CN101350192B - 混合管乐器和并入其中的电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种混合管乐器和并入其中的电系统。该混合管乐器(10)是降E中音萨克斯管(10A)和电子系统(10B)的组合物，以使得演奏者能够选择性地通过声学乐音和电子乐音演奏曲调；虽然各种部件和附件被组装到降E中音萨克斯管(10A)中，喇叭口支架(80)使得可以支撑电子系统(10B)的控制单元(70)，而不使降E中音萨克斯管损坏并且不会对管状乐器本体(10C)的声学特性产生不期望有的影响。

Description

混合管乐器和并入其中的电系统

技术领域

本发明涉及一种管乐器，并且更具体地，涉及一种可选择性地产生电子乐音和声学乐音的混合管乐器和并入其中的电系统。

背景技术

混合管乐器的典型实例在已公开的日本专利申请No.2005-316417中公开。现有技术的混合管乐器具有像标准萨克斯管的外观并包括管体、音键机构、音键传感系统、声学吹嘴、电子吹嘴、控制器和音响系统。唇部传感器、进气传感器(wind sensor)和运舌传感器(tonguing sensor)设置在电子吹嘴内。

当使用者希望通过声学乐音演奏曲调时，声学吹嘴被安装到管体上。当使用者向声学吹嘴内吹气时，空气柱(air column)振动，用于产生声学乐音，并且使用者在音键机构上用手指演奏，用于改变声学乐音的音高。

在另一方面，电子吹嘴、音键传感系统、控制器和音响系统用于通过电子乐音演奏。当使用者希望通过电子乐音演奏曲调时，声学吹嘴被电子吹嘴替换。当使用者向电子吹嘴吹气时，传感器产生代表演奏者如何改变呼吸、唇部和舌头的电信号，并且音键传感系统产生代表当前音键位置的电信号。电信号被提供给乐音发生系统，并且乐音发生系统和音响系统基于电信号上携带的演奏数据段产生电子乐音。

虽然控制器在图中示出，但是该已公开的日本专利申请对控制器如何被管体支撑没有记载。事实上，音键机构被设置在管体的外表面上，并且通过复杂的联动装置(linkwork)——即音键、键棒(key rod)、键杆(key post)等的组合——实现。由于联动装置的组成部分在管体的外表面高密度的集成，所以并不容易将控制器连接到管体的外表面而不对联动装置的功能产生任何阻碍。

发明内容

本发明的一个重要的目的是提供一种混合管乐器，该混合管乐器的控制器被连接到乐器本体而对其它组成部分没有任何不期望有的影响。

本发明还有一个重要的目的是提供一种电系统，其被并入在混合管乐器中。

本发明的发明者设想了这种需求，并确定了需要通过控制器被安装到的某一部分来实现的以下条件：

1、安装到该某一部分的控制器不阻碍演奏者在音键机构做手指动作。

2、该某一部分足够刚性以支撑控制器，而不对声学管乐器的声学特性产生严重影响。

3、该某一部分允许演奏者将已装备有控制器的管乐器稳固地放在桌子上。

本发明的发明者调查了管乐器的附件和乐器本体的各部分以了解它们是否具有上述条件，并且发现喇叭口支架最为适合。

为了实现该目的，本发明提出将控制器安装到声乐管乐器的喇叭口支架。

根据本发明的一个方面，提供了一种混合乐器，用于选择性地产生声学乐音和电学乐音，并且该混合乐器包括：管状乐器本体，限定了在其中的空气振动柱并且具有喇叭口，当演奏者引起空气振动柱的振动时，空气振动柱的振动通过该喇叭口传播到管状乐器本体之外，作为声学乐音；进气件，连接至管状乐器本体并被演奏者吹气；一排操纵器，设置在管状乐器本体上并且被演奏者选择性地操纵，用于指定声学乐音和电学乐音二者的属性；喇叭口支架，连接在喇叭口和管状乐器本体的另一部分之间；以及电系统，包括监视操纵器的运动以及进入进气件的吹气用于产生演奏数据段的传感器，和被该传感器支撑的控制单元，用于产生代表电学乐音的属性和其它属性的电信号。

根据本发明的另一方面，提供了一种电系统，用于将声学管乐器改进成混合乐器，该声学管乐器包括具有用喇叭口支架加固的喇叭口的管状乐器本体、进气件和一排操纵器，并且该电系统包括：传感器，监视操纵器的运动以及进入进气件的吹气，用于产生演奏数据段；以及控制单元，通过喇叭口支架被管状乐器本体支撑并且连接到传感器，用于产生代表通过操纵器指定的电学乐音的属性和电学乐音的其它属性的电信号。

