專利名稱：電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過計(jì)算機(jī)良好的用戶界面實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)鍵盤力度曲線調(diào)節(jié)的方法。
背景技術(shù)：
在電子琴上，由于設(shè)計(jì)的不同，工藝的改進(jìn)等的原因，會(huì)使用到各種不同的鍵盤， 需要針對每種鍵盤進(jìn)行力度曲線的調(diào)節(jié)，根據(jù)用戶群的不同甚至調(diào)節(jié)多條力度曲線?，F(xiàn)在 已知的力度曲線調(diào)節(jié)方法，一般是先把力度曲線的數(shù)據(jù)做在程序中，燒錄到程序芯片中，然 后在電子琴上實(shí)際彈奏，根據(jù)彈奏的感覺調(diào)整曲線數(shù)據(jù)，再做到程序中，再彈奏這樣反復(fù)修 改試驗(yàn)。每次調(diào)整曲線時(shí)，調(diào)整的位置，大小等很難把握，造成調(diào)整的費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方 法，可以實(shí)時(shí)完成力度曲線的調(diào)節(jié)，通過圖形化的界面，使得關(guān)系更明確，調(diào)節(jié)更方便。為此，本發(fā)明提供一種電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，包括單片機(jī)子系統(tǒng) 和PC子系統(tǒng)。所述單片機(jī)子系統(tǒng)，用于采樣使用者鍵盤按鍵時(shí)間信息，并將其發(fā)給PC機(jī)，同時(shí) 接收PC機(jī)的命令進(jìn)行發(fā)音。所述PC子系統(tǒng)，用于接收所述單片機(jī)子系統(tǒng)的按鍵時(shí)間信息，將所述按鍵時(shí)間信 息分析計(jì)算后發(fā)出指令給所述單片機(jī)子系統(tǒng)。本發(fā)明所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其中，所述PC子系統(tǒng)包括通信模塊，用于接收單片機(jī)子系統(tǒng)的時(shí)間信息和發(fā)送發(fā)音命令給單片機(jī)子系統(tǒng)， 通過MPU401接口(或USB接口)接收MIDI格式的時(shí)間信息，并傳送給計(jì)算模塊，然后從計(jì) 算模塊得到力度信息，通過MIDI IN接口(或USB MIDI接口)傳送給單片機(jī)通信模塊。用戶界面模塊，用于通過使用輸入設(shè)備進(jìn)行力度曲線調(diào)節(jié)并儲(chǔ)存相應(yīng)的數(shù)據(jù)，讓 使用者可以使用鼠標(biāo)/鍵盤等輸入設(shè)備進(jìn)行力度曲線調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)完成后可以把力度曲線數(shù) 據(jù)保存到文件中，以供電子琴程序使用。計(jì)算模塊，根據(jù)用戶修改的力度曲線和得到的時(shí)間信息，計(jì)算出力度信息，通過通 信模塊傳輸給單片機(jī)模塊。這里還可以根據(jù)鍵盤黑鍵和白鍵的不同分成2條不同的曲線分 別調(diào)節(jié)，分別計(jì)算。本發(fā)明所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其中，所述單片機(jī)子系統(tǒng)包 括采樣模塊，用于對電子琴鍵盤按鍵進(jìn)行采樣，并對采樣的時(shí)間進(jìn)行量化。通信模塊，把采集的時(shí)間以MIDI數(shù)據(jù)的格式，通過MIDI OUT接口(或USBMIDI接 口)傳輸?shù)絇C機(jī)，然后通過MIDI IN接口(或USB MIDI接口)得到PC機(jī)返回的力度數(shù)據(jù)， 把此數(shù)據(jù)傳給電子琴發(fā)音模塊進(jìn)行發(fā)音。發(fā)音模塊，用于將所述通信模塊接收到的發(fā)音信息轉(zhuǎn)化為聲音。
電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，應(yīng)用在單片機(jī)子系統(tǒng)和與之連接的PC子 系統(tǒng)中，包括獲取單片機(jī)子系統(tǒng)的按鍵時(shí)間信息，通過按鍵時(shí)間信息的時(shí)間和力度值組成力度 曲線；根據(jù)所述按鍵時(shí)間信息在PC子系統(tǒng)中進(jìn)行按鍵時(shí)間與發(fā)音音量的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，其中，所述按鍵時(shí)間信息通 過掃描檢測按鍵狀態(tài)的方法得到時(shí)間。