專利名稱：電弦樂器和并入其中的用于將振動轉換為信號的拾取單元的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電弦樂器，且更特別地，涉及一種電弦樂器，例如用于從表達琴弦振動的音頻信號來產(chǎn)生電樂音的電摩擦弦樂器(electric rubbedstring musical instrument)，以及涉及一種并入電弦樂器中的拾取單元背景技術電小提琴和電大提琴都是電弦樂器的例子，且電弦樂器的典型例子顯示于圖1中。電弦樂器分為樂器主體1、琴弦2、弦馬3、壓電轉換器4和傳感器保持器5。樂器主體1具有縱向方向，且琴弦2在樂器主體1的上方拉伸。在這種情況下，四根琴弦2a、2b、2c和2d供演奏者使用。所有琴弦中，琴弦2a是最粗的，而琴弦2d是最細的。換句話說，最高音高部分(highest pitchedpart)中的樂音通過琴弦2d來產(chǎn)生。
淺凹部8形成在樂器主體1的前表面部分中，且傳感器保持器5貼靠地容納在淺凹部8中。壓電轉換器4放置在傳感器保持器5中，且一根線纜6連接至壓電轉換器4。弦馬3豎立在壓電轉換器4上，并給予琴弦2a、2b、2c和2d張力。當演奏者在琴弦2a、2b、2c和2d上拉奏出音樂樂音時，振動發(fā)生在琴弦2a、2b、2c和2d中并通過弦馬3從琴弦2a、2b、2c和2d傳播至壓電轉換器4。
弦馬3具有冠狀部分3A和兩個支腿部分3B1和3B2。半圓柱形凹部9形成在冠狀部分3A中，且琴弦2a、2b、2c和2d壓在冠狀部分3A的內(nèi)表面，該內(nèi)表面限定了半圓柱形凹部。支腿部分3B1和3B2從冠狀部分3A向下伸出，且在壓電轉換器4上橫向地彼此間隔開。
壓電轉換器4具有壓電元件4A，且壓電元件4A從傳感器保持器7的中心偏移至樂器主體1的右側，如圖2所示。在這種情況下，當弦馬3設置在琴弦2a、2b、2c和2d與壓電轉換器4之間時，右支腿部分3B2位于壓電元件4A上方。然而，左支腿部分3B1與壓電元件4A間隔開。結果，用于較低音高部分(lower pitched part)的振動轉播路徑比用于較高音高部分(higherpitched part)的振動傳播路徑更長。這導致壓電轉換器4在較高音高部分和較低音高部分的振動-電信號轉換特性之間存在差異。由此，圖1所示的已有技術的電弦樂器遇到的問題是，琴弦2a、2b、2c和2d的振動不能被準確地轉換為從壓電轉換器4輸出的電信號。
上述問題并不能通過一對壓電元件來解決。這是因為這樣的事實振動著的琴弦趨于引發(fā)支腿部分3B1與3B2中的一個與支腿部分3B1與3B2中的另一個之間的反相位(anti-phase)的運動。詳細地說，當一根琴弦或多根琴弦振動時，振動著的一根琴弦或振動著的多根琴弦引發(fā)弦馬的搖擺，且搖擺著的弦馬使兩個支腿交替地在壓電元件上施加力。當其中一個支腿使相關壓電元件上的力增加時，另一個支腿使相關壓電元件上的力減少。從一個壓電元件輸出的輸出信號與另一個壓電元件中產(chǎn)生的輸出信號異相位(outof phase)。為此，輸出信號彼此部分地抵消，且在混合之后，音響系統(tǒng)承受小的電信號振幅。
在日本專利No.3180689中提出了一種對策，該已有技術的電弦樂器在后文中稱為“第一對策”，日本已公開專利申請No.2003-150164提出了一種對策，該已有技術的電弦樂器在后文中稱為“第二對策”。
并入第一對策中的壓電轉換器包括分別設置在弦馬的兩個支腿下方的兩個轉換器。然而，其中一個壓電元件是虛設(dummy)的。表達琴弦振動的電信號從另一個壓電元件中取出。虛設壓電元件使其中一個支腿下方的狀況與另一個支腿下方的狀況相同，以便使從另一個壓電元件以對于琴弦振動的高保真度來輸出的電信號。
在第二對策中并入兩個壓電轉換器。每個壓電轉換器具有夾在兩個壓電元件之間的絕緣層。兩個壓電轉換器分別設置在弦馬的兩個支腿的下方，并平行地連接。每個壓電轉換器都相當于電容，以使得平行連接的壓電轉換器相當于平行連接的電容。結果，壓電轉換器系統(tǒng)的輸出阻抗降低，且截止頻率降低。為此，低頻分量易于被轉換為電信號，且噪聲-信號比改善。
然而，第一對策和第二對策遇到的問題是制造成本高。詳細地說，在第一對策中弦馬的支腿直接壓在壓電轉換器上，且為此，壓電轉換器容易損壞。為了能使壓電轉換器能很好地承受力的反復施加，制造者在壓電轉換器中采用定制的特征(custom feature)，且該定制的特征使制造成本增加。在第二對策中，需要兩對壓電元件用于壓電轉換器，這是圖1和2所示的已有技術的壓電元件的4倍，且這也導致制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的重要目的是提供一種電弦樂器，其能以高保真度產(chǎn)生電樂音。