附图说明

混合管乐器和电系统的特征和优势将结合附图通过以下描述更为清晰，其中，

图1是示出形成本发明混合乐器的一部分的降E中音萨克斯管的结构的左侧视图，

图2是示出该降E中音萨克斯管的结构的后视图，

图3是示出该降E中音萨克斯管的结构的前视图，

图4是示出该降E中音萨克斯管的结构的右侧视图，

图5是示出形成混合乐器的一部分的声学吹嘴和电子吹嘴的右侧视图，

图6是示出混合乐器的电子系统的系统配置的框图，

图7是示出为混合乐器的音键设置的接触传感器的示意图，

图8是示出喇叭口支架和连接板的平面图，

图9是示出容纳混合乐器的箱子的透视示意图，以及

图10是示出本发明的另一混合乐器的结构的左侧视图。

具体实施方式

混合乐器被用于选择性地通过声学乐音和电学乐音演奏曲调。混合乐器包括管状乐器本体、进气件(wind inlet piece)、一排操纵器、喇叭口支架和电系统。管状乐器本体、进气件、操纵器排和喇叭口支架可形成声学管乐器。在这种情况下，制造者在发送给使用者之前组装声学管乐器和电系统。不然则仅将电系统发送给使用者，并且使用者将电系统与他们自己的声学管乐器组装。

管状乐器本体限定了在其中的空气振动柱(vibratory column of air)并且具有喇叭口。当演奏者引起空气柱振动时，空气振动柱的振动通过该喇叭口传播到管状乐器本体之外，并且该振动被识别为声学乐音。

进气件连接至管状乐器本体并且演奏者向进气件吹气以便引起空气柱振动。所述一排操纵器设置在管状乐器本体上，并且这些操纵器被演奏者选择性地操纵，用于指定声学乐音的属性。当演奏者通过电学乐音演奏曲调时，吹气不引起空气柱的振动。喇叭口支架连接在喇叭口和管状乐器本体的另一部分之间，并且增强管状乐器本体的刚度。

电系统包括传感器和控制单元。传感器监视操纵器的运动以及进入进气件的吹气。电信号从传感器输出，并且代表演奏数据段。演奏数据段表达了电学乐音的属性和电学乐音的其它属性。在这种情况下，乐音的属性是电学乐音的音高，并且响度和电学乐音持续的时间段是其它属性的例子。但是，将要确定的属性依赖于电学乐音如何产生。

控制单元通过喇叭口支架被管状乐器本体支撑。喇叭口是刚性的，以使得控制单元在管状乐器本体上是稳固的。此外，喇叭口支架保持控制单元与管状乐器本体的表面间隔开。因此，控制单元不对声学乐音产生任何不期望有的影响。

控制单元连接至传感器，以使得电信号在控制单元中被处理。控制单元产生代表电学乐音的属性和其它属性的电信号。电学乐音基于电信号被产生。

从以上描述可以理解的是，控制单元通过喇叭口支架被管状乐器本体稳固地支撑，而不对声学乐音产生任何不期望有的影响。

在以下描述中，术语“上”、“下”、“右”和“左”由吹奏混合乐器的演奏者确定。当演奏者在混合乐器上演奏曲调时，混合乐器的“后”部比混合乐器的“前”部离演奏者更近。

第一实施例

降E中音萨克斯管(Alto Saxophone)的结构

参考附图的图1至4，体现本发明的混合管乐器10主要包括声学管乐器10A和电子系统10B。演奏者吹奏声学管乐器10A，并且通过限定在声学管乐器10A中的空气柱的振动产生声学乐音。电子系统10B与声学管乐器10A组合。当演奏者在组合有电子系统10B的声学管乐器10A上演奏曲调时，电子乐音通过电子系统10B产生，而没有任何声学乐音。因此，演奏者可以在混合管乐器10上选择性地通过声学乐音和电子乐音演奏曲调。在这种情况下，降E中音萨克斯管被用作声学管乐器10A。

当演奏者在混合管乐器上演奏曲调时，他或她用他或她的手握住混合管乐器。电子系统10B的主要部分安装到声学管乐器10A，以使得演奏者在演奏过程中能够自由地扭动和倾斜他或她的身体。声学管乐器10A具有刚性的加固组成部分，并且电子系统10B的沉重的系统部分被安装到该刚性的加固组成部分。因此，不可能损坏声学管乐器10A。

声学管乐器10A包括管状乐器本体10C、音键机构10D、附件(accessorypart)10E和在图5中示出的声学吹嘴60。声学吹嘴60被安装到管状乐器本体10C的一端，并且被演奏者的嘴含住用于吹气。音键机构10D被安装到管状乐器本体10C的外表面上。空气振动柱被限定在管状乐器本体10C中，并且演奏者通过音键机构10D改变空气振动柱的长度，从而改变声学乐音的音高。

管状乐器本体10C可分解为喇叭口20、弓形部(bow)30、主体40和颈状部50，并且喇叭口20、弓形部30、主体40和颈状部50由合金制成。主体40对应于标准降E中音萨克斯管的第二管(second tube)。弓形部30被弯曲以具有类似字母U的构造。喇叭口20连接至弓形部30的一端，并且向上张开。主体40在其一端连接至弓形部的另一端，并且在其另一端连接至颈状部50的连接部51。由此，管状乐器本体10C具有大体为字母J形的构造。声学吹嘴60被安装到颈状部50的另一端部。

多个音孔在喇叭口20、弓形部30、主体40和颈状部50中形成，并且音孔管(tone hole chimney)从限定出音孔的周边处凸伸。虚线L1在图1中指示出音孔的位置，并且多个音孔管用标号“CM”标记。虚线L1和参考标记CM从其它图中移除以便使得示图不那么复杂。音孔通过音键机构10D选择性地打开和关闭，并且演奏者通过音键机构10D改变空气振动柱的长度。