本發(fā)明所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，其中，所述按鍵時(shí)間信息通 過從其他鍵盤掃描模塊中讀取。本發(fā)明的有益效果為利用數(shù)字通信，將電子琴中采樣時(shí)間與發(fā)音音量的轉(zhuǎn)換在PC子系統(tǒng)中完成，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，可以通過PC實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)力度響應(yīng)曲線，提高了發(fā)音音量的精確度和大大節(jié)約 了修改時(shí)間成本。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1是電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是電子琴力度鍵盤按鍵力度的圖形描述；圖3是電子琴鍵盤力度曲線的圖示，顯示時(shí)間和力度的關(guān)系；圖4是計(jì)算機(jī)上實(shí)際應(yīng)用的界面圖；圖5是基本的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，包括單片機(jī)子系統(tǒng)和PC子系 統(tǒng)。PC子系統(tǒng)包括通信模塊，用戶界面模塊，計(jì)算模塊。單片機(jī)子系統(tǒng)包括采樣模塊，通 信模塊，發(fā)音模塊。計(jì)算機(jī)通信模塊，用于接收單片機(jī)通信模塊的按鍵鍵值時(shí)間信息，并把此信息傳 遞給計(jì)算模塊；在計(jì)算模塊計(jì)算完成后，把處理后的發(fā)音信息(包括鍵值和力度數(shù)據(jù))傳 遞給單片機(jī)通信模塊。這里和單片機(jī)通信模塊的硬件連接是計(jì)算機(jī)的MPU401接口連接單 片機(jī)模塊的midi in/midi out接口，注意計(jì)算機(jī)出來的midi in連接單片機(jī)系統(tǒng)的midi out, midi out連接單片機(jī)系統(tǒng)的midiin?；蛘哂?jì)算機(jī)的USB接口連接單片機(jī)系統(tǒng)的USB midi 接口。用戶界面模塊，用于人機(jī)交互，讓使用者可以使用鼠標(biāo)/鍵盤等輸入設(shè)備進(jìn)行力 度曲線調(diào)節(jié)，并把力度和時(shí)間關(guān)系的力度曲線傳遞到計(jì)算模塊。調(diào)節(jié)完成后可以把力度曲 線數(shù)據(jù)保存到文件中，以供電子琴程序使用。這是一個(gè)圖形界面，沒有特殊的操作方法。在 接口選擇時(shí)，選擇當(dāng)前硬件連接的接口，如當(dāng)前是MPU401方式，那么在in和out的接口選 擇中均選擇MPU401選擇，然后點(diǎn)擊start應(yīng)用此接口。
計(jì)算模塊，將通信模塊輸入進(jìn)來的時(shí)間根據(jù)用戶界面模塊的曲線進(jìn)行計(jì)算，并將 得到的結(jié)果再輸出給計(jì)算機(jī)通信模塊。如得到鍵值24，時(shí)間轉(zhuǎn)換后值56，那么首先根據(jù)鍵 值判別此鍵是白鍵，然后調(diào)出白鍵曲線數(shù)據(jù)表，查詢到橫坐標(biāo)56處的力度值(縱坐標(biāo))，比 如為，比如為77，然后把24，77這個(gè)鍵值和力度信息傳遞給計(jì)算機(jī)通信模塊，通過它傳到單 片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)音。如果聽起來覺得聲音太小，那么調(diào)節(jié)56位置對應(yīng)的力度值，如改為80， 然后再次已相同力度按同個(gè)鍵，聽聲音響度是否合適。這是最理想的情況，但由于彈奏鍵盤 時(shí)得到同一個(gè)時(shí)間轉(zhuǎn)換值的難度太大，往往是以階段性調(diào)節(jié)為主，即以同樣的力度彈奏時(shí)， 雖然很難得到相同的時(shí)間轉(zhuǎn)換值，但卻會(huì)落在一個(gè)小區(qū)間里，那么通過對一個(gè)個(gè)小區(qū)間的 調(diào)整，最終得到整條曲線數(shù)據(jù)。時(shí)間采樣模塊，是對電子琴鍵盤按鍵進(jìn)行采樣，并對采樣的時(shí)間進(jìn)行量化，將時(shí)間 量化成一個(gè)有范圍的數(shù)據(jù)。它連接電子琴鍵盤的接口，通過說明查詢及計(jì)時(shí)的方法得到按 鍵的鍵值和時(shí)間信息。當(dāng)按下一個(gè)按鍵時(shí)，采樣模塊掃描到此事件，并通過查詢和計(jì)時(shí)的方 法得到鍵值和時(shí)間值，并把時(shí)間量化為一個(gè)有限范圍的值。這里轉(zhuǎn)換后的范圍為0-255，可 以認(rèn)為數(shù)值越大，按鍵的速度越快。 