本發(fā)明的又一重要目的是提供一種并入電弦樂器中的拾取單元，用于將琴弦的振動轉換為電信號。
為了實現(xiàn)該目的，本發(fā)明提出將弦馬的一側部約束在樂器主體上。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種用于產(chǎn)生電樂音的電弦樂器，包括樂器主體，具有縱向方向和橫向方向；多根琴弦，在樂器主體的上方以縱向方向拉伸，并選擇性地振動以指定要產(chǎn)生的電樂音；弦馬，設置在多根琴弦與樂器主體之間，振動著的琴弦引發(fā)弦馬的搖擺；且電弦樂器進一步包括拾取單元，該拾取單元設置在弦馬與樂器主體之間，用于將弦馬的搖擺轉換為代表所指定的電樂音的電信號，且該拾取單元包括弦馬座、固定裝置和振動-電信號轉換器，前述弦馬座具有側部、另外一側部和表面，弦馬豎立在該表面上，前述固定裝置將側部約束在樂器主體上并允許前述另外一側部自由地振動，而前述振動-電信號轉換器被保持為與前述另外一側部接觸并將前述另外一側部的振動轉換為電信號。
根據(jù)本發(fā)明的另外一個方面，提供一種用于電弦樂器的拾取單元，該電弦樂器具有縱向方向和橫向方向，該拾取單元包括弦馬座、固定裝置和振動-電信號轉換器，前述弦馬座具有側部、另外一側部和表面，電弦樂器的弦馬豎立在該表面上，前述固定裝置將側部約束在電弦樂器的樂器主體上并允許前述另外一側部自由地振動，而前述振動-電信號轉換器被保持為與前述另外一側部接觸并將由于弦馬的搖擺而產(chǎn)生的前述另外一側部的振動轉換為電信號，該電信號表達通過電弦樂器的琴弦的振動而指定的電樂音。


從結合所附附圖的以下描述中可更加清楚地理解電弦樂器和拾取單元的特征和優(yōu)點，其中圖1為豎立在樂器主體上的弦馬和并入已有技術電弦樂器中的振動-電信號轉換器的截面視圖，
圖2為弦馬下方的振動-電信號轉換器的平面圖，圖3為根據(jù)本發(fā)明的電大提琴的平面圖，圖4為沿圖3的IV-IV線取出的截面圖，顯示了弦馬下方的拾取單元，圖5為容置在腔室中的壓電換能器平面圖，該腔室形成在電大提琴的樂器主體中，圖6為設置在壓電換能器上的弦馬座的平面圖，圖7為本發(fā)明的拾取單元的頻率響應特性曲線圖，圖8為已有技術的拾取單元的頻率響應特性曲線圖，圖9為對橫向振動的頻率響應特性曲線圖，圖10為對縱向振動的頻率響應特性曲線圖，圖11為根據(jù)本發(fā)明的另外一電大提琴的平面圖。
具體實施例方式
在下面的描述中，平行于在樂器主體上方拉伸的琴弦的方向改稱“縱向”，而與該縱向方向相交的方向稱為“橫向”。垂至于由縱向方向和橫向方向所限定的平面的方向改稱為“垂直”，且該垂直方向平行于樂器主體的厚度方向。
實施本發(fā)明的電弦樂器主要包括樂器主體、多個根琴弦、弦馬和拾取單元。琴弦在樂器主體的上方以縱向方向拉伸，且在橫向方向上彼此間隔開。弦馬豎立在樂器主體的表面上，且在垂直方向上伸出。張力施加在琴弦上。琴弦經(jīng)過弦馬，且張力的分力使弦馬壓在樂器主體的表面上。由此，弦馬被設置在樂器主體和琴弦之間。
當演奏者在電弦樂器上演奏音樂樂音時，演奏者引發(fā)琴弦的振動，且振動著的琴弦主要引發(fā)弦馬的搖擺。當弦馬搖擺時，弦馬在橫向方向上振動，并在垂直方向上反復地在拾取單元上施加力。由于弦馬在橫向方向上振動，所以被應用了力的區(qū)域在拾取單元的側部之間交替地改變。弦馬的振動通過拾取單元被轉換為電信號，且該電信號通過諸如音響系統(tǒng)這樣的適當轉換器而被轉換為電樂音。
拾取單元包括弦馬座、固定裝置和振動-電信號轉換器。弦馬座具有一表面，弦馬就豎立在該表面上，且在弦馬的擺動運動期間力交替地施加在該表面的兩個側部上。固定裝置將其中一個側部約束在樂器主體上，并允許另外一側部自由地振動。振動-電信號轉換器與前述另外一側部連接。需要這樣的特征，因為振動-電信號轉換器對前述另外一側部的振動更加敏感，而不是對被約束側部的振動更加敏感。換句話說，被約束側部的振動不會對振動-電信號轉換器具有影響。為此，拾取單元產(chǎn)生電信號，該電信號表達由于琴弦振動而帶來的弦馬的振動，且在一側部的振動和另外一側部的振動之間不存在干涉。換句話說，拾取單元以對琴弦振動的高保真度來產(chǎn)生電信號。
