專利名稱：一種數(shù)字樂器的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及數(shù)字樂器，更具體地，涉及一種數(shù)字吉他，其具有沿數(shù)字吉他的琴頸排 列的觸摸傳感器陣列以及觸摸顯示屏，當啟動該觸摸顯示屏時，其能夠輸出MIDI (或其他) 指示，該指示能夠被應用到通過觸摸數(shù)字吉他的琴頸的觸摸傳感器生成的聲音，或者應用 到其他聲音模塊/合成器/接收器上的參數(shù)。該數(shù)字樂器可以是MIDI控制器，或者另外作為控制輸出聲音的聲音模塊的MIDI 控制器來操作。
背景技術(shù)：
類似MIDI控制器的吉他是公知的。這些現(xiàn)有的吉他類MIDI控制器(此后稱為 "MIDI吉他”)被用于接收用戶的輸入，然后控制經(jīng)由聲音模塊的聲音的輸出，聲音模塊包 括合成器或者替代地是音頻樣本的匯集。已有的現(xiàn)有技術(shù)的MIDI吉他在其設計中采用弦。 這些MIDI吉他中的電子部件根據(jù)在弦上檢測的震動解析出音高信息，并且此后提供電子 輸出指令，該輸出指令由聲音模塊解釋，并且用于輸出該樂器原來演奏的相應音調(diào)。存在與現(xiàn)有技術(shù)的MIDI吉他相關(guān)的問題。具體而言，用于記錄弦上的震動并且輸 出電子控制信號的拾音器和電路導致演奏和輸出音調(diào)之間的延遲。還存在記錄錯誤音調(diào)的 問題(公知為“寄生(ghosting)”效應)，其也影響輸出。對于許多現(xiàn)有MIDI吉他，弦的使用意味著吉他不得不像普通吉他那樣調(diào)音，并且 易受各種原因(濕度的變化、意外的沖震)影響而走音。而且，這些MIDI吉他還易于斷弦。同樣，事實上MIDI吉他是能夠施加多種效果的控制器，但由于用戶接口布局的限 制，現(xiàn)有技術(shù)MIDI吉他通常不能施加所有的效果，通過與聲音模塊配對是可能施加所有這 些效果的。因此，現(xiàn)有技術(shù)MIDI吉他通常需要提供那些替代的輸入裝置的“附加器”或其 他相關(guān)設備，例如通過附加的足部控制器的使用。替代地，可以將額外的旋鈕、滑塊和/或條引入到MIDI吉他的主體部分來提供額 外的輸入，但這些數(shù)量相對少，并且不能為用戶提供可使用MIDI接口實現(xiàn)的全套效果。而且，因為這些附加器與吉他的原來設計相沖突，所以通常使用附加器從美觀角 度來說令吉他演奏者不快，而且，由于控制的位置和方向的緣故，甚至會妨礙演奏的舒適度。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種無弦的數(shù)字樂器，包括輸入裝置，適于接收(i)用戶手指(或諸如觸針的其他輸入類型)，并且生成指示手指(或觸針)的位 置的電信號，其中該電信號能夠被處理；(ii)用戶所期望的設置；顯示器，用于指示數(shù)字樂器的該設置；和
微控制器，適于接收表示用戶的一個或多個手指的位置的電信號和所輸入的設 置，并且生成電輸出信號作為結(jié)果；輸出裝置，用于將電輸出信號輸出到聲音模塊或計算機。優(yōu)選地，該輸出裝置是數(shù)字樂器的MIDI輸出模塊和相關(guān)端口。優(yōu)選地，用于接收用戶所期望的設置的輸入裝置是按鈕。優(yōu)選地，用于獲得位置信息的輸入裝置包括用于獲得用戶的每只手的位置的分開 的輸入裝置。更優(yōu)選地，用于獲得一只手的位置信息的輸入裝置包括位于該數(shù)字樂器的琴 頸上的觸摸啟動開關(guān)的陣列，而且，用于另一只手的輸入裝置包括單個的觸摸傳感器墊。優(yōu) 選地，該單個的觸摸傳感器墊適于提供至少在X和y軸上的位置信息。更優(yōu)選地，該單個的觸摸傳感器墊適于提供在x、y和ζ軸的位置信息，其中由于單 個的觸摸傳感器墊測量給出所使用的壓力的指示的觸摸深度、壓力或表面面積，所以ζ軸 是指深度、壓力或表面面積。優(yōu)選地，觸摸啟動開關(guān)的陣列是可以被用戶的手指按壓的按鈕的陣列。優(yōu)選地，按鈕的陣列能夠確定啟動按鈕的壓力，且能夠在觸摸后并且持續(xù)進行壓 力監(jiān)控。進一步優(yōu)選地，按鈕的陣列適于使每個按鈕可被點亮。更優(yōu)選地，大的觸摸傳感器墊是觸摸顯示屏，其兼做數(shù)字樂器的顯示器和用于接 收用戶所期望的設置的輸入裝置。