音键机构10D与标准降E中音萨克斯管的音键机构类似，以使得演奏者以与标准降E中音萨克斯管上的手指动作类似的方式用手指按动音键机构10D。音键机构10D包括诸如高F音键40c和平键(table key)40x这样的用于左手的音键以及诸如D音键40b这样的用于右手的音键、用于左手音键的接触片43a至43e、用于左手音键的杆44a至44e、用于右手音键的接触片43f至43h和用于右手音键的杆44f至44l。接触片43a至43h以及杆44a至44l按照降E中音萨克斯管的标准指法规则分配给拇指和其余手指。高F#音键40a至D音键40b以及平键40x设置在主体40上，并且低C音键30a和低C#音键30b设置在弓形部30上。低B音键20a和低Bb音键20b设置在喇叭口20上。

演奏者通过接触片43a至43e、杆44a至44e和44l选择性地打开和关闭用于左手的音键，并且通过接触片43f至43h、杆44f至44l选择性地打开和关闭用于右手的音键。例如，针对高F#音键40a按下和松开杆44i，并且高F音键40c通过杆44c被驱动，以打开和关闭音孔。类似地，接触片43h被直接连接至D音键40b，以使得演奏者按下和松开接触片43h，以便用D音键40b打开和关闭音孔。平键40x直接用左手小指按下和松开，并且位于分配给左手的区域中最低的位置处。

音键机构10D进一步包括诸如22b、32a、42a、42c、45c和45d这样的臂以及诸如21b、31a、41c和41a这样的键棒。臂和棒设置在杆44a至44l和音键之间，并且施加在杆44a至44l上的扭矩通过臂和键棒传递到相关的音键上。

由此，即使音键远离杆44a至44l，演奏者也可以借助这些臂和棒用音键打开和关闭音孔。例如，臂42a连接至高F#音键40a，并且键棒41a连接在臂42a和杆44i之间。当演奏者在杆44i上施加扭矩时，扭矩通过键棒41a和臂42a传递到高F#音键40a，并且高F#被驱动旋转。由此，音孔借助杆44i用高F#音键40a打开和关闭。类似地，臂42c连接至高F音键40，并且键棒41c在臂42c和杆44c之间连接。当演奏者按下杆44c时，扭矩通过键棒41c和臂42c从杆44c传递到高F音键40a，并且高F音键40a被驱动旋转。由此，借助杆44c用高F音键40a打开和关闭音孔。

低C音键30a被连接至臂32a，该臂32a又被连接至键棒31a。低Bb音键20b被连接至臂22b，该臂22b又被连接至键棒21b。扭矩通过臂和键棒从其它杆传递到相关联的音键。然而，音键机构10D的设置与标准降E中音萨克斯管的类似。因此，为了简洁，在此之后不再进一步描述。

如图5所示，声学吹嘴60形成有空气通道60a，并且该声学吹嘴60被安装到颈状部50，其方式是使得空气通道60a连接至管状乐器本体10C中的空气通道。声学吹嘴60包括簧片60b，并且簧片60b向空气通道60a暴露。当演奏者在混合管乐器10上通过声学乐音演奏曲调时，他或她将声学吹嘴60放到他或她的嘴中，并且向空气通道60a吹气。然后，簧片60b振动，并且簧片60b的振动传播到空气柱。由此，演奏者用连接到声学吹嘴60的簧片60b引起空气柱的振动。

拇指托靠部(thumb rest)48a、带钩(strap hook)48b、指钩48c、吹嘴塞(mouthpiece cork)52、喇叭口支架80、束圈(ligature)(未示出)、音键护栏(key guard)23和33a(见图2、3和4)以及线缆护栏(cable guard)47被分类到附件10E中。如之前所述，演奏者在演奏中用他或她的拇指和其余手指按下和松开接触片43a至43h以及杆44a至44l。然而，演奏者不总是用所有的拇指和其余手指在接触片和杆上施加力。为了使拇指得到休息，拇指托靠部48a被设置在用于左手拇指的杆44a至44c的后面。另一方面，在接触片43f和43g的后面指钩48c被设置为用于右手拇指的。

带钩48b形成在主体40的后部中。当演奏者在混合管乐器10上演奏曲调时，演奏者戴上带子(未示出)，并将带钩48b钩在带子上。由此，混合管乐器10通过带子挂在演奏者的颈部。

吹嘴塞52使得声学吹嘴60密封地连接至颈状部50。簧片60b通过束圈(未示出)被安装到声学吹嘴60。

喇叭口支架80是坚固的组成部分，并且能够安全地支撑沉重的部分而它不被损坏。事实上，喇叭口支架80比管状乐器本体10C的表面部分更不容易被损坏。尽管管状乐器本体10C从主体40弯曲到喇叭口20，主体40具有某个部分，该部分的中心轴线基本上平行于喇叭口20的相应部分。喇叭口支架80在其一端连接至主体40的该部分，而在其另一端连接至喇叭口20的相应部分，并且加固管状本体10C。此外，喇叭口支架80适于调节管状乐器本体10C的声学特性，诸如混响(reverberation)和长音范围。由于喇叭口支架80在主体40和喇叭口20之间的空间延伸，演奏者的拇指和其余手指不会进入喇叭口支架80周围的空间。