第一實施例參見附圖的圖3，實施本發(fā)明的電大提琴其整體由附圖標記10來指代。電大提琴10包括樂器主體1、琴弦2、弦馬3和拾取單元4。琴弦2在樂器主體1的上方拉伸，且琴弦2在其兩端處被系縛在樂器主體1上。因此，縱向方向由箭頭AR1指示，而箭頭AR2指示橫向方向。垂直方向垂至于由縱向方向AR1和橫向方向AR2所限定平面，且在圖2中由箭頭AR3指示。
弦馬3豎立在拾取單元4上。琴弦2被保持為與弦馬3的上表面接觸，且弦馬3給予琴弦2張力。為此，振動從琴弦2傳播至弦馬3，并引發(fā)拾取單元4上的弦馬3的搖擺。拾取單元4在弦馬3的下方嵌入樂器主體1中，且搖擺從弦馬3傳播至拾取單元4。弦馬3的搖擺使拾取單元4反復地變形，且變形被轉換為音頻電信號。
拾取單元4通過線纜41連接至音響系統(tǒng)42。音響系統(tǒng)42包括擴音器單元43，即預擴音器(pre-amplifier)和主擴音器(main-amplifier)，揚聲器44和耳機45。音頻電信號在擴音器單元43中被均衡(equalize)并被增加量值，且此后，通過揚聲器44和/或耳機45被轉換為電信號。由于電信號通過音響系統(tǒng)42而被轉換為電樂音，所以不需要用于電大提琴10的任何共鳴器(resonator)。
拾取單元4在一側部處被固定到樂器主體1a上，以便在該側部處被約束而不會由于振動而變形。然而，拾取單元4的另一側部被簡單地放置在樂器主體1上，而沒有任何約束。為此，拾取單元4的另一側部由于弦馬3的搖擺而在樂器主體1上反復地變形。換句話說，琴弦2的振動反復地引發(fā)拾取單元4的另一側部的變形。盡管弦馬3在拾取單元4的一側部上搖擺，但該側部——被固定在樂器主體1a上——并不變形且不會對拾取單元4有影響。
后文對電大提琴10的組成部件進行詳細描述。
樂器主體1分為軀干(trunk)1a、框架11、弦軸(peg)12、弦軸箱(pegbox)12a、系弦板(tailpiece)13、弦枕(nut)14和指板15。軀干1a在縱向方向AR1上延伸，并形成有如圖4所示的腔室22。該腔室22位于弦馬3的下方，且足夠?qū)捯阅苋葜檬叭卧?。
框架11具有側板(side frame)11a、肋板11b和另外的側板11c。側板11a從軀干1a的其中一個側表面上伸出，并在該側板11a的一端處連接至軀干1a的該側表面的中部區(qū)域上，并在該側板11a的另一端處連接至軀干1a的該側表面的尾部區(qū)域。側板11a在中部部分收縮，以使得側板11a使使用者能想象出原聲大提琴(acoustic cello)的半個音板的輪廓。肋板11b在其一端連接至側板11a并在其另一端連接至軀干1a，以便加強側板11a。另外的側板11c從軀干1a的另一側表面上與側板11a成反向地伸出，且該另外的側板11c在其一端處連接至另一側表面的中部區(qū)域，而在其另一端處連接至該另一側表面的尾部區(qū)域。盡管一側表面的尾部區(qū)域?qū)诹硪粋缺砻娴奈膊繀^(qū)域，但與另一側表面的中部區(qū)域相比，一側表面的中部區(qū)域距離尾部區(qū)域更近，以使得另一側板11c比一側板11a更短。另一側板11c對稱于肋板11c與一側板11a后部的相結合部分。
弦軸箱12a固定在軀干1a的前部，并從軀干1a的前端伸出。弦軸12跨過弦軸箱12a、平行于橫向方向AR2延伸，并可旋轉地被弦軸箱12a支承。在這種情況下，兩個弦軸12從弦軸箱12a的其中一個側表面上伸出，而其余的兩個弦軸12從弦軸箱12a的另一側表面上伸出。
系弦板13固定在軀干1a的尾部，并具有與軀干1a尾部的上表面間隔開的尾部。另一方面，弦枕14固定在軀干1a的最前部，并在橫向方向AR2上延伸。
指板15固定在軀干1a前部的上表面上，且指板15的前端保持與弦枕14接觸。與指板15的上表面相比，弦枕14具有距軀干1a的上表面更遠的上表面。
四根琴弦2a、2b、2c和2d分別纏繞在弦軸12上，并在這些琴弦的另一端部處系縛在系弦板13上。琴弦2d在所有琴弦中是最粗的，且演奏者在琴弦2d上拉奏以產(chǎn)生最低音高部分中的電樂音。另一方面，琴弦2a是所有琴弦中最細的，且演奏者在琴弦2a上拉奏以產(chǎn)生最高音高部分中的電樂音。
弦馬3為薄板，且由硬木制成。如在圖4中可更好地看到，弦馬3具有冠狀部分3A、兩個支腿部分3B1和3B2、以及在冠狀部分3A與支腿部分3B 1和3B2之間的中部部分3C。琴弦2a、2b、2c和2d跨過弦馬3而延伸，并被保持為與冠狀部分3A的上表面接觸。張力的向下分力施加在冠狀部分3A的上表面上，并使弦馬3豎立在拾取單元4上。中部部分3C收縮，且兩個支腿部分3B1和3B2從該中部部分3C向下方并向側方伸出。弦馬3將兩個支腿部分3B1和3B2設置在拾取單元4上。然而，兩個支腿部分3B1和3B2并沒有固定到拾取單元4上。弦馬3在兩個支腿部分3B1和3B2處被壓在拾取單元4上。由此，向下的分力將弦馬3保持為直立在拾取單元4上。