優(yōu)選地，觸摸顯示屏適于由手指或諸如傳統(tǒng)吉他撥片的任意其他觸針來啟動。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該數(shù)字樂器還具有電子輸入接口，用于將其連接到諸 如個人計算機的外部信息處理單元。優(yōu)選地，將該數(shù)字樂器連接到外部信息處理單元的裝置是經(jīng)由USB連接，但也可 以是MIDI連接、串行連接、火線連接、藍牙或Wi-Fi連接或經(jīng)由有線或者無線傳送數(shù)字信息 的任意其它裝置。優(yōu)選地，該數(shù)字樂器適于經(jīng)由USB端口接收對微控制器的軟件的更新和預配制的設置。優(yōu)選地，該微控制器適于接收被解釋以通過點亮期望的按鈕來指導用戶觸摸按鈕 陣列的哪個按鈕以獲得一定聲音或旋律的數(shù)據(jù)。
為了使本發(fā)明易于理解并且能實際應用，現(xiàn)在將參考附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個方面的數(shù)字吉他的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明另一方面的數(shù)字吉他的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一個方面的數(shù)字樂器的各個部件示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一個方面的用于將數(shù)字樂器與MIDI電源箱和MIDI聲音模塊相 連接的電路的示意圖。
具體實施例方式圖1中所示出的是根據(jù)本發(fā)明的實施例構(gòu)造的數(shù)字吉他1，其特征在于分開的觸摸傳感器和顯示屏。圖1描述了多個觸摸啟動開關(guān)，在該實施例中是以陣列排列在吉他1的琴頸3上 的按鈕2。替代地，數(shù)字吉他的琴頸3在其面部可以具有適于記錄用戶的手在多個位置處的 位置的單個觸摸傳感器墊，或者適于獲得相同結(jié)果的單個觸摸傳感器陣列。在圖1描述的本發(fā)明實施例中，按鈕2包括形成在PCB上的電極，當電極的兩側(cè) 用諸如重疊的硅鍵盤的另一種導電材料形成橋接時，電流通過該電極。在硅鍵盤的每個按 鈕下，存在導電墨水或者導電小球，當把導電墨水或者導電小球按到電極上時，導致電路閉 合，其由數(shù)字吉他1的微控制器來記錄。在硅鍵盤的每個按鈕上，存在鍵帽，其為每個按鈕 提供硬的表面。按鈕2適于除了持續(xù)感應開關(guān)是否經(jīng)由原來的觸摸而打開外，還持續(xù)感應在觸摸 之后的壓力。可以將光(未示出)集成到按鈕2或者與按鈕2相集成，以使得當用戶按壓 時各個按鈕點亮。觸摸傳感器也可以點亮，以根據(jù)從外部信息處理單元接收的數(shù)據(jù)來指示 用戶接下來要觸摸哪個觸摸傳感器。每一行按鈕2 (表示虛擬弦)可以配置有自己的調(diào)音，意味著任意吉他調(diào)音可以即 刻在該樂器上再現(xiàn)。吉他可設置成將所有的虛擬弦輸出到相同的MIDI通道，或者每個虛擬 弦輸出到單獨的MIDI通道，允許用不同行的按鈕2 (虛擬弦)來控制多個樂器。而且用戶 能夠選擇反轉(zhuǎn)χ或者y軸(使得最高點成為最低點并且最低點變?yōu)樽罡唿c)。圖1進一步 描繪了與設置按鈕6緊密相關(guān)的觸摸墊5，以及顯示屏7。數(shù)字吉他1的用戶首先使用設置 按鈕6來確定數(shù)字吉他的合適設置，該設置之后通過按鈕自身內(nèi)的內(nèi)置LED指示器(未示 出)或者通過顯示屏7來顯示。關(guān)于數(shù)字吉他1的狀態(tài)和設置的指令包括但不限于一為不同的琴頸按鈕分配不同的音符，或者為不同的按鈕行分配不同的音樂調(diào)曰；一指定觸摸和顯示傳感器的χ軸是控制音符的音高還是某個其它控制。這可以通 過使用按鈕來指定與X軸關(guān)聯(lián)的MIDI控制變化號(control change numbers)，其中MIDI 控制變化號對應于接收器/聲音模塊/合成器上的特定效果或者類似物；一是否需要啟動觸摸傳感器來輸出音符數(shù)據(jù)。設置按鈕6包括按鈕A，其在“TAP”模式的開和關(guān)之間轉(zhuǎn)換。