由于音键机构10D向环境暴露，演奏者感觉音键机构10D容易被意外地损坏。此外，当演奏者将他们的混合管乐器10放在桌子上时，音键、接触片和杆使得混合管乐器在桌子上不稳固。为了在桌子上稳固地支撑混合管乐器10，音键护栏23和33a被设置作为附件10E。音键护栏23和33a被连接到喇叭口20。音键护栏23与低Bb音键20b和低B音键20a相关联地设置，防止这些音键20a和20b被不期望地损坏。音键护栏33a与低C音键30a相关联地设置，防止音键30a被损坏。

当演奏者将混合管乐器10放在桌子TL上时(见图3)，他或她将音键护栏23和33a与桌子TL接触，并且音键护栏23和33a使得混合管乐器10稳固地放在在桌子上而没有损坏。在这种情况下，音键护栏23和33a在桌子TL上保持喇叭口支架80并且从而保持控制单元70。

如将在之后详细描述，电子系统10B的控制单元70被固定到喇叭口支架80，并且占据喇叭口支架80周围的空间。因此，控制单元70不阻碍演奏者触碰接触片43a至43h和杆44a至44l，并且演奏者可以将混合管乐器10——其音键被音键护栏保护——放在桌子上，而不将控制单元70从喇叭口支架80上分离。

具体地说，控制单元70占据用左手小指按下的平键40x和用于右手拇指的指钩48c之间的部分空间。当演奏者在声学管乐器10上演奏曲调时，演奏者保持左手在右手上方。用于左手音键的接触片43a至43e和杆44a至44e与用于右手音键的接触片43f至43h和杆44f至44l沿平行于管状乐器本体10C的纵向方向——即上下方向——间隔开，并且用于左手的拇指托靠部48a和用于右手的指钩48c分别被制备在用于左手的接触片43a至43e和杆44a至44e旁边的空间以及用于右手的接触片43f至43h和杆44f至44l旁边的空间中。在这种设置中，用于左手小指的杆44e是用于左手音键的接触片43a至43e和杆44a至44e中最低的，并且用于右手音键的接触片43f至43h和杆44f至44l被设置在与喇叭口支架80相反侧的管状乐器本体10C的表面上。指钩48c被设置在与喇叭口支架80相同的一侧上。这样，演奏者的手指和拇指不会进入用于左手小指的平键40x和用于右手拇指的指钩48c之间的空间。由此，平键40x和指钩48c之间的空间适合用于控制单元70。

线缆护栏47是管状的，并且由诸如铝或铝合金这样的轻金属制成。线缆护栏47从颈状部50和主体40之间的界限延伸到控制单元70的附近，并且通过如图2所示的联结件47c和47d贴附至管状乐器本体10C。虽然音键机构10D的组成部分高密度地设置在主体40的上部周围的空间中，但是在用于左手的拇指托靠部48a和键棒41a之间有窄空间并且靠近键棒，该窄空间分配给线缆护栏47。

下游线缆(未示出)被装在线缆护栏47中，以使得演奏者的手指在演奏过程中不被卡在下游线缆中。换句话说，演奏者不会意外地使下游线缆与上游线缆61断开。

线缆护栏47的上端具有连接部47a并且在其下端具有另一连接部47b。连接部47a连接至下游线缆(未示出)，并且下游线缆通过线缆护栏47的内部空间从连接部47a传递到连接部47b。

电子系统10B的系统配置

控制单元70、线缆61和连接部61a、47a和47b形成电子系统10B的组成部分。电子系统10B进一步包括电子吹嘴65，柔性电路板46和传感器62a、62b、62c、46a、46b、46c、46d，...和46n。电子吹嘴65如图5所示，并且传感器62a至62c和46a至46n如图6所示。

电子吹嘴65可用声学吹嘴60代替。当演奏者希望通过电子乐音演奏曲调时，他或她使声学吹嘴60从吹嘴塞52分离，并通过吹嘴塞52将电子吹嘴65连接至颈状部50。

电子吹嘴65包括具有与声学吹嘴60类似的构造的吹嘴本体65a。吹嘴本体65a形成有空气通道65b，并且空气通道65b向吹嘴本体65a的下表面敞开。也就是说，空气通道65b不能被连接至在管状乐器本体10C中空气振动柱。孔口板(orifice plate)65c被吹嘴本体65a可旋转地支撑，并且穿过空气通道65b。孔口板65c形成有可变孔口，并且该可变孔口阻断空气通道65b。可变孔口在空气通道65b中的面积取决于孔口板65c的角位置以使得演奏者通过旋转孔口板65c将反压力(backpressure)调整到对他或她最有利的值。

传感器62a、62b和62c分别被称为“进气传感器”、“运舌传感器”和“唇部传感器”。进气传感器62a被设置在空气通道65b中，并且将呼吸的压力转换成检测信号S1。