拾取單元4具有弦馬座20、雙晶壓電換能器(bimorph piezoelectrictransducer)4A(見圖5)、連接器21、彈性板24和固定裝置26。弦馬3放置在弦馬座20上，并由于琴弦2a、2b、2c和2d的張力而被壓在弦馬座20上。弦馬座20在側部20A處通過固定裝置26而被固定到樂器主體1a上。側部20A被直接地保持為與樂器主體1a接觸，且樂器主體1a——其與側部20A保持接觸——很有剛度使得擺動著的弦馬3不會使樂器主體1a變形。然而，另一側部20B可在樂器主體1a上移動。雙晶壓電換能器4A設置在另一側部20B的下方，且彈性板24被插入另一側部20B與雙晶壓電換能器4A之間。雙晶壓電換能器4A連接至連接器21，并通過連接器21而被電連接至信號輸出線纜6。
當演奏者在琴弦2a、2b、2c和2d上拉奏時，振動著的琴弦2a、2b、2c和2d引發(fā)弦馬3的擺動，且弦馬3交替地在支腿部分3B1和3B2上“踩踏”。結果，力Z交替地施加在側部20A和20B上。支腿部分3B2使雙晶壓電換能器4A與弦馬座20和彈性板24一起變形。然而，支腿部分3B1不會使弦馬座20變形。結果，在沒有側部20A的任何影響的情況下，雙晶壓電換能器4A將側部20B的變形進行轉換。
更詳細地，淺凹部8形成在樂器主體1a中，并在橫向方向上延伸。限定了淺凹部8的底表面8a從外周表面7上縮進，該外周表面7形成樂器主體1a的上表面的一部分。腔室22比淺凹部8更深，且開放至底表面8a。孔23開放至腔室22，且信號輸出線纜6穿過孔23。信號輸出線纜6端接在樂器主體1a的背表面上的插座(未示出)處，且連接至線纜41的塞孔(未示出)插入插座內(nèi)，以便將音響系統(tǒng)42電連接至拾取單元4。
淺凹部8具有矩形外周，且矩形外周對應于弦馬座20的外周。為此，弦馬座20貼靠地容納在淺凹部8中，如圖6所示。弦馬座20由合成樹脂制成，且因而，能變形。弦馬3的支腿3B1和3B2在弦馬座20上沿橫向方向互相間隔開。由于弦馬座20的外周如壁壘狀地高出，支腿3B1和3B2不會移動至弦馬座20之外。盡管弦馬座20具有平坦的上表面，但是側部20B比側部20A更薄，且側部20B的背表面從側部20A的背表面上向上縮進。
在本例中，固定裝置26由螺栓26和形成在樂器主體1a中的螺紋孔26a來實施(見圖5)，且該固定裝置26開放至淺凹部8。一通孔形成在弦馬座20的側部20A中并與螺紋孔26a對準，所處狀態(tài)是弦馬座20貼靠地容納在淺凹部8中。螺栓26穿過通孔而被旋入沉頭孔(headed hole)26b，以使得側部20A被壓在底表面8a的位于腔室22左側的區(qū)域上。
雙晶壓電換能器4A由壓電共聚物制成。另外一類壓電換能器也可用于拾取單元4。例如，壓電換能器可具有絕緣合成樹脂層和壓電材料層的多層結構。雙晶壓電換能器4A位于底表面8a的在腔室22右側的區(qū)域上，如圖5所示。最細的琴弦2a經(jīng)過位于腔室22右側區(qū)域的上方。當弦馬座20貼靠地容納在淺凹部8中時，弦馬座20的側部20B的背表面與雙晶壓電換能器4A接觸。由此，雙晶壓電換能器4A被夾在弦馬座20的側部20B與彈性板24之間。如前文所述，側部20B的背表面從側部20A的背表面向上縮進，以使得，在圖5中，彈性板24和雙晶壓電換能器4A被放置在側部20B和底表面8a在腔室22右側的區(qū)域之間，而不承受很大的應力(stress)。雙晶壓電換能器4A將機械應力轉換為電荷，且電荷流出并進入信號輸出線纜6，作為代表弦馬3擺動頻率的電信號。
彈性板24由橡膠制成，且在存在力Z時能彈性變形。在圖5中，彈性板24放置底表面8a在腔室22右側的區(qū)域上，且覆蓋雙晶壓電換能器4A上。彈性板24允許雙晶壓電換能器4A在存在力Z時變形。而且，彈性板24不允許雙晶壓電換能器4A過度地變形，并放置雙晶壓電換能器4A損壞。
假定演奏者在向弦馬3應用了向下分力的情況下拉奏琴弦2a、2b、2c和2d。振動著的琴弦2a、2b、2c和2d引發(fā)弦馬3在橫向方向上的擺動，如圖4中箭頭30所示，且力Z反復地施加在側部20A和20B上。換句話說，支腿部分3B1和3B2在側部20A和20B上振動。盡管支腿部分3B2引發(fā)側部20B的振動，但固定裝置26防止側部20A振動。為此，只有側部20B引發(fā)雙晶壓電換能器4A的反復變形，而側部20A不會干涉雙晶壓電換能器4A的變形。結果，以高保真度表達琴弦2a、2b、2c和2d振動的電信號可從拾取單元4中取出。這就是在電大提琴10上演奏期間弦馬3和拾取單元4的大致工作情況。
