作為計(jì)算音高的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0044]2)如圖4所示，弦位的確定(水平方向):使用第一陀螺儀傳感器檢測(cè)微感琴體的角移動(dòng)數(shù)據(jù)，以肘關(guān)節(jié)為軸心，微感琴體繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)而給出的不同角位移，根據(jù)位移步長(zhǎng)劃分琴弦位置，并分為若干區(qū)域，第一微處理器判斷微感琴體的具體弦位區(qū)域，當(dāng)手指按下第一組按鍵就產(chǎn)生與弦位對(duì)應(yīng)的鍵值，作為計(jì)算音高的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；
[0045]3)如圖5所示，顫音的確定:以肘關(guān)節(jié)為軸心，微感琴體繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)給出的循環(huán)往復(fù)角位移數(shù)據(jù)，通過(guò)測(cè)定第一陀螺儀的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率和周期，作為模擬弓弦類樂(lè)器的顫音數(shù)據(jù)，傳輸?shù)降谝晃⑻幚砥髦凶鳛檠葑鄥?shù)；
[0046]4)滑音的確定:微感琴體演奏時(shí)以小手臂的關(guān)節(jié)為軸心，繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)(即垂直方向)用來(lái)確定不同的把位，而滑音也是繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，區(qū)別是先按下第一組按鍵再移動(dòng)即為滑音，如果第一組按鍵沒(méi)有按下，移動(dòng)樂(lè)器只是尋找相應(yīng)的把位區(qū)域，并沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)際的演奏數(shù)據(jù)，當(dāng)按下第一組按鍵并繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，第一微處理器采集微感琴體位置，作為滑音的起點(diǎn)，在此處的音高就是滑音的開(kāi)始，當(dāng)微感琴體繞Y軸移動(dòng)結(jié)束時(shí)，根據(jù)移動(dòng)的角度大小由軟件確定滑音結(jié)束時(shí)的音高，這樣從滑音的起點(diǎn)開(kāi)始，實(shí)時(shí)傳輸?shù)谝煌勇輧x傳感器產(chǎn)生的滑音位移數(shù)據(jù)(上滑、下滑和滑動(dòng)范圍)，通過(guò)軟件算法確定滑音的幅度，直到滑音結(jié)束，得到終止時(shí)的音高，完成了從起點(diǎn)到終點(diǎn)的滑音演奏過(guò)程；
[0047]在使用時(shí)，在每個(gè)手指第一組按鍵下面連接第一組微型振動(dòng)馬達(dá)和發(fā)光二極管，在學(xué)習(xí)特定樂(lè)曲時(shí)由第一微處理器軟件程序給出提醒音高(微振動(dòng)提醒)和發(fā)光二極管給出空間把位提醒，使學(xué)習(xí)者感知到應(yīng)按的按鍵和空間的把位，有利于初學(xué)練習(xí)。采用藍(lán)牙模塊，將演奏數(shù)據(jù)發(fā)送到帶有藍(lán)牙功能的移動(dòng)設(shè)備或電腦設(shè)備中.在這些設(shè)備上運(yùn)行演奏數(shù)據(jù)處理程序，并根據(jù)軟件算法進(jìn)行音效調(diào)整，將演奏數(shù)據(jù)按相應(yīng)的音頻播放出來(lái)，模擬了弓弦類樂(lè)器的演奏效果。
[0048]5)微感振動(dòng)的提醒方法:
