專(zhuān)利名稱：一種鋼琴錄音系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及錄音技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋼琴錄音系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鋼琴是樂(lè)器之王，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是微電腦的普遍應(yīng)用，使鋼琴在保持原有的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)外，更賦予它許多功能，從而滿足人們欣賞、練習(xí)、教學(xué)等多層面的需要。目前存在許多方法用于檢測(cè)一個(gè)琴鍵的運(yùn)動(dòng)和一個(gè)琴鍵的運(yùn)動(dòng)速度，也有一些其它的捕捉某種樂(lè)器鍵盤(pán)音符表現(xiàn)力數(shù)據(jù)的方法，這些方法是利用的機(jī)械開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種使用機(jī)械感應(yīng)的方法有許多明顯的不足之處，例如，感應(yīng)沒(méi)有變化，觸鍵后控制無(wú)法預(yù)知等。此外，這種類(lèi)型開(kāi)關(guān)會(huì)影響到演奏時(shí)琴鍵的手感，安裝也很費(fèi)時(shí)間，需要做非常復(fù)雜的縱向和橫向的調(diào)整。本發(fā)明正是為了解決機(jī)械開(kāi)關(guān)帶來(lái)的上述限制，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、成本低廉的鋼琴錄音系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本發(fā)明提供一種鋼琴錄音系統(tǒng)，該錄音系統(tǒng)通過(guò)安裝在原聲鋼琴鍵盤(pán)下面的光電感應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)和分辨不同的音符和音符的表現(xiàn)力數(shù)據(jù)，并將捕捉到的不同音符和音符表現(xiàn)力的數(shù)據(jù)的過(guò)程記錄下來(lái)存儲(chǔ)到USB連接的裝置中。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電感應(yīng)器安裝方便，成本低廉，適用于各種型號(hào)的鋼琴。為達(dá)上述目的，本發(fā)明采取如下方案:一種鋼琴錄音系統(tǒng)，該錄音系統(tǒng)包括主控制盒和感應(yīng)器導(dǎo)軌，主控制盒上設(shè)置有感應(yīng)器接口和USB接口，感應(yīng)器導(dǎo)軌通過(guò)一條帶狀線纜與主控制盒上的感應(yīng)器接口連接，其特征在于:感應(yīng)器導(dǎo)軌上安裝有4個(gè)PCB電路板，每一個(gè)PCB電路板上有22個(gè)光電感應(yīng)器，每一個(gè)PCB電路板之間通過(guò)伸縮性排線連接，每一個(gè)光電感應(yīng)器由正面朝上的I個(gè)發(fā)光二極管和I個(gè)光電晶體管構(gòu)成，每一個(gè)琴鍵下均安裝有一個(gè)光學(xué)感應(yīng)器，PCB電路板可在感應(yīng)器導(dǎo)軌上滑動(dòng)，并通過(guò)固定螺絲固定在感應(yīng)器導(dǎo)軌上；主控制盒通過(guò)USB接口與安裝有錄音軟件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，并將計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，主控制盒中包括有帶有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC功能的微處理，每一個(gè)從光電感應(yīng)器感應(yīng)到的輸出電壓數(shù)據(jù)都會(huì)通過(guò)感應(yīng)器接口傳輸?shù)轿⑻幚砩系哪M/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC上，通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換將光電感應(yīng)器的輸出電壓數(shù)字化，微處理通過(guò)不斷循環(huán)掃描安裝在感應(yīng)器導(dǎo)軌上的各個(gè)光電感應(yīng)器，獲取各個(gè)光電感應(yīng)器發(fā)出的輸出電壓數(shù)據(jù)。本發(fā)明為使用者提供了一種記錄精彩演奏的完美錄音工具。該系統(tǒng)借助高靈敏的光學(xué)感應(yīng)器，精確地捕捉彈奏過(guò)程，精準(zhǔn)錄制演奏的每一瞬間，琴鍵的速度、踏板的維持等，每一個(gè)細(xì)微動(dòng)作和變化。琴鍵的輕重回轉(zhuǎn)速度、踏瓣延音的精準(zhǔn)計(jì)量等，每一個(gè)細(xì)微的變化都一一載錄，如同鋼琴演奏家精彩絕倫的演奏即顯眼前。自動(dòng)轉(zhuǎn)換MIDI格式功能，更讓使用者隨心所欲保存在任何電腦或其他存儲(chǔ)器中。