對雙晶壓電換能器4A設置在側部20B下方的原因以及弦馬3的工作情況一起作更詳細的描述。盡管如前文所述，弦馬3基本上在存在琴弦2a、2b、2c和2d振動的情況下工作，但琴弦2的振動還引發(fā)弦馬3的其他類型的振動，這類振動與由箭頭30所指的振動相混合。
其他類型振動中的一種可認為是，在用于產(chǎn)生較高音高部分中樂音的琴弦2的振動期間，弦馬3的扭轉運動。另外一類振動發(fā)生在顫音(vibratos)期間以及演奏者改變在琴弦2上的拉奏壓力的情況下，并可認為是沿縱向方向AR1的振動。期望拾取單元4將這些類型振動轉換為電信號。
通過琴弦2a的振動而產(chǎn)生較高音高部分的樂音存在最大的可能性。振動激發(fā)力(exciting force)在琴弦2a與冠狀部分3A之間的接觸區(qū)域處施加在弦馬3上，以使得支腿3B2比支腿3B1更大范圍地移動。為此，需要使側部20B自由地振動。盡管為防止干涉需要將側部20A或側部20B設置為處于約束狀態(tài)下，但從另外一種較高保真度的觀點來看，需要使側部20B自由地振動。為此，側部20A被固定裝置26所約束。
如從前面的描述中可理解，側部20A和20B中的一個被約束，而側部20A和20B中的另一個自由地振動。結果，弦馬座20能防止壓電換能器4A受到支腿3B1的振動和支腿3B2的振動之間相干涉的影響，支腿3B1和3B2的振動是由于箭頭30所指的振動而產(chǎn)生的。這就能以高保真度產(chǎn)生電樂音。
而且，對位于粗琴弦2d下方的側部20A進行約束。使細琴弦2a下方的未約束側部20A能很好地對其他振動作出響應。為此，能增強電樂音的保真度。
彈性板24允許壓電換能器4A在沒有任何損壞的情況下反復地變形。為此，彈性板24使拾取單元4持久耐用。
壓電換能器4A的結構——即絕緣薄膜和壓電材料層的多層結構——能對側部20B的振動迅速地作出響應，且比其他的結構更合乎需要。
本發(fā)明人通過實驗將拾取單元4與圖1所示的已有技術的拾取單元進行比較。實驗如下地執(zhí)行。電大提琴10配備有拾取單元4，且在對拾取單元4進行實驗之后，拾取單元4被已有技術的拾取單元替換。準備好電大提琴10。
最粗的琴弦和最細的琴弦用于以66Hz和221Hz發(fā)出樂音。盡管在普通演奏中最高音高的樂音具有400Hz的等級，但大提琴能通過諧音(harmonicstone)或泛音(flageolet tone)來以極高的音高產(chǎn)生樂音。大提琴的樂音含有諧音和超過約20kHz可聽范圍的高次諧音。
本發(fā)明人通過用沖擊錘(impulse hammer)敲擊弦馬3而引發(fā)振動。弦馬的振動傳播至拾取單元4，且拾取單元4產(chǎn)生表達振動的電信號。該電信號可通過適當?shù)南到y(tǒng)來監(jiān)測，并針對頻率響應特性進行分析。還針對已有技術的拾取單元執(zhí)行實驗。在對已有技術的拾取單元的實驗中，電信號以這樣的方式被調(diào)整使聲壓與針對本發(fā)明的拾取等于4的所作實驗中的聲壓相均衡。
用語“橫向振動”意義是由于弦馬3的擺動而產(chǎn)生的振動，而用語“縱向振動”意義是由于弦馬3在縱向方向上的運動而產(chǎn)生的振動。
在圖7至10中繪制了頻率響應特性。曲線PL1代表本發(fā)明的拾取單元4對橫向振動的頻率響應特性，且曲線PL2代表本發(fā)明的拾取單元4對縱向振動的頻率響應特性。曲線PL3代表已有技術的拾取單元對橫向振動的頻率響應特性，而曲線PL4代表已有技術的拾取單元對縱向振動的頻率響應特性。
將曲線PL1與曲線PL3進行對比，可知在大提琴樂音的基本頻率范圍內(nèi)——即66Hz至400Hz，以及在700Hz附近的頻率范圍內(nèi)，本發(fā)明的拾取單元4呈現(xiàn)的響應特性優(yōu)于已有技術拾取單元的響應特性。為此，演奏者感受到，通過配備了拾取單元4的電大提琴10所產(chǎn)生的電樂音比配備了已有技術弦馬的電大提琴所產(chǎn)生的樂音更加豐富。
當在配備了本發(fā)明的拾取單元4的電大提琴10與配備了已有技術的拾取單元的電大提琴之間對從1kHz至4kHz的頻率響應特性進行均衡時，可從圖9中清楚地看到趨勢。