运舌传感器62b通过光电耦合器(photo-coupler)实现，并且被设置在空气通道65b的进气开口的附近，以便朝向进气开口照射光束。当演奏者在演奏期间伸出他或她的舌头时，舌尖与吹嘴本体65a的端面接触，并且使得反射量改变。由此，运舌传感器62b将舌头的凸伸转换成检测信号S2。

唇部传感器62c被设置在吹嘴本体65a的下表面，在空气通道65b的进气开口的附近。当演奏者吹气时，他或她将电子吹嘴65放入口中，并且用唇部压住电子吹嘴65。唇部传感器62c将由唇部施加的压力转换成检测信号S3。由此，检测信号S1至S3代表表达呼吸压力、舌头位置和唇部状态的演奏数据段。

检测信号S1、S2、S3通过上游线缆61从进气传感器62a、运舌传感器62b和唇部传感器62c传送。上游线缆61在连接部61a处终止，并且连接部61a与连接部47a接合和断开。当演奏者使连接部61a与连接部47a结合时，进气传感器62a、运舌传感器62b和唇部传感器62c通过上游线缆61、连接部61a和47a以及下游线缆(未示出)电连接至连接部47b。当演奏者使电子吹嘴65从管状乐器本体10C分离时，他或她通过使连接部61a从连接部47a断开而使上游线缆61与下游线缆脱离连接。由此，演奏者能够容易地将电子吹嘴65替换成声学吹嘴60，反之亦然。

传感器46a至46n被称为“接触传感器”，并且分别被设置用于音键机构10D的可移动部分10Da，诸如接触片43a至43h、音键、臂和杆44a至44l。由于接触传感器46a至46n被要求用于检测被演奏者按下和松开的接触片43a至43h和杆44a至44l。接触传感器46a至46n中的一些可被连接至被接触片43a至43h中的某接触片和/或杆44a至44l中的某些杆所驱动的键棒和臂。

接触传感器46a至46n的每一个通过磁体片46r和霍尔效应元件46s实现。如图7所示，柔性电路板46被缠在管状乐器本体10C的主体40上，并且被固定到音键机构10D下方的管状乐器本体10C。图1和2中的阴影线代表柔性电路板46，以便使柔性电路板46与声学管乐器10A的组成部分区分开。虽然多个音键——诸如低C音键30a、低Bb音键20b——被设置在弓形部30的外表面上和喇叭口20的外表面上，但这些音键通过音键机构10D的相关联部分的运动用接触传感器来间接监测。因此，接触传感器46a至46n被整合到缠在主体40上的柔性电路板46上和其上方。

多个磁体片46r被固定到音键机构10D的可移动部分10Da，并且被选择性地驱动以依赖于音键机构10D上的手指动作来运动。导线46t被印制在柔性绝缘膜46u上，并且导线46t和柔性绝缘膜46u组合形成柔性电路板46。被选择的导线46t被分配给信号S1、S2和S3，并且通过连接部47b连接至下游线缆(未示出)。当使用者希望从混合乐器10上移除下游线缆(未示出)时，他或她通过连接部47b可容易地使下游线缆从柔性电路板46断开。

霍尔效应元件46s被设置在导线46t上，并且多个磁体片46r分别对着霍尔效应元件46s。虽然未在图7中示出，导线46t和霍尔效应元件46s用另一柔性膜覆盖，以便防止受到损坏和断开。

当演奏者按下接触片43a至43h和杆44a至44l时，磁体片46r被选择性地朝向霍尔效应元件46s移动。霍尔效应元件46s依赖于距这些磁体片46r的距离改变它们的电阻。因此，当磁体片46r中的一片被移向相关联的霍尔效应元件46s时，相关联的霍尔效应元件46s使得在相关联的导线46t上的电势水平(potential level)变化。电势水平从导线46t提取出作为检测信号S4至Sn，如图6所示。

检测信号S4至Sn的电势水平形成取决于被按下的接触片43a至43h和被按下的杆44a至44l的电势水平的各种样式(pattern)。换句话说，电势水平的样式分别相应于将要被产生的电子乐音。导线46t被连接至控制单元70，以使得控制单元70基于检测信号S4至Sn确定产生的乐音。

控制单元70包括信息处理器71、存储器72、信号接口73和MIDI接口74，如图6所示。信息处理器71、存储器72、信号接口73和MIDI接口74通过形成在刚性电路板上的信号线路和共享总线系统彼此相连。

信息处理器71是控制单元70的信息处理能力的根源，并且存储器72用作程序存储器和工作存储器。计算机程序和数据信息段存储在存储器72中。当计算机程序在信息处理器71上运行时，信息处理器71接收使用者的指示，并且使得可以实现产生电子乐音的工作。

信号接口73包括接口单元73a、73b、73c、73d、73e、73f、73g，...和73q，传感器62a至62c和46a至46n并行地连接至上述接口单元。接口单元73b至73q中的每一个包括开关晶体管和差分放大器。开关晶体管连接在信号线路和差分放大器的其中一个输入节点之间，并且阈值电压被施加到差分放大器的其他输入节点。检测信号S2、S3、S4、S5、S6、S7，...，或Sn从传感器62b至62c和46a至46n中的每一个通过相关联的开关晶体管施加到差分放大器。