單片機(jī)通信模塊，是將采樣模塊得到的鍵值和量化后時(shí)間信息以midi格式發(fā)送 給計(jì)算機(jī)通信模塊，并接收計(jì)算機(jī)通信模塊的發(fā)音信息，將它傳遞到發(fā)音模塊進(jìn)行發(fā)音。發(fā)音模塊，是將通信模塊接收到的發(fā)音信息轉(zhuǎn)化為聲音，讓人實(shí)時(shí)聽到按鍵經(jīng)過 計(jì)算機(jī)處理后的發(fā)音響度。它是一個(gè)音源模塊，后級連接功放和喇叭進(jìn)行發(fā)音。發(fā)音模塊 和后級的功放喇叭為現(xiàn)有模塊，所以不再詳細(xì)描述。如圖2所示，每個(gè)按鍵有2個(gè)高低不同導(dǎo)電膠，在按鍵按下時(shí)，導(dǎo)電膠1首先接觸 PCB板，這里得到時(shí)間T0，然后導(dǎo)電膠2再接觸PCB板得到時(shí)間Tl，那么按鍵時(shí)間值就是T2 =T1-T0，再對T2進(jìn)行量化限值處理得到時(shí)間值。在按下后，如果導(dǎo)電膠1和2都離開了 PCB板，則就是放鍵信息(時(shí)間為0)。如圖3所示，顯示時(shí)間和力度的關(guān)系?？梢钥闯鰰r(shí)間越小，力度值越大，最大為 127，時(shí)間越大，力度值越小，直到0。這里說明一下，雖然我們通常說力度鍵盤，但從原理上 來說，速度鍵盤更確切。由于各種鍵盤的用料，彈簧等各不相同，同樣的彈奏得到的時(shí)間長 度各有不同，那么久需要通過力度曲線來調(diào)整，使得一樣的彈奏力度在不同的鍵盤上得到 的按鍵響度一致。另一方面，根據(jù)不同的使用人群，有時(shí)也需要不同的力度曲線，如兒童的 力量較小，需要較小的力度得到較大的響度這也可以通過力度曲線來實(shí)現(xiàn)。如圖4所示，圖中曲線上的各個(gè)點(diǎn)可以通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊拖曳來改變曲線的形狀，也 可以修改右邊編輯框內(nèi)的值來改變。這里的橫坐標(biāo)數(shù)值越大，按鍵的速度越快(時(shí)間越 小)。下面的區(qū)域是以柱狀圖的形式顯示按鍵根據(jù)曲線轉(zhuǎn)換后的力度。使用時(shí)，首先打開軟件，根據(jù)單片機(jī)通信模塊的實(shí)際連接方式選擇midi接口，按start使用選擇的接口開始工作。按下鍵盤按鍵，聽在當(dāng)前力度曲線下的實(shí)際聲音，如果 覺得聲音太小，則調(diào)節(jié)此次按鍵對應(yīng)時(shí)間處的力度值，使之變大，然后再次按鍵聽調(diào)整后的 聲音大小，這樣重復(fù)直到滿意為止。調(diào)試完成后，可以把數(shù)據(jù)保存到文件中共實(shí)際的電子 琴系統(tǒng)使用。兩條數(shù)據(jù)曲線分別為black (黑鍵)和white (白鍵)，上部的曲線black (黑 鍵)的曲線，為這是因?yàn)殒I盤的白鍵比黑鍵長，當(dāng)用相同的力度去彈奏時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)間是不同的，那么得到的響度也不同。 如圖5所示，程序流程圖它分成2個(gè)部分，上部分為計(jì)算機(jī)程序的流程圖，首先啟 動(dòng)軟件，選擇硬件接口并按start使用此接口，這樣軟件將監(jiān)控此硬件接口，當(dāng)此接口有 按鍵信息時(shí)，計(jì)算機(jī)通信模塊就接收按鍵信息，交給計(jì)算模塊進(jìn)行計(jì)算，而計(jì)算模塊計(jì)算的 根據(jù)是用戶調(diào)整后的力度曲線，計(jì)算完成后，再把信息傳給計(jì)算機(jī)通信模塊，由它繼續(xù)傳遞 給單片機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)它還接收用戶輸入，進(jìn)行力度曲線的調(diào)節(jié)和文件保存等工作。下半部分 為單片機(jī)系統(tǒng)，首先連接好硬件(連接鍵盤，和計(jì)算機(jī)之間的接口連接線)，打開電源，啟動(dòng) 單片機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)按下鍵盤一個(gè)按鍵時(shí)，將由鍵盤按鍵時(shí)間采集模塊掃描到，并進(jìn)行計(jì)時(shí)及計(jì) 算，得到一個(gè)鍵值和一個(gè)轉(zhuǎn)換后的時(shí)間相關(guān)值，這組成一個(gè)按鍵信息，采集模塊將此信息傳 給單片機(jī)通信模塊，單片機(jī)通信模塊就將此按鍵信息傳遞到計(jì)算機(jī)通信模塊。同時(shí)單片機(jī) 通信模塊隨時(shí)接收從計(jì)算機(jī)通信模塊傳遞的發(fā)音信息，一旦接收到發(fā)音信息，立即傳給發(fā) 音模塊進(jìn)行發(fā)音。以上所述的具體實(shí)施方式