將曲線PL2與曲線PL4進行對比，可知在較高音高部分方面，本發(fā)明的拾取單元4呈現(xiàn)的響應特性比已有技術的拾取單元呈現(xiàn)的響應特性差，如圖10所示。詳細地說，演奏者知道，對于人為的表現(xiàn)力(artificial expression)來說，顫音和音色(timbre)在較高音高部分方面很重要。顫音引發(fā)縱向方向上的振動，而琴弓壓力的改變也引發(fā)弦馬在縱向方向上的運動。顫音和琴弓壓力的改變使諧音改變，且這種現(xiàn)象使演奏者和觀眾能感受這些表演風格。拾取單元4在較高音高部分呈現(xiàn)出對弦馬3縱向振動的較好的響應特性，以使得演奏者能容易地通過配備了本發(fā)明的拾取單元4的電大提琴10將人為的表現(xiàn)力賦予樂音。
然而，在基本頻率范圍內(nèi)，方面拾取單元4的響應特性比已有技術的拾取單元的響應特性差。對于電大提琴來說，這種頻率響應特性是所需要的，因為橫向振動比較不會與縱向振動相干涉。這就是為什么通過配備了拾取單元4的電大提琴能產(chǎn)生豐富電樂音的另外一個原因。
由此，在高音高部分和低音高部分的頻率響應特性方面，本發(fā)明的拾取單元4優(yōu)于已有技術的拾取單元。
第二實施例轉到附圖的圖11，實施本發(fā)明的另外一種電摩擦弦樂器10A主要包括樂器主體1A、琴弦2A、弦馬3A和拾取單元4，類似于電大提琴10。電摩擦弦樂器10A進一步包括音響系統(tǒng)42A。由于音響系統(tǒng)42A具有輸出插座(未示出)，所以可以通過該輸出插座向諸如音響系統(tǒng)42這樣的外部音響系統(tǒng)提供電信號。該樂器主體1A、琴弦2A、弦馬3A和拾取單元4A在結構上類似于樂器主體1、琴弦2、弦馬3和拾取單元4，且為此，其組成部件標記以指代樂器主體1、琴弦2、弦馬3和拾取單元4的相應組成部件的標記，不做詳細描述。
內(nèi)置音響系統(tǒng)42A比音響系統(tǒng)42更簡單。在本例中，僅通過耳機45A將電信號轉換為電樂音。然而，小尺寸的揚聲器可以進一步并入內(nèi)置音響系統(tǒng)42A中。電力直接從本地插座(home socket)供應至內(nèi)置音響系統(tǒng)42A。然而，可以在樂器主體1A的內(nèi)部設置適當?shù)碾姵亍?br> 電摩擦弦樂器10A能實現(xiàn)電大提琴10的所有優(yōu)點。而且，內(nèi)置音響系統(tǒng)42使電摩擦弦樂器10A增強便攜性。
盡管已經(jīng)對本發(fā)明的具體實施例作出了顯示和描述，但本領域技術人員應知，在不脫離本發(fā)明精神和范圍內(nèi)可做各種改變和修改。
電大提琴10并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。電小提琴、電中提琴和電倍低音提琴(electric double bass)可以配備本發(fā)明的拾取單元4?；旌闲√崆?hybrid violin)、混合中提琴(hybrid viola)、混合大提琴(hybridcello)和混合低音提琴(hybrid double bass)可具有共鳴腔(resonatingchamber)和拾取單元4?？梢詫氖叭卧?或4A輸出的電信號取樣并將其轉換為數(shù)字信號，以便分析用于以電子方式產(chǎn)生樂音的數(shù)字信號。
摩擦弦樂器并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。本發(fā)明可以與任何種類的弦樂器相關，只要琴弦的振動通過諸如弦馬這樣的可振動介質(zhì)傳播至振動-電信號轉換器即可。
雙晶壓電換能器并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。單晶(mono-morph)壓電換能器可用在本發(fā)明的拾取單元中。
螺栓26并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。另外種類的機械固定裝置，如鍵或夾鉗，也可用于弦馬座20。當然，機械固定裝置并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。一對磁性元件可起到固定裝置的作用。在本例中，其中一個磁性元件嵌入樂器主體1a中，而另一個磁性元件嵌入弦馬座20中。
壓電換能器4A并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。弦馬的搖擺運動可以電磁方式轉換為電信號。另外，應變計或半導體應變傳感器也可以用作拾取單元。