圖1為本發(fā)明的鋼琴錄音系統(tǒng)中光學(xué)感應(yīng)器導(dǎo)軌安裝的示意圖；圖2為本發(fā)明的鋼琴錄音系統(tǒng)硬件連接示意圖；圖3為鋼琴錄音系統(tǒng)中使用的光電感應(yīng)器的輸出電壓示意圖；圖4為敲擊鋼琴琴鍵時(shí)光電感應(yīng)器的輸出電壓波峰示意圖；圖5為光電感應(yīng)器測(cè)量出的不同品牌的鋼琴琴鍵間距的測(cè)量數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式做進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1示出了本發(fā)明的鋼琴錄音系統(tǒng)中光學(xué)感應(yīng)器導(dǎo)軌安裝的示意圖，其中包括琴鍵101、光電感應(yīng)器102、PCB電路板103、感應(yīng)器導(dǎo)軌104、伸縮性排線105以及PCB電路板固定螺絲106。該系統(tǒng)使用光電感應(yīng)器，可以捕捉音樂(lè)數(shù)據(jù)里包涵的琴鍵的移動(dòng)和移動(dòng)速度的數(shù)據(jù)。鋼琴鍵盤(pán)的每一個(gè)琴鍵下均安裝有光學(xué)感應(yīng)器，一個(gè)光電感應(yīng)器對(duì)應(yīng)一個(gè)琴鍵，光學(xué)感應(yīng)器是由包含有一個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)光電晶體管組成的電子部件，通過(guò)光感應(yīng)器感應(yīng)看不見(jiàn)的LED光，發(fā)射的光線遇到琴鍵底部表面時(shí)反射回來(lái)，這個(gè)反射回來(lái)的光線會(huì)被檢測(cè)至IJ，并將成比例的光線轉(zhuǎn)化為光電晶體管輸出的電壓，通過(guò)光電晶體管輸出的電壓的大小來(lái)表現(xiàn)出光感應(yīng)器和琴鍵底部之間的距離。光電感應(yīng)器102被安裝在PCB電路板103上，每一個(gè)PCB電路板103上有22個(gè)光電感應(yīng)器102。每一個(gè)光電感應(yīng)器由正面朝上的I個(gè)發(fā)光二極管和I個(gè)光電晶體管構(gòu)成。含有22個(gè)光電感應(yīng)器102的PCB電路板103被安裝在感應(yīng)器導(dǎo)軌104里，由于不同的鋼琴鍵盤(pán)不同，琴鍵之間的距離也不一樣，所以通過(guò)橫向調(diào)節(jié)PCB電路板103的位置，可以方便橫向調(diào)整光電感應(yīng)器102的位置。普通鋼琴的鍵盤(pán)是由黑色鍵和白色鍵共計(jì)88個(gè)鍵所組成(少數(shù)鋼琴只有85個(gè)鍵)，其中黑鍵36個(gè)，白鍵52個(gè)，感應(yīng)器導(dǎo)軌104由4個(gè)PCB電路板103構(gòu)成，保證了鋼琴鍵盤(pán)的每一個(gè)琴鍵下均安裝有光學(xué)感應(yīng)器。感應(yīng)器導(dǎo)軌104設(shè)計(jì)為長(zhǎng)1230mm的鋁制導(dǎo)軌，PCB電路板103可以在導(dǎo)軌內(nèi)進(jìn)行橫向移動(dòng)，確定好位置后可以通過(guò)固定螺絲106來(lái)將PCB電路板103固定。每一塊PCB電路板103之間由伸縮性排線105連接，這樣每一塊PCB電路板103都可以實(shí)現(xiàn)單獨(dú)移動(dòng)，以達(dá)到調(diào)節(jié)對(duì)齊光電感應(yīng)器的目的。圖2示出了本發(fā)明的鋼琴錄音系統(tǒng)硬件連接示意圖，其中包括感應(yīng)器接口 201、連接感應(yīng)器導(dǎo)軌202、主控制盒203以及連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的USB接口 205。該錄音系統(tǒng)包括主控制盒203、圖1中所示的感應(yīng)器導(dǎo)軌104，其中主控制盒203上設(shè)置有感應(yīng)器接口 201，感應(yīng)器導(dǎo)軌104通過(guò)一條帶狀線纜與主控制盒203上的感應(yīng)器接口 201連接。