TAP模式確定是否必 須按壓觸摸傳感器以輸出音符數(shù)據(jù)，或者是否一按壓按鈕就啟動音符，類似于鍵盤那樣。設 置按鈕6還包括按鈕B，其轉(zhuǎn)換“STRUM”模式。STRUM模式確定用戶是否必須簡單地觸摸屏 幕以輸出任意按下的音符，或者用戶是否必須實際滑動他/她的手指以輸出按下的音符。 設置按鈕6還包括按鈕C，其在各種效果(包括MIDI控制變化號)間循環(huán)，以確定觸摸傳感 器的χ軸控制哪種效果。設置按鈕6還包括按鈕D，其作用與按鈕C相同，只是用于觸摸傳 感器的y軸。和提供單軸感應的現(xiàn)有技術(shù)midi吉他不同，χ-y觸摸傳感器的使用允許同時控制 兩個參數(shù)，以用單個輸入實現(xiàn)更好的控制。大尺寸的觸摸墊5和諸如小操縱桿的替代性2 軸輸入方法相比，令人驚訝地更符合人機工程學、更直觀地并且更富有美感。在本發(fā)明的替代實施例中，如圖2中所描繪的，觸摸傳感器墊和顯示屏被集成為 集成的觸摸顯示屏15。在本發(fā)明的該實施例中，用戶經(jīng)由觸摸顯示屏15來錄入并且查看錄入的設置，該觸摸顯示屏15提供了所顯示的用戶界面和用于向數(shù)字吉他輸入指令的裝置。觸摸顯示屏15圖形用戶界面特征在于虛擬控制，諸如虛擬按鈕16，其控制數(shù)字吉 他1的一些方面或者提供輸入以訪問系統(tǒng)設置。替代地，包括旋鈕和滑塊的物理控制可以 被集成到吉他的主體部分，用于控制數(shù)字吉他的某一經(jīng)常使用的效果和設置。在本發(fā)明的一個實施例中，觸摸顯示屏是感應2軸(χ和y)或者3軸(x、y和ζ) 的位置的方形或者矩形墊。這樣的設備可以是但不限于電阻性、電容性、紅外或者表面聲波 觸摸屏。替代的，其可以集成光學傳感器技術(shù)，諸如，Tactex的Kinotex，或者利用觸摸傳感 器，其利用諸如丙烯酸樹脂的材料的受阻全內(nèi)反射性質(zhì)。優(yōu)選地，觸摸顯示設備測量絕對位 置，雖然也可以獲得相對位置，但是對于此申請其是不太適當?shù)摹Ｓ|摸顯示屏尤其是其傳感器方面也負責啟動輸出。但是，在這種情況中，它的功能 與先前關(guān)于觸摸墊5所描述的相同。圖1和圖2的數(shù)字吉他特征也在于USB端口 8和MIDI輸出端口 9。在輸出OSC數(shù) 據(jù)的實施例中，還可包括附加的以太網(wǎng)端口(未示出)。用戶可以經(jīng)由電源開關(guān)10來打開 和關(guān)閉數(shù)字吉他，并且可以通過將MIDI標準未使用的兩個引腳用作充電和接地連接來通 過USB或者MIDI電纜或者經(jīng)由USB來充電。通過使用電源箱50為這些引腳饋電，電源箱 50如圖4中所描繪的連接在數(shù)字樂器45和聲音模塊55之間。參考圖3，微控制器30包括中央處理器32、易失存儲裝置34和非易失存儲裝置36 以及詮釋傳感器輸出并且將信號轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)流形式的合適的輸出信號所需的部件。微處理 器30從琴頸電子件33、觸摸傳感器電子件37、設置按鈕電極43接收輸入，而且，如果連接 的話，則還從諸如PC的外部信息處理單元44接收輸入。微控制器30輸出信息狀態(tài)數(shù)據(jù) 46，以及輸出在IXD顯示器47上顯示的和可選擇地在LED陣列31上顯示的信息。琴頸電子件33包括用于從按鈕2接收電子信號的電極39和移位寄存器38，以及 用于點亮琴頸3上的按鈕2的LED陣列31和移位寄存器35。觸摸墊電子件37包括觸摸傳 感器42，并且通過它到觸摸傳感器控制器41，用于接收關(guān)于用戶在觸摸傳感器42上進行的 任意觸摸的位置的信息。微控制器30經(jīng)由串行或USB接口(未示出)連接到外部信息處理單元44，該接 口可被用于上載固件更新和用于配置數(shù)字吉他1的設置的文件。在替代實施例中，微控制 器30適于經(jīng)由USB端口(或其它類似電子接口)連接到本地存儲模塊，例如USB存儲棒或 iPod設備，用于接收固件更新，或者用戶個人可能方便地進行的個性化設置。微處理器30還適于提供數(shù)字輸出，用于連接到MIDI SOCKET (或者根據(jù)輸出所需 的協(xié)議的以太網(wǎng)端口)，因此MIDI接口被用于將數(shù)字吉他1連接到聲音模塊。微處理器30適于經(jīng)由MIDI和/或以太網(wǎng)接口輸出符合MIDI和OSC協(xié)議的信號。 微處理器執(zhí)行的主要的處理包括將從琴頸按鈕2接收的所有數(shù)據(jù)讀入RAM，將觸摸傳感器5 或者觸摸顯示屏15的信息讀入RAM，和基于設備的當前配置確定如何解釋該輸入并隨后處 理該輸入，提供輸出。作為MIDI控制器，數(shù)字吉他1能夠連接到各種標準的MIDI裝置，包括用于各種目 的的個人計算機。在本發(fā)明的一個實施例中，數(shù)字吉他能夠連接到計算機，并且信息上載到該設備， 其導致一序列按鈕2點亮，用戶必須遵循該順序并且按壓這些按鈕以演奏音樂片段。