在另一方面，接口73a包括放大器、模拟至数字转换器和数据缓冲器。代表呼吸压力的检测信号S1被放大，并且检测信号S1上的离散值被转换成相应的二进制数。这些二进制值作为数字检测信号储存在数据缓冲器中。数字检测信号代表表达呼吸压力的演奏数据段。

信息处理器71周期地改变输入至接口73b至73q的开关晶体管的启动信号(enable signal)，并且使得检测信号S2至Sn的电势水平输入两个输入节点的另一个。将检测信号的电势水平与阈值电压进行比较，以使得差分放大器的输出节点处的电压水平被迅速地提高至相应于二进制数“1”的高电平或衰减至相应于二进制数“0”的低电平。二进制数被储存在差分放大器的输出节点处，直到信息处理器71再次改变启动信号到激活水平。二进制数形成代表演奏数据段的数字检测信号。演奏数据段表示演奏者是否按下接触片43a至43h和杆44a至44l以及演奏者如何改变舌头和嘴的状态。

信息处理器71周期地从接口单元73a至73q读取数字检测信号，并且演奏数据段被储存在工作存储器中。

信息处理器71分析检测信号S4至Sn上的演奏数据段，以了解演奏数据段表达了怎样的电势水平样式。如以上所述，由于电势水平样式分别相应于电子乐音的音高值，所以信息处理器71通过对检测信号S4至Sn上的演奏数据段进行分析来确定将要产生的乐音的音高。

信息处理器71进一步分析检测信号S1上携带的演奏数据段，并且确定电子乐音的响度。信息处理器进一步分析检测信号S2和S3上携带的演奏数据段，并且基于这些演奏数据段确定产生乐音的时机(timing)和衰减乐音的时机。由此，信息处理器71确定将要产生的电子乐音的属性和乐音产生的时机。

之后，信息处理器71产生表达音乐数据段的音乐数据代码。在这种情况下，MIDI(Musical Instrument Digital Interface)协议被用作音乐数据代码。因此，音乐数据代码从MIDI接口74输出。

虽然未在附图中显示，可独立于混合乐器10准备电子乐音发生器和音响系统。音乐数据代码提供给电子乐音发生器，并且音频信号(audio signal)基于音乐数据代码从波形数据段产生。音频信号从电子乐音发生器提供给音响系统，以使得电子乐音从音响系统的扬声器和/或耳机传播出去。

控制单元70的安装结构

如前所述，控制单元70被喇叭口支架80支撑。图8示出了喇叭口支架80和连接板81。喇叭口支架80用撑条(brace)制成，并且足够厚和宽以支撑沉重的构件。在设计喇叭口支架80期间，要考虑诸如混响和长音范围这样的声学特性的提高。

喇叭口支架80具有长的弯曲部80a和短的笔直部80b，并且螺栓孔80c和80d形成在喇叭口支架80的两个端部中。通过螺栓长的弯曲部80a在其一端连接至喇叭口20，并且在其另一端连接至主体40。由此，喇叭口20和主体40之间的空间用长的弯曲部80a桥接。长的弯曲部80a使得喇叭口20和主体40合并到一个整体结构，并且加固管状乐器本体10C。由此，喇叭口支架80使得管状乐器本体10C坚固并且具有良好的声学特性。

短的笔直部80b从长的弯曲部80a的左端部凸伸，并且在该短的笔直部中形成有两个孔。连接板81具有字母T的外形。连接板81的中部形成有两个孔，并且连接板81的凸伸部中形成有三个螺栓孔。短的笔直部80b中的两个孔分别与连接板81的两个孔对准。销钉或铆钉穿过这两对孔，并且连接板81通过销钉或铆钉被固定到短的笔直部80b上。三个螺栓孔形成在控制单元70的外壳上，并且与连接板81的三个螺栓孔对准。三个螺栓分别被穿入三对螺栓孔，并且将控制单元70的外壳固定到连接板81。由此，控制单元70通过连接板81被喇叭口支架80稳固地支撑。

由于图6中的电子系统被设置在控制单元70的外壳内，所以控制单元70沉重，并且大力矩被施加到喇叭口支架80上。如果控制单元70被安装到管状乐器本体10C的某表面部分，该表面部分则不能承受控制单元70的大力矩并且容易被损坏。然而，喇叭口支架80足够坚固以稳固地支撑控制单元70。

此外，控制单元70的外壳具有在平键40x和指钩48c之间的空间中的上端70a和下端70b，如图1和3所示。当演奏者在管乐器上演奏曲调时，他或她在左-右方向移动他或她的手。然而，控制单元70在手的运动范围之外。由此，控制单元70在演奏中不会阻碍演奏者的手的运动。

而且，当演奏者将混合乐器10放在桌上时，音键护栏23和33a与桌子接触，并且将喇叭口支架80和控制单元70保持在桌子之上。换句话说，喇叭口支架80将控制单元70保持在桌子之上并与桌子间隔开，并且防止控制单元70受到来自桌子的意外的力。