主控制盒203中包括有帶有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC功能的微處理芯片(未示出)，每一個(gè)從光電感應(yīng)器102感應(yīng)到的輸出電壓數(shù)據(jù)都會(huì)通過(guò)感應(yīng)器接口 201傳輸?shù)轿⑻幚硇酒系哪M/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC上，通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換將光電感應(yīng)器102的輸出電壓數(shù)字化，再與閾值級(jí)別進(jìn)行對(duì)比，這樣一個(gè)琴鍵運(yùn)動(dòng)的完整過(guò)程，包括琴鍵的表現(xiàn)力是都可以被檢測(cè)出來(lái)的，琴鍵按下以及琴鍵按下抬起時(shí)輸出電壓的變化趨勢(shì)如圖3所示。微處理通過(guò)不斷循環(huán)掃描安裝在感應(yīng)器導(dǎo)軌104上的各個(gè)光電感應(yīng)器102，獲取各個(gè)光電感應(yīng)器102發(fā)出的輸出電壓數(shù)據(jù)，這樣就可以測(cè)量出各個(gè)琴鍵的電壓值。如果已知琴鍵的運(yùn)動(dòng)速率，那么這個(gè)琴鍵的音量就可以通過(guò)聲音引擎來(lái)進(jìn)行控制，同樣，我們也可以控制音調(diào)的其它一些特性，如鋼琴的起音、音色等等。主控制盒203中的微處理通過(guò)USB接口 205將獲取的各個(gè)琴鍵的電壓值數(shù)據(jù)發(fā)送給安裝有錄音軟件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)完成對(duì)數(shù)據(jù)的分析存儲(chǔ)，該系統(tǒng)使用兼容的樂(lè)器數(shù)字接口 MIDI，計(jì)算機(jī)中輸出和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)是以MIDI信號(hào)編碼，再作進(jìn)一步的處理。通過(guò)計(jì)算系中安裝的錄音軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)感應(yīng)器導(dǎo)軌202的初始化設(shè)置和檢測(cè)。該軟件系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)捕捉音符和音符表現(xiàn)力的數(shù)據(jù)，并加以調(diào)整。該軟件系統(tǒng)第一步運(yùn)行調(diào)節(jié)功能，確定每一個(gè)琴鍵不彈和彈奏時(shí)的總體位置，并加以計(jì)算，得出的結(jié)果就是每一個(gè)琴鍵第一級(jí)和第二級(jí)的閾值，再用這個(gè)值進(jìn)行計(jì)算。這些獨(dú)立生成的閾值可以讓系統(tǒng)捕捉到音樂(lè)全音域的效果，包括顫音、斷音、連奏及最輕的演奏效果等。接下來(lái)主要介紹通過(guò)該軟件系統(tǒng)進(jìn)行琴鍵校準(zhǔn)、自動(dòng)左右對(duì)齊檢查以及琴鍵測(cè)試。首先使用USB線將主控制盒203與計(jì)算機(jī)連接，并連接感應(yīng)器導(dǎo)軌202和主控制盒203，在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行感應(yīng)器導(dǎo)軌(LXR)設(shè)定，會(huì)出現(xiàn)如下提示信息:-LXR j吏用者設(shè)置一1.04版本-LXR的連梓已打開(kāi)-LXR Pi車(chē)梓-LXR 版本一 1.03 編碼(SN) 00000000在感應(yīng)器導(dǎo)軌LXR連接成功后，會(huì)出現(xiàn)如下菜單:1.顯示感應(yīng)器導(dǎo)軌信息2.柃準(zhǔn)琴鍵3.設(shè)定力度曲線圖4.測(cè)試全部琴鍵5.紀(jì)錄琴鍵移動(dòng)6.監(jiān)控琴鍵倌7.注冊(cè)服務(wù)需要說(shuō)明的是，在校準(zhǔn)過(guò)程中，每個(gè)鍵都是按照相同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)測(cè)試和測(cè)量琴鍵的移動(dòng)距離，校準(zhǔn)也同時(shí)驗(yàn)證的感應(yīng)板和軌道是否正確對(duì)齊，為了確保校準(zhǔn)的準(zhǔn)確性校準(zhǔn)應(yīng)在比較黑暗的房間或沒(méi)有直接的光線情況下進(jìn)行。按數(shù)字鍵“2”啟動(dòng)“校準(zhǔn)琴鍵”，此時(shí)，會(huì)出現(xiàn)如下提示信息:灃意:鋼琴的房間早.，光源是否為肓射燈光？1.Yes (是)2.No (否)按下數(shù)字鍵“I”或者“2”確認(rèn)是否處于直射的光源環(huán)境中，接下來(lái)將會(huì)出現(xiàn)如下提示信息:[H在校準(zhǔn)出廠的琴鍵位置，請(qǐng)等候