本領域的普通技術(shù)人員可以理解，可以對設計和構(gòu)造的細節(jié)進行各種修改，而不 脫離本發(fā)明的精神和范圍。具體地，盡管圖3提供的電路表示了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的裝置的 一種方式，但本領域的普通技術(shù)人員可以理解在本發(fā)明的范圍內(nèi)還存在連接電子部件的許 多其它方式。在一個實施例中，載入數(shù)字吉他的存儲器的軟件基于Iirmx或者適于在嵌入 在數(shù)字吉他的存儲器中的Iinux操作系統(tǒng)上運行。本領域的普通技術(shù)人員可以理解，存在 有效驅(qū)動設備的其它軟件解決方案，并且也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種無弦數(shù)字吉他，包括輸入裝置，適于接收(i)用戶手指(或諸如觸針的其他輸入類型)，并且生成指示手指(或觸針)相對于至 少X和y軸的位置的電信號，其中該電信號能夠被處理；( )用戶所期望的設置；顯示器，用于指示數(shù)字樂器的該設置；和微控制器，適于接收表示用戶的一個或多個手指的位置的電信號和所輸入的設置，并 且生成電輸出信號作為結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無弦數(shù)字吉他，其中輸出裝置適于將電輸出信號輸出到聲音 模塊或計算機。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無弦數(shù)字吉他，其中輸出裝置包括數(shù)字樂器的MIDI輸出模塊 和相關(guān)端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無弦數(shù)字吉他，其中輸入裝置至少包括能夠至少在其X和Y 軸記錄輸入的觸摸傳感器墊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無弦數(shù)字吉他，其中輸入裝置進一步包括按鈕的陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無弦數(shù)字吉他，其中按鈕的陣列包括吉他的虛擬弦。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無弦數(shù)字吉他，其中用于獲得位置信息的輸入裝置包括用于 獲得用戶的每只手的位置的分開的輸入裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的無弦數(shù)字吉他，其中用于獲得一只手的位置信息的輸入裝置 包括位于該無弦數(shù)字吉他的琴頸的觸摸啟動開關(guān)的陣列，而且用于另一只手的輸入裝置包 括單個的觸摸傳感器墊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無弦數(shù)字吉他，其中該單個的觸摸傳感器墊適于提供至少在 χ和y軸上的位置信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無弦數(shù)字吉他，其中單個的觸摸傳感器適于提供在x、y和ζ 軸的位置信息，其中由于單個的觸摸傳感器墊測量用于給出所使用的壓力的指示的觸摸深 度，所以ζ軸指深度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無弦數(shù)字吉他，其中觸摸啟動開關(guān)的陣列是可以被用戶的 手指按壓的按鈕的陣列。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無弦數(shù)字吉他，其中按鈕的陣列能夠確定啟動按鈕的壓 力，且能夠在觸摸后并且持續(xù)進行壓力監(jiān)測。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的無弦數(shù)字吉他，其中按鈕的陣列適于使每個按鈕可被點