，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
而已，并不用于限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在 本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機(jī)子系統(tǒng)和PC子系統(tǒng)。所述單片機(jī)子系統(tǒng)，用于采樣使用者鍵盤按鍵時(shí)間信息，并將其發(fā)給PC機(jī)，同時(shí)接收PC機(jī)的命令進(jìn)行發(fā)音。所述PC子系統(tǒng)，用于接收所述單片機(jī)子系統(tǒng)的按鍵時(shí)間信息，將所述按鍵時(shí)間信息分析計(jì)算后發(fā)出指令給所述單片機(jī)子系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其特征在于所述PC 子系統(tǒng)包括通信模塊，用于接收單片機(jī)子系統(tǒng)的時(shí)間信息和發(fā)送發(fā)音命令給單片機(jī)子系統(tǒng)。 用戶界面模塊，用于通過使用輸入設(shè)備進(jìn)行力度曲線調(diào)節(jié)并儲(chǔ)存相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 計(jì)算模塊，將所述通信模塊輸入進(jìn)來的時(shí)間和用戶界面模塊的曲線進(jìn)行計(jì)算，并將得 到的結(jié)果再輸出給所述通信模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其特征在于，所述用 戶界面模塊中的輸入設(shè)備為鼠標(biāo)或者鍵盤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，其特征在于所述單 片機(jī)子系統(tǒng)包括采樣模塊，用于對電子琴鍵盤按鍵進(jìn)行采樣，并對采樣的時(shí)間進(jìn)行量化。 通信模塊，用于將所述采樣模塊得到量化后的時(shí)間信息發(fā)送給PC機(jī)，并接收PC機(jī)的發(fā) 音信息發(fā)送到發(fā)音模塊。發(fā)音模塊，用于將所述通信模塊接收到的發(fā)音信息轉(zhuǎn)化為聲音。
5.電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，應(yīng)用在單片機(jī)子系統(tǒng)和與之連接的PC子系 統(tǒng)中，其特征在于，包括獲取單片機(jī)子系統(tǒng)的按鍵時(shí)間信息，通過按鍵時(shí)間信息的時(shí)間和力度值組成力度曲線.一入 ，根據(jù)所述按鍵時(shí)間信息在PC子系統(tǒng)中進(jìn)行按鍵時(shí)間與發(fā)音音量的轉(zhuǎn)換。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，其特征在于，所述按 鍵時(shí)間信息通過掃描檢測按鍵狀態(tài)的方法得到時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的方法，其特征在于，所述按 鍵時(shí)間信息通過從其他鍵盤掃描模塊中讀取。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)和方法，應(yīng)用在單片機(jī)子系統(tǒng)和與之連接的PC子系統(tǒng)中，利用數(shù)字通信，將電子琴中采樣時(shí)間與發(fā)音音量的轉(zhuǎn)換在PC子系統(tǒng)中完成，在產(chǎn)品開發(fā)過程中，可以通過PC實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)力度響應(yīng)曲線，提高了發(fā)音音量的精確度和大大節(jié)約了修改時(shí)間成本。一種電子琴鍵盤力度曲線實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)包括單片機(jī)子系統(tǒng)和PC子系統(tǒng)，所述單片機(jī)子系統(tǒng)，用于采樣使用者鍵盤按鍵時(shí)間信息，并將其發(fā)給PC機(jī)，同時(shí)接收PC機(jī)的命令進(jìn)行發(fā)音。所述PC子系統(tǒng)，用于接收所述單片機(jī)子系統(tǒng)的按鍵時(shí)間信息，將所述按鍵時(shí)間信息分析計(jì)算后發(fā)出指令給所述單片機(jī)子系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/042GK101872611SQ20101019555
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者周峰, 陳國斌 申請人:吟飛科技(江蘇)有限公司