琴鍵移動(dòng)柃準(zhǔn)請(qǐng)按第一個(gè)琴鍵操作員從左I到右88依次按下各個(gè)琴鍵，每次只能按一個(gè)鍵，并且按下后需要將琴鍵保持在較低的位置，直到聽(tīng)到從計(jì)算機(jī)中傳出一陣“短嗶聲”。系統(tǒng)會(huì)顯示出每個(gè)琴鍵上的校準(zhǔn)鍵深度(以μ m為單位)和重影水平有關(guān)的內(nèi)容信息。典型琴鍵的深度應(yīng)在5000-10000 μ m之間，例如如下顯示的信息:>梓等的第一琴鍵深度為06573 u m重影水平L00000R00304琴鍵已完成校準(zhǔn)請(qǐng)按第二個(gè)琴鍵如此類(lèi)推，完成對(duì)88個(gè)琴鍵的校準(zhǔn)。在校準(zhǔn)完最后一段琴鍵后(每22個(gè)琴鍵為一段)，便會(huì)顯示左右對(duì)準(zhǔn)的百分比和圖表等對(duì)齊信息。如果沒(méi)有正確對(duì)齊，電腦將會(huì)顯示一個(gè)警告及發(fā)出聲音。例如，當(dāng)所有的PCB電路板103正確對(duì)齊時(shí)，顯示如下信息:第I鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:....* I……(~4%)第2鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:……*……(0%)第3鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:……*……(0%)第4鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:……*……(2%)如果最左邊的電路板太往左面，信息顯示:第I鍵盤(pán)段的對(duì)稱性I……(~56%)第I塊的感應(yīng)板(從第I到第22琴鍵)沒(méi)有IH確對(duì)齊，應(yīng)該向右移動(dòng)第2鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:...*..1……(~36%)第3鍵盤(pán)段的對(duì)稱性:....*.I……(~19%)第4鍵盤(pán)段的對(duì)稱性I……(~4%)如想測(cè)試所有按鍵感應(yīng)器是否正常運(yùn)作，先啟動(dòng)LXR的設(shè)置，然后按數(shù)字鍵“4”(測(cè)試所有鍵)。然后按下每個(gè)鍵至少一次(如果按鍵時(shí)被檢測(cè)到，會(huì)顯示到琴鍵號(hào)碼和檢測(cè)到的力度)。如所有的鍵都通過(guò)測(cè)試，顯示信息:所有琴鍵通討測(cè)試OK，測(cè)試通i寸。測(cè)試進(jìn)行中，系統(tǒng)會(huì)測(cè)量光電感應(yīng)器和琴鍵的相對(duì)移動(dòng)位置。如果光電感應(yīng)器電路板沒(méi)有正確對(duì)齊的(左右超過(guò)2毫米)，系統(tǒng)會(huì)顯示校準(zhǔn)后的修正信息，例如，顯示如下信息:第3塊感應(yīng)板(45-66鍵)沒(méi)有對(duì)齊，應(yīng)該向左移動(dòng)。表示需要將第3個(gè)光電感應(yīng)器電路板松動(dòng)，并往左移約2mm。如果出現(xiàn)此提示，需要重新運(yùn)行校準(zhǔn)。

圖4示出了敲擊鋼琴琴鍵時(shí)光電感應(yīng)器的輸出電壓波峰示意圖。通過(guò)測(cè)量經(jīng)過(guò)第一和第二個(gè)閾值級(jí)別之間的時(shí)間，可以計(jì)算出琴鍵的移動(dòng)速度。當(dāng)琴鍵按下時(shí)選擇兩個(gè)閾值級(jí)別來(lái)測(cè)量上升電壓，我們選擇這兩個(gè)閾值級(jí)別大約為琴鍵運(yùn)動(dòng)的50%和75%。琴鍵運(yùn)動(dòng)時(shí)，使用這兩個(gè)閾值可以選擇琴鍵運(yùn)動(dòng)中的有效部分。50%和75%的琴鍵運(yùn)動(dòng)這兩者閾值發(fā)生時(shí)，琴鍵通過(guò)不斷下壓來(lái)產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)出幾乎要達(dá)到它的最大速度的值。從圖4中可以看出，可以檢測(cè)出琴鍵擊打時(shí)間、琴鍵復(fù)位時(shí)間。一套閾值電壓使用在所有琴鍵上，如果需要，每一個(gè)琴鍵還可以有它自己?jiǎn)为?dú)的閾值。