当演奏者通过带子将混合乐器10挂到他或她的脖子上时，带子与不低于控制单元70的上端70a的钩48b接合。控制单元70使得混合乐器10的重心低于钩48b。因此，混合乐器在通过带子挂到演奏者脖子上的条件下是稳固的。因此，演奏者稳定地在混合乐器上演奏曲调。

混合乐器的箱子

箱子90用于混合乐器10，如图9所示。标准降E中音萨克斯管通常分离成颈状部和其余的管状本体，并且颈状部和其余管状本体容纳在箱子中的凹部中。类似地，当使用者将混合乐器10容纳在箱子中时，颈状部50从通过弓形部30仍连接至喇叭口20的主体40上分离，并且颈状部50和其余管状本体20、30和40被放入箱子的凹部。并不需要将控制单元70与主体40分离。

箱子90具有矩形平行六面体外形，并且盒90a和罩90b组合形成箱子90。罩90b铰接至盒90a，以使得使用者通过绕铰链旋转罩90b打开和关闭箱子90。当使用者关闭罩90时，罩90b的内表面91a变成与盒90a的底面91b平行。盒90a进一步具有端面91c和91e以及侧面91d和91f。即使盒90a形成有凹部，但分配给其余管状本体20、30和40的凹部中的一个在图9中示出，并且用标号90c指示。内表面92a限定凹部90c，并且凹部90c具有与其余管状本体20、30和40类似的外形。因此，其余管状本体20、30和40被收纳在凹部90c中，以使得内表面92a防止其余管状本体20、30和40磕碰。

当使用者将其余管状本体20、30和40放入凹部90c中时，其余管状本体20、30和40躺放在凹部90c内，其方式是使得喇叭口20的中心线、弓形部30的中心线和主体40的中心线所处的虚平面(virtual plane)平行于底面91b。当凹部90c用罩90b关闭时，内表面91a和底面91b均平行于该虚平面。

其余管状本体20、30和40的中心线在图1至4中用虚线指示。内表面92a在图1至4中用双点划线(dots-and-dash line)BL指示。图2和3中的一些点划线(dot-and-dash line)BL1表示与其余管状本体20、30和40的右侧和左侧接触的平行于中心线的虚平面。应理解的是，控制单元70在由双点划线和点划线限定的空间内。线缆护栏47也在由双点划线和点划线限定的空间内。由此，混合乐器10容纳在箱子90中，而不用将控制单元70和线缆护栏47从其余管状本体20、30和40上分离。换句话说，适于标准降E中音萨克斯管的箱子也适于混合乐器10。

从以上描述应该理解的是，控制单元70被安装到管状乐器本体10C的喇叭口支架80。喇叭口支架80是刚性的，以使得管状乐器本体10C能够稳固地支撑控制单元70而没有任何损坏。

喇叭口支架80保持控制单元70与管状乐器本体10C间隔开，并且因此，控制单元70允许管状乐器本体10C自由地振动。由此，控制单元70对管状乐器本体10C的声学特性没有严重影响。

当混合乐器10放在平面TL上时，音键护栏23和33a将喇叭口支架80和控制单元70保持在平面TL之上。因此，通过喇叭口支架80支撑的控制单元70不会使混合乐器10在平表面上不稳固。

喇叭口支架80使得控制单元70占据由用点划线BL1指示的虚平面和垂直于该虚平面并且与管状乐器本体10C的最低部接触的一些虚平面限定的空间。因此，混合乐器10容纳在为标准降E中音萨克斯管设计的箱子中。

第二实施例

转到附图中的图10，体现本发明的另一混合乐器本体100主要包含声学管乐器100A和电系统100B。声学管乐器100A与声学管乐器10A的结构类似，并且因此，组成部分标有指示声学管乐器10A的相应组成部分的参考标号，而没有任何详细的描述。

电系统100B与电子系统10B的系统配置类似，除了控制单元170的电路构造。因此，电系统100B的其它系统构件标有指示电子系统10B的相应部件的参考标号。

控制单元170具有多个运算放大器171至17n，并且传感器62a至62c和46a至46n被并行地连接至该多个运算放大器171至17n。信号S1至Sn通过运算放大器171至17n被放大，并且之后从运算放大器171至17n提供给线缆(未示出)。

虽然未在附图中示出，但是线缆(未示出)被连接至信息处理系统，该系统又被连接至电子乐音发生器。放大的信号S1至Sn被信息处理系统分析，与通过信息处理器71进行的分析类似，并且基于信号S1至Sn产生音乐数据代码。音乐数据代码被提供给电子乐音发生器，并且基于音乐数据代码产生音频信号。音频信号从电子乐音发生器提供给音响系统(未示出)，并且电子乐音从音响系统的扬声器和/或耳机传播出去。

虽然已经显示和描述本发明的具体实施例，但不偏离本发明的精神和范围的各种改变和修正对于本领域的技术人员来说是显而易见的。

例如，另一混合管乐器可以是电子系统和另一声学管乐器之间的组合，该声学管乐器的管状乐器本体用喇叭口支架加固。当然，诸如弯曲的降B高音萨克斯管(curved soprano saxophone)、降B次音萨克斯管(tenor saxophone)或降E上低音萨克斯管(baritone saxophone)这样的另一种萨克斯管也适用于本发明的混合管乐器。

此外，喇叭口支架不是萨克斯管的独有组成部分。喇叭口支架或加固支架用于长号(trombone)和小号(trumpet)中，并且其适用于电子系统的控制单元。换句话说，本发明的其它混合管乐器可以基于长号和小号。当然，长号和小号具有萨克斯管中没有的组成部分。

虽然喇叭口支架80具有类似弓的弯曲的外形，该弯曲的外形并不对本发明的技术范围构成任何限制。喇叭口支架可以被构造成两个梁，其中一个梁在其一端连接至主体40并且在其另一端连接至喇叭口20，并且另一个梁从该梁的一个端部凸伸，而不到达喇叭口20。控制单元被安装到两个梁的另一个的另一端部。另一个喇叭口支架可以具有像环一样的闭合外形。

磁体片46r和霍尔效应元件46s的组合不对本发明的技术范围构成任何限制。磁体片46r和霍尔效应元件46s的组合可用光电耦合器或导电橡胶的可变电阻片代替。

MIDI协议不对本发明的技术范围构成任何限制。各种类型的音乐数据协议已经被提出。这些类音乐数据协议中的任意一个可被用于本发明的混合乐器。

控制单元70可从喇叭口支架80拆除或者固定到喇叭口支架80。

另一适当的空间可以如下地限定在用于右手小指的杆44e和指钩48c之间的空间中。主体40的中心线、喇叭口20的中心线和弓形部30的中心线限定了虚平面，并且平行于该虚平面的两个虚平面与管状乐器本体10C的最厚部分保持接触。垂直于该虚平面的另一虚平面与管状乐器本体10C的最低位置保持接触。前述另一虚平面和两个虚平面限定了空间，并且该空间适于容纳控制单元70，因为演奏者的腿和手在演奏时不会进入该子空间。

为了将控制单元70容纳在该空间内，可以在控制单元70和连接板81之间插入托架。此外，单触(one-touch)接头可以设置在喇叭口支架80和控制单元70的外壳之间，以便使得控制单元70可拆除。

当使用者将其余管状本体20、30和40放在凹部90c中时，控制单元70可位于其余管状本体20、30和40的中心线之上的空间中。

吹嘴既可用作声学吹嘴60也可用作电子吹嘴65。在这种情况下，传感器62a、62b和62c可从吹嘴上拆卸。当吹嘴用作声学吹嘴60时，传感器62a、62b和62c从吹嘴上移除。当演奏者希望通过电子乐音演奏曲调时，他或她将传感器62a、62b和62c附连至吹嘴。

电子乐音发生器可进一步容纳在控制单元中。在这种情况下，音频信号从控制单元输出。紧凑的音响系统可进一步容纳在控制单元中。在电学乐音通过空气柱的振动的放大从音响系统传出的情况下，适当的拾取装置被设置在喇叭口上或在喇叭口内，并且放大器和音响系统被收容在控制单元中。

单触接头可被用作联结件47c和47d。在这种情况下，使用者容易地从管状乐器本体10C移除线缆护栏47。

混合乐器10和100的组成部分与如下的权利要求的用语相关联。声学吹嘴60和电子吹嘴65组合形成“进气件”，并且音键机构10D的杆44a至44l和接触片43a至43h、拇指托靠部48a和指钩48c形成“一排操纵器”。喇叭口20和支架80与“喇叭口”和“喇叭口支架”相对应。电子乐音和电学乐音指的是权利要求中的“电学乐音”。声学乐音的音高和电子乐音的音高被表达为“属性”，并且响度和乐音持续的时间是“其它属性”的例子。代表音乐数据代码的数字信号和放大信号用作“电信号”。

杆44e用作“该所述操纵器中的一个分配给左手小指”，并且指钩48c对应于“右手拇指在该所述操纵器中的另一个处休息”。音键护栏23和33a用作“附件”。

Claims (19)

1.一种混合乐器(10；100)，用于选择性地产生声学乐音和电学乐音，包括：

管状乐器本体(10C)，限定了在其中的空气振动柱，并且具有喇叭口(20)，当演奏者引起所述空气振动柱的振动时，所述振动通过所述喇叭口(20)传播到所述管状乐器本体(10C)之外，作为声学乐音；

进气件(60、65)，连接至所述管状乐器本体(10C)并被所述演奏者吹气；

一排操纵器(10D)，设置在所述管状乐器本体(10C)上并且被所述演奏者选择性地操纵，用于指定所述声学乐音和所述电学乐音二者的属性；

喇叭口支架(80)，连接在所述喇叭口(20)和所述管状乐器本体(10C)的另一部分(40)之间；以及

电系统(10B；100B)，包括：

传感器(62a、62b、62c、46a、46b、46c、46d、46n)，监视所述操纵器(10D)的运动以及进入所述进气件(60、65)的吹气，用于产生演奏数据段；以及

控制单元(70；170)，连接到所述传感器(62a、62b、62c、46a、46b、46c、46d、46n)，用于产生代表所述电学乐音的所述属性和其它属性的电信号，

其特征在于，

所述控制单元(70；170)通过所述喇叭口支架(80)被所述管状乐器本体(10C)支撑；且

所述喇