拾取單元4可以與自動演奏樂器的控制器連接，或與用于演出的光盤或DVD盤的適當回放系統(tǒng)連接。
從拾取單元4防止干涉的觀點來看，側部20A上的約束并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。
彈性板24不是本發(fā)明不可缺少的元件。在壓電換能器4A粘接在側部20B的背表面上的情況下，可以從底表面8a和壓電換能器4A之間去掉彈性板24。
用于弦馬3的材料并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。例如，弦馬3可以由合成樹脂制成。弦馬3的輪廓并不對本發(fā)明的技術范圍構成任何限制。即使弦馬的下部并不分叉，側部上的約束也能使拾取單元4不會受到干涉。
電弦樂器10/10A的組成部件與權利要求用語的關聯(lián)情況如下。樂器主體1/1A，琴弦2/2A、弦馬3/3A和拾取單元4/4A在權利要求中稱為“樂器主體”、“琴弦”、“弦馬”和“拾取單元”。單晶壓電轉換器4A起到“振動-電信號轉換器”的作用。彈性板24對應于“彈性變形板”。螺紋孔26a和螺栓26分別起到“陰螺紋”和“陽螺紋”的作用。
權利要求
1.一種用于產(chǎn)生電樂音的電弦樂器(10；10A)，包括樂器主體(1；1A)，具有縱向方向(AR1)和橫向方向(AR2)；多根琴弦(2；2A)，在所述樂器主體(1；1A)的上方以所述縱向方向(AR1)拉伸，并選擇性地振動以指定要產(chǎn)生的電樂音；弦馬(3；3A)，設置在所述多根琴弦(2；2A)與所述樂器主體(1；1A)之間，振動著的琴弦引發(fā)所述弦馬(3；3A)的搖擺；和拾取單元(4；4A)，設置在所述弦馬(3；3A)與所述樂器主體(1；1A)之間，用于將所述弦馬(3；3A)的所述搖擺轉換為代表所指定的電樂音的電信號，且包括弦馬座(20)，具有側部(20A)、另外一側部(20B)和表面，所述弦馬(3；3A)豎立在該表面上，和振動-電信號轉換器(4A)，被保持為與所述另外一側部(20B)接觸并將所述另外一側部(20B)的所述振動轉換為所述電信號，其特征是所述拾取單元(4；4A)進一步包括固定裝置(26；26a)，該固定裝置(26；26a)將所述側部(20A)約束在所述樂器主體(1；1A)上，并允許所述另外一側部(20B)自由地振動。
2.如權利要求1所述的電弦樂器，其中所述振動-電信號轉換器(4A)具有一塊壓電材料，該塊壓電材料將由于所述另外一側部(20B)的所述振動而施加于其上的應力轉換為所述電信號。
3.如權利要求2所述的電弦樂器，其中所述拾取單元(4；4A)進一步包括在所述樂器主體(1；1A)的一表面與所述一塊壓電材料之間的彈性變形板(24)，以使得所述一塊壓電材料夾在所述弦馬座(20)的所述另外一側部(20B)與所述彈性變形板(24)之間。
4.如權利要求3所述的電弦樂器，其中所述一塊壓電材料由壓電共聚物制成，以使得所述另外一側部(20B)的所述振動引發(fā)所述壓電共聚物的變形以及所述彈性變形板(24)的彈性變形。
5.如權利要求3所述的電弦樂器，其中所述振動-電信號轉換器(4A)和所述彈性變形板(24)容裝在形成于所述樂器主體(1；1A)中的中空空間(22)中，且所述中空空間(22)由所述弦馬座(20)封閉。
6.如權利要求1所述的電弦樂器，其中通過在所述多根琴弦(2)上以所述橫向方向(AR2)進行拉奏，使所述多根琴弦(2)被選擇性地摩擦，以便引發(fā)所述弦馬(3；3A)的搖擺，且施加在所述多根琴弦(2)中被選擇的一根或被選擇的多根琴弦上的張力在所述拉奏期間變化，以使得所述多根琴弦(2)中所述被選擇的一根或被選擇的多根琴弦反復地使所述弦馬(3；3A)在所述縱向方向(AR1)上傾斜。
7.如權利要求6所述的電弦樂器，其中與所述多根琴弦中用于較低音高部分的另外一根琴弦(2d)相比，所述多根琴弦(2)中用于較高音高部分的一根琴弦(2a)距離所述另外一側部(20B)更近，由此所述振動-電信號轉換器(4A)以高保真度產(chǎn)生表達所述弦馬的所述搖擺和反復傾斜的所述電信號。
8.如權利要求1所述的電弦樂器，其中所述固定裝置(26，26a)使所述側部(20A)不相對于所述樂器主體(1；1A)移動。
9.如權利要求8所述的電弦樂器，其中所述固定裝置包括陽螺紋(26)和形成在所述樂器主體(1；1A)中的陰螺紋(26a)，所述陽螺紋(26)保持與所述陰螺紋(26a)螺紋嚙合，用于將所述側部(20A)壓在所述樂器主體(1；1A)上，以便使所述側部(20A)不相對于所述樂器主體(1；1A)移動。