琴鍵范圍值可以在工廠進(jìn)行設(shè)置或通過(guò)自動(dòng)校準(zhǔn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此，這個(gè)值可以被存儲(chǔ)到微處理芯片中用作進(jìn)一步修改。圖5示出了不同品牌的鋼琴琴鍵間距的測(cè)量數(shù)據(jù)，在不同品牌的鋼琴使用該錄音系統(tǒng)時(shí)，可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行參數(shù)的調(diào)整。本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于上述的實(shí)施例，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變形而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。倘若這些改動(dòng)和變形屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍內(nèi)，則本發(fā)明的意圖也包含這些改動(dòng)和變形在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼琴錄音系統(tǒng)，該錄音系統(tǒng)包括主控制盒和感應(yīng)器導(dǎo)軌，主控制盒上設(shè)置有感應(yīng)器接口和USB接口，感應(yīng)器導(dǎo)軌通過(guò)一條帶狀線纜與主控制盒上的感應(yīng)器接口連接，其特征在于: 感應(yīng)器導(dǎo)軌上安裝有4個(gè)PCB電路板，每一個(gè)PCB電路板上有22個(gè)光電感應(yīng)器，每一個(gè)PCB電路板之間通過(guò)伸縮性排線連接，每一個(gè)光電感應(yīng)器由正面朝上的I個(gè)發(fā)光二極管和I個(gè)光電晶體管構(gòu)成，每一個(gè)琴鍵下均安裝有一個(gè)光學(xué)感應(yīng)器，PCB電路板可在感應(yīng)器導(dǎo)軌上滑動(dòng)，并通過(guò)固定螺絲固定在感應(yīng)器導(dǎo)軌上； 主控制盒通過(guò)USB接口與安裝有錄音軟件系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)連接，并將計(jì)算機(jī)輸出數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的鋼琴錄音系統(tǒng)，其特征在于: 主控制盒中包括有帶有模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC功能的微處理，每一個(gè)從光電感應(yīng)器感應(yīng)到的輸出電壓數(shù)據(jù)都會(huì)通過(guò)感應(yīng)器接口傳輸?shù)轿⑻幚砩系哪M/數(shù)字轉(zhuǎn)換ADC上，通過(guò)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換將光電感應(yīng)器的輸出電壓數(shù)字化，微處理通過(guò)不斷循環(huán)掃描安裝在感應(yīng)器導(dǎo)軌上的各個(gè)光電感應(yīng)器，獲取各個(gè)光電感應(yīng)器發(fā)出的輸出電壓數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋼琴錄音系統(tǒng)。該錄音系統(tǒng)主控制盒和感應(yīng)器導(dǎo)軌，主控制盒上設(shè)置有感應(yīng)器接口和USB接口，感應(yīng)器導(dǎo)軌通過(guò)一條帶狀線纜與主控制盒上的感應(yīng)器接口連接。該錄音系統(tǒng)通過(guò)安裝在原聲鋼琴鍵盤(pán)下面的光電感應(yīng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)和分辨不同的音符和音符的表現(xiàn)力數(shù)據(jù)，并將捕捉到的不同音符和音符表現(xiàn)力的數(shù)據(jù)的過(guò)程記錄下來(lái)存儲(chǔ)到USB連接的裝置中。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，光電感應(yīng)器安裝方便，成本低廉，適用于各種型號(hào)的鋼琴。
文檔編號(hào)G11C7/16GK103093803SQ20131001692
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月17日
發(fā)明者吳天延 申請(qǐng)人:宜昌金寶樂(lè)器制造有限公司