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無弦數(shù)字吉他，其中單個的觸摸傳感器墊是觸摸顯示屏，其 兼做數(shù)字樂器的顯示器和用于接收用戶所期望的設置的輸入裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的無弦數(shù)字吉他，其中觸摸顯示屏適于由手指或諸如傳統(tǒng)吉 他撥片的任意其他觸針來啟動。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無弦數(shù)字吉他，其中該無弦數(shù)字吉他具有電子接口，用于將 其連接到諸如個人計算機的外部信息處理單元。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的無弦數(shù)字吉他，其中該電子接口選自下面數(shù)字接口列表-USB-火線接口(Firewire)-MIDI連接-藍牙-WIFI-以太網(wǎng)-UffB-和未來可能開發(fā)的用于與數(shù)字電子設備相連接并與之通信的任意類似接口。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的無弦數(shù)字吉他，其中該電子接口是USB端口。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的無弦數(shù)字吉他，其中USB端口適用于接收對微控制器的軟 件的更新和/或預配制的和/或個性化的設置。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的無弦數(shù)字吉他，其中USB端口和無弦數(shù)字吉他適于與本地 文件存儲設備相配合，無弦數(shù)字吉他的用戶的預配制的和/或個性化的設置和/或?qū)ξ⒖?制器的軟件的更新存儲在該本地文件存儲設備上。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的無弦數(shù)字吉他，其中其適于接收被解釋為通過點亮期望的 按鈕來指導用戶觸摸按鈕陣列的哪個按鈕以獲得一定聲音或旋律的數(shù)據(jù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的無弦數(shù)字吉他，其中提供電子接口接收該數(shù)據(jù)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的無弦數(shù)字吉他，其中該電子接口選自下面數(shù)字接口列表 -USB-火線接口 -MIDI連接 -藍牙 -WIFI -以太網(wǎng) -UffB-和未來可能開發(fā)的用于與數(shù)字電子設備相連接并與之通信的任意類似接口。
全文摘要
提供了一種無弦數(shù)字吉他(1)，包括沿其琴頸(3)的觸摸敏感傳感器或按鈕(2)的陣列、觸摸顯示屏(15)，該觸摸敏感傳感器或按鈕(2)包括虛擬弦，該觸摸顯示屏(15)適于接收經(jīng)由用戶的手指或觸針或撥片的用戶輸入，且還適于顯示虛擬按鈕(16)用于接收來自用戶的設備設置輸入。替代地，該虛擬按鈕可以用實際按鈕來代替。該無弦數(shù)字吉他特征還在于USB端口(8)和MIDI輸出端口(9)以及可選的以太網(wǎng)端口。該無弦數(shù)字吉他可以通過以太網(wǎng)或USB或替代地經(jīng)由專用的電源輸入來供電。以太網(wǎng)和USB端口還可用于與USB存儲器設備或個人計算機來通信以接收固件升級和載入個人設置。
文檔編號G10H1/34GK102047319SQ200980116832
公開日2011年5月4日 申請日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月11日
發(fā)明者M·拉立米斯 申請人:米薩數(shù)碼控股有限公司