10.如權利要求1所述的電弦樂器，其中所述電信號從所述拾取單元(4；4A)提供至音響系統(tǒng)(42；42A)，以使得所述電信號被轉換為電樂音。
11.如權利要求10所述的電弦樂器，其中所述音響系統(tǒng)(42)與所述樂器主體(1)、所述琴弦(2)、所述弦馬(3)和所述拾取單元(4)實體上分離開，以使得所述拾取單元(4)通過外部線纜(41)與所述音響系統(tǒng)(42)電連接。
12.一種用于電弦樂器(10；10A)的拾取單元(4；4A)，該電弦樂器(10；10A)具有縱向方向(AR1)和橫向方向(AR2)，包括弦馬座(20)，具有側部(20A)、另外一側部(20B)和表面，所述電弦樂器(10；10A)的弦馬(3；3A)豎立在該表面上，和振動-電信號轉換器，被保持為與所述另外一側部接觸，并將由于所述弦馬的搖擺而產(chǎn)生的所述另外一側部的振動轉換為電信號，該電信號表達通過所述電弦樂器的琴弦的振動而指定的電樂音，其特征是進一步包括固定裝置(26；26a)，將所述側部(20A)約束在所述電弦樂器(10；10A)的樂器主體(1；1A)上，并允許所述另外一側部(20B)自由地振動。
13.如權利要求12所述的拾取單元，其中所述振動-電信號轉換器(4A)具有一塊壓電材料，該塊壓電材料將由于所述另外一側部(20B)的所述振動而施加于其上的應力轉換為所述電信號。
14.如權利要求13所述的拾取單元，其中所述拾取單元(4；4A)進一步包括在所述樂器主體(1；1A)的一表面與所述一塊壓電材料之間的彈性變形板(24)，以使得所述一塊壓電材料夾在所述弦馬座(20)的所述另外一側部(20B)與所述彈性變形板(24)之間。
15.如權利要求14的拾取單元，其中所述一塊壓電材料由壓電共聚物制成，以使得所述另外一側部(20B)的所述振動引發(fā)所述壓電共聚物的變形以及所述彈性變形板(24)的彈性變形。
16.如權利要求14的拾取單元，其中所述振動-電信號轉換器(4A)和所述彈性變形板(24)容裝在形成于所述樂器主體(1；1A)中的中空空間(22)中，且所述中空空間(22)由所述弦馬座(20)封閉。
17.如權利要求12述的拾取單元，其中通過在所述琴弦(2；2A)上以所述橫向方向(AR2)進行拉奏，使所述琴弦(2；2A)被選擇性地摩擦，以便引發(fā)所述弦馬(3；3A)的搖擺，且施加在所述琴弦(2；2A)中被選擇的一根或被選擇的多根琴弦上的張力在所述拉奏期間變化，以使得所述琴弦(2；2A)中所述被選擇的一根或被選擇的多根琴弦反復地使所述弦馬(3；3A)在所述縱向方向(AR1)上傾斜。
18.如權利要求17的拾取單元，其中與所述琴弦(2；2A)中用于較低音高部分的另外一根琴弦(2d)相比，所述琴弦(2；2A)中用于較高音高部分的一根琴弦(2a)距離所述另外一側部(20B)更近，由此所述振動-電信號轉換器(4A)以高保真度產(chǎn)生表達所述弦馬(3；3A)的所述搖擺和反復傾斜的所述電信號。
19.如權利要求12述的拾取單元，其中所述固定裝置(26，26a)使所述側部(20A)不相對于所述樂器主體(1；1A)移動。
20.如權利要求19的拾取單元，其中所述固定裝置包括陽螺紋(26)和形成在所述樂器主體(1；1A)中的陰螺紋(26a)，所述陽螺紋(26)保持與所述陰螺紋(26a)螺紋嚙合，用于將所述側部(20A)壓在所述樂器主體(1；1A)上，以便使所述側部(20A)不相對于所述樂器主體(1；1A)移動。
全文摘要
一種電大提琴(10)配備有在弦馬(3)下方的拾取單元(4)且琴弦(2)通過弦馬(3)在樂器主體(1)上方拉伸；拾取單元(4)具有豎立了弦馬(3)的弦馬座(20)，弦馬座(20)下方設置壓電換能器(4A)，在粗琴弦(2d)下方的一側部(20A)處弦馬座(20)被栓接到樂器主體(1)上；但在細琴弦(2a)下方的另一側部(20B)自由振動；當演奏者在琴弦(2)上拉奏時振動的琴弦(2)引發(fā)弦馬(3)的擺動，弦馬(3)的支腿部分(3B1，3B2)交替壓在一側部(20A)和另一側部(20B)上；只有另一側部(20B)的振動引發(fā)壓電轉換器(4A)的變形，使壓電轉換器(4A)不與被栓接的側部(20A)干涉。
文檔編號G10H1/32GK101089949SQ20071010901
公開日2007年12月19日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權日2006年6月12日
發(fā)明者田村晉也 申請人:雅馬哈株式會社