[0049]微感琴體上設(shè)置有第一組按鍵(機(jī)械式按鍵或觸摸屏式按鍵)，第一組按鍵位于微感琴體的表面，當(dāng)按鍵采用機(jī)械式按鍵時(shí)，微型振動(dòng)馬達(dá)位于按鍵的下方，需要提醒時(shí)，由微處理器根據(jù)練習(xí)的樂(lè)譜MIDI數(shù)據(jù)，給出要按下的是哪個(gè)鍵，并對(duì)應(yīng)微型振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)提醒，由于練習(xí)時(shí)手指輕輕貼在按鍵上，能夠感知哪個(gè)手指在振動(dòng)，并及時(shí)觸動(dòng)該按鍵，達(dá)到練習(xí)的目的；當(dāng)按鍵采用觸摸屏式按鍵時(shí)，微型振動(dòng)馬達(dá)位于微感琴體背面，靠近手指根部的手掌區(qū)域，而不在觸摸屏的下方，需要提醒時(shí)，由微處理器根據(jù)練習(xí)的樂(lè)譜MIDI數(shù)據(jù)，給出要按下的是哪個(gè)鍵，并對(duì)應(yīng)微型振動(dòng)馬達(dá)產(chǎn)生振動(dòng)提醒，而馬達(dá)的振動(dòng)部位貼近手指根部，能夠感知振動(dòng)對(duì)應(yīng)的是哪個(gè)手指，并及時(shí)觸動(dòng)觸摸屏上相應(yīng)的區(qū)域，以此達(dá)到練習(xí)的目的。
[0050]6)模擬弓弦類樂(lè)器的運(yùn)弓方法:演奏時(shí)一只手戴著微感琴體，另一只手拿著微感琴弓，微感琴體通過(guò)第一RF射頻模塊，與微感琴弓第二RF射頻模塊通訊，將微感琴弓產(chǎn)生的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿⒏星袤w之中，并匯同微感琴體自身產(chǎn)生的數(shù)據(jù)一并傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備端，由移動(dòng)設(shè)備端的應(yīng)用程序解析、修飾最終播放，微感琴弓按運(yùn)弓模式移動(dòng)產(chǎn)生樂(lè)音；
[0051]如圖8所示，模擬二胡的運(yùn)弓，按第二陀螺儀傳感器移動(dòng)軌跡分為上、下兩個(gè)區(qū)域作為里弦和外弦的區(qū)分標(biāo)志，判斷里外弦的標(biāo)準(zhǔn):微感琴弓在初始化時(shí)，定義起點(diǎn)的位置作為分界面，以此分界面為基礎(chǔ)沿垂直方向向上移動(dòng)為外弦區(qū)域，向下移動(dòng)為里弦區(qū)域，通過(guò)控制手上微感琴弓在各自的區(qū)域內(nèi)水平往復(fù)移動(dòng)即作為拉動(dòng)琴弦的動(dòng)作，即實(shí)現(xiàn)了模擬二胡的微感琴弓的拉動(dòng)過(guò)程；
[0052]如圖9所示，模擬小提琴的運(yùn)弓，通過(guò)采集第二陀螺儀傳感器在空間的位移軌跡范圍即可模擬微感琴弓拉琴的動(dòng)作，以平拿微感琴弓，以肘關(guān)節(jié)為軸使微感琴弓水平移動(dòng)，這時(shí)微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)D弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度(與水平方向夾角)，并保持傾斜角度，這時(shí)微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)G弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度(與水平方向夾角)，并保持這個(gè)傾斜角度，這時(shí)的微感琴弓往復(fù)移動(dòng)即定義為拉動(dòng)A弦的動(dòng)作；當(dāng)手拿微感琴弓沿肘關(guān)節(jié)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度(與水平方向夾角)，并保持這個(gè)角度，這時(shí)的微感琴弓移動(dòng)即定義為拉動(dòng)E弦的動(dòng)作。
[0053]模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器的軟件算法，包括:
[0054]把位的模擬算法:BW= 120。/Scz
[0055]其中，BW_微感樂(lè)器的把位總數(shù)目，即在垂直方向(繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng))上可劃分出的把位；Scz-每個(gè)微感樂(lè)器的把位所占據(jù)的垂直方向的角度；
[0056]把位的順序，至上而下排列，按上下120度范圍，每個(gè)把位占15-20度，最多可定義為6-8個(gè)把位。每個(gè)把位按手指順序可產(chǎn)生4個(gè)樂(lè)音，第一把位空弦占一個(gè)樂(lè)音。其它把位，基本按手指動(dòng)作能發(fā)出4個(gè)樂(lè)音，當(dāng)手指移動(dòng)到下一個(gè)把位時(shí)，又可產(chǎn)生4個(gè)新的樂(lè)音。以此類推，將不同把位聯(lián)系起來(lái)，自上而下就能在空間上形成連續(xù)的不同樂(lè)音，實(shí)際上微感樂(lè)器是數(shù)字發(fā)生器，僅輸入演奏時(shí)的按鍵數(shù)據(jù)、把位數(shù)據(jù)、弦位數(shù)據(jù)和演奏技巧數(shù)據(jù)等，當(dāng)這些數(shù)據(jù)傳送到移動(dòng)設(shè)備端，并通過(guò)演奏算法及音色的修飾，最終形成不同的樂(lè)音效果，然后再通過(guò)播放器播放。
[0057]弦位的模擬算法:QX= 120° /Ssp
[0058]其中，QX-微感樂(lè)器弦位的總個(gè)數(shù)，即在水平方向(繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng))上可劃分出的弦位；Ssp-每個(gè)微感樂(lè)器琴弦所占據(jù)的水平方向的角度；
[0059]琴弦的順序，自左到右排列，按左右120度范圍，每個(gè)弦占10-15度，最多可定義為12根琴弦。每根琴弦可根據(jù)模擬不同的樂(lè)器定義，二胡只需兩根琴弦。手掌左右移動(dòng)即可區(qū)分不同的琴弦，給演奏帶來(lái)很大的方便。以此類推，可根據(jù)具體的樂(lè)器類型來(lái)選擇不同的琴弦。
[0060]模擬弓弦樂(lè)器的顫音算法:
[0061]F = 1000/T
[0062]其中，T-顫音周期，單位毫秒，由演奏時(shí)根據(jù)陀螺儀角度的周期變化來(lái)測(cè)定;F-顫音的頻率，即每秒往復(fù)顫動(dòng)的次數(shù)；
[0063]如圖6所示，當(dāng)演奏時(shí)，由于微感琴體戴在手上可隨著掌心擺動(dòng)產(chǎn)生顫音信號(hào)，豐富了演奏效果。在掌心沿X軸往復(fù)擺動(dòng)且手指按下某個(gè)音鍵的時(shí)候，產(chǎn)生顫音動(dòng)作。此時(shí)采集X軸角度擺動(dòng)的頻率即是顫音的頻率，反映了顫音的疏密程度。為避免誤判，且保證有效捕獲顫音特性，X軸角度曲線讀取2個(gè)周期為顫音起始動(dòng)作時(shí)間，此后連續(xù)測(cè)定周期數(shù)據(jù)，直到顫音停止。
[0064]模擬弓弦樂(lè)器的滑音算法:
[0065]在微感琴體上有4個(gè)按鍵，按把位的不同代表不同的音高，依次設(shè)為a、b、c和d鍵并按音高逐漸增加，設(shè)相鄰兩個(gè)琴鍵a鍵和b鍵的音高頻率分別為Fa，F(xiàn)b，且a鍵到b鍵的角位移為L(zhǎng)ab，當(dāng)滑音從b點(diǎn)開(kāi)始滑動(dòng)落在ab兩鍵之間的h點(diǎn)時(shí)，其角位移為L(zhǎng)bh，則h點(diǎn)頻率Fh的計(jì)算公式為:
[0066]Fh=Fb+Lbh* (Fb-Fa)/Lab
[0067]如圖7所示，通常情況下，F(xiàn)a、Fb和Lab是已知的(由微感掌上樂(lè)器設(shè)定)，只有Lbh隨演奏過(guò)程而逐漸變化，并實(shí)時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)采集而得到。演奏時(shí)，當(dāng)按下b鍵的手指向上滑動(dòng)時(shí)，每移動(dòng)一個(gè)微小的步距，都由陀螺儀傳感器測(cè)定，并由微處理器采樣得到實(shí)時(shí)的位移Lbh，再由式(4)計(jì)算得到相應(yīng)的頻率Fh，只是要注意角位移移動(dòng)的方向，如果由b點(diǎn)向上滑動(dòng)，則位移采集后為負(fù)數(shù)，若由b點(diǎn)向下滑動(dòng)，則采集的位移量為正數(shù)，即向上滑動(dòng)為負(fù)，向下滑動(dòng)為正，并通過(guò)采樣來(lái)確定，這樣就遵循了按鍵的音高頻率自上而下越來(lái)越高的特點(diǎn)。
[0068]繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)用來(lái)確定不同的把位。而滑音也是繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)，區(qū)別是先按下第一組按鍵3再移動(dòng)即為滑音。如果沒(méi)有按鍵按下，移動(dòng)樂(lè)器只是尋找相應(yīng)的把位區(qū)域，并沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)際的演奏數(shù)據(jù)。當(dāng)按下第一組按鍵3并繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)并有數(shù)據(jù)輸出，即定義為滑音的起點(diǎn)，在此處的音高就是滑音的開(kāi)始。當(dāng)繞Y軸移動(dòng)結(jié)束時(shí)，根據(jù)移動(dòng)的角度大小由軟件確定滑音結(jié)束時(shí)的音高，這樣從滑音的起點(diǎn)開(kāi)始，實(shí)時(shí)傳輸陀螺儀產(chǎn)生的滑音位移數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件算法確定滑音的幅度和音效，直到滑音結(jié)束，得到終止時(shí)的音高，完成了從起點(diǎn)到終點(diǎn)的滑音演奏?；粲猩匣艉拖禄簦际歉鶕?jù)角位移變化的方向來(lái)定。如果定義向下位移為正，則向上位移為負(fù)值。演奏時(shí)根據(jù)數(shù)據(jù)的變化會(huì)自然得到區(qū)別。
[0069]如圖10所示，微感琴體工作原理:首先第一微處理器通過(guò)藍(lán)牙模塊與外部移動(dòng)設(shè)備無(wú)線通訊，外部移動(dòng)設(shè)備端裝有APP應(yīng)用程序，用來(lái)確定微感掌上樂(lè)器練習(xí)或演奏的樂(lè)器類型(二胡、小提琴、中提琴等)；再選定練習(xí)或演奏樂(lè)曲的樂(lè)譜的數(shù)字化接口文件(一般是MIDI格式)，通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送到第一微處理器以備練習(xí)或演奏時(shí)使用;再由第一微處理器中的第一 RF射頻模塊與第二微處理器中的第二 RF射頻模塊通訊將樂(lè)譜數(shù)據(jù)發(fā)送到微感琴弓中以備模擬運(yùn)弓動(dòng)作時(shí)使用。
[0070]練習(xí)或演奏階段:第一微處理器按著準(zhǔn)備階段由藍(lán)牙模塊送來(lái)的樂(lè)譜MIDI文件，解釋成要練習(xí)或演奏樂(lè)曲的單個(gè)音高，依次驅(qū)動(dòng)第一組微型振動(dòng)馬達(dá)提醒演奏人員應(yīng)該按下第一組按鍵的哪一個(gè);當(dāng)有第一組按鍵被手指按下，第一微處理器采集第一組按鍵數(shù)據(jù)，再通過(guò)第一陀螺儀傳感器的移動(dòng)軌跡判斷本樂(lè)器所在的把位和弦位，從而確定按下的第一組按鍵的音高；同時(shí)，也由第一微處理器采集來(lái)自第一RF射頻模塊的數(shù)據(jù)，也就是第一RF射頻模塊要與第二 RF射頻模塊無(wú)線連接，接收微感琴弓發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，代表著模擬樂(lè)器的運(yùn)弓動(dòng)作狀態(tài)。只有微感琴弓有移動(dòng)的運(yùn)弓動(dòng)作輸出，第一微處理器才確認(rèn)剛剛按下的第一組按鍵是否有效，這樣，第一微處理器匯總各路器件接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，根據(jù)算法確定演奏涉及的各類參數(shù)，實(shí)時(shí)通過(guò)藍(lán)牙模塊發(fā)送到移動(dòng)設(shè)備端，由APP應(yīng)用程序解釋、賦值音色、修飾演奏參數(shù)，再由播放器播放。
[0071 ]如圖11所示，微感琴弓工作原理:由第二微處理器通過(guò)第二RF射頻模塊接收微感琴體發(fā)來(lái)的樂(lè)曲數(shù)字化樂(lè)譜數(shù)據(jù)(MIDI格式)，并由第二微處理器分離出對(duì)運(yùn)弓動(dòng)作有指導(dǎo)的數(shù)字化信息，以備工作時(shí)使用；水平拿好微感琴弓通過(guò)長(zhǎng)按壓力傳感器啟動(dòng)設(shè)備的初始化，同時(shí)采集第二陀螺儀傳感器的角位移作為原點(diǎn)信息。
[0072]練習(xí)或演奏階段:由第二微處理器根據(jù)已知的數(shù)字化樂(lè)譜數(shù)據(jù)，確定要拉動(dòng)的是哪根琴弦，通過(guò)第二組微型振動(dòng)馬達(dá)給出振動(dòng)提醒(二胡類樂(lè)器只有里弦和外弦，第二組微型振動(dòng)馬達(dá)有4個(gè)，兩個(gè)分別代表里弦和外弦，另外兩個(gè)不用；而小提琴類樂(lè)器有4根弦，第二組微型振動(dòng)馬達(dá)剛好分別代表G弦、D弦、A弦和E弦)，使練習(xí)者根據(jù)振動(dòng)馬達(dá)的提醒在規(guī)定的區(qū)域內(nèi)運(yùn)弓；在運(yùn)弓過(guò)程中第二微處理器要實(shí)時(shí)采集被演奏者按壓的壓力傳感器的數(shù)據(jù)，作為演奏音量的大小的依據(jù);在運(yùn)弓過(guò)程中第二微處理器還要實(shí)時(shí)采集第二陀螺儀傳感器給出的位移軌跡數(shù)據(jù)，用以判斷微感琴弓的位移軌跡區(qū)域并確定在拉動(dòng)哪根琴弦;匯總各部件的演奏數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件計(jì)算和邏輯判斷確定演奏參數(shù)，再由第二 RF射頻模塊無(wú)線發(fā)送到第一RF射頻模塊中，由微感琴體的第一微處理器接收，作為實(shí)時(shí)演奏參數(shù)一并處理。
[0073]本實(shí)用新型的有益效果為:可以模擬一般弓弦類樂(lè)器的自然演奏模式，左手的手掌上戴著微感琴體，右手的手指拿著微感琴弓，模擬了正常樂(lè)器的演奏模式，實(shí)現(xiàn)樂(lè)器小型化，方便攜帶，便于練習(xí)；采用陀螺儀傳感器，通過(guò)測(cè)定轉(zhuǎn)角位移來(lái)劃分微感琴體的把位和不同弦位，并通過(guò)算法模擬顫音、滑音及微感琴弓的拉弦動(dòng)作，在三維軌跡的不同位置產(chǎn)生不同的樂(lè)音，以達(dá)到模擬演奏樂(lè)器的效果;通過(guò)藍(lán)牙模塊與手機(jī)、iPAD、平板電腦、筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)中的藍(lán)牙通訊，傳遞演奏信息，并在這些設(shè)備中實(shí)時(shí)樂(lè)音播放;采用MIDI協(xié)議，手機(jī)APP應(yīng)用程序經(jīng)過(guò)不同的音色選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)多種樂(lè)器的演奏效果;在每個(gè)手指按鍵下面連接微型振動(dòng)馬達(dá)，在學(xué)習(xí)特定樂(lè)曲時(shí)由MIDI程序給出提醒音符，使學(xué)習(xí)者感知到應(yīng)按哪個(gè)鍵才是正確的，有利于初學(xué)練習(xí)。
[0074]以上所述，僅為本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種模擬弓弦類樂(lè)器的微感掌上樂(lè)器，其特征在于:包括微感琴體和微感琴弓，所述微感琴體上設(shè)置有第一組按鍵，所述第一組按鍵為機(jī)械式按鍵或觸摸屏式按鍵，所述第一組按鍵下方連接有第一組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴體內(nèi)還設(shè)置有第一微處理器、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊，所述第一微處理器分別與第一組按鍵、第一組微型振動(dòng)馬達(dá)、第一陀螺儀傳感器、藍(lán)牙模塊和第一 RF射頻模塊連接，所述微感琴弓上設(shè)置有第二組按鍵，所述第二組按鍵下方連接有第二組微型振動(dòng)馬達(dá)，所述微感琴弓內(nèi)還設(shè)置有第二微處理器、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二 RF射頻模塊，所述第二微處理器分別與第二組按鍵、第二組微型振動(dòng)馬達(dá)、第二陀螺儀傳感器、壓力傳感器和第二 RF射頻模塊連接，所述微感琴體和微感琴弓通過(guò)第一 RF射頻模塊和第二 RF射頻模塊無(wú)線連接。
【文檔編號(hào)】G09B15/08GK205486954SQ201620114810
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】黃國(guó)君, 黃國(guó)鵬, 黃國(guó)坤
【申請(qǐng)人】北京千音互聯(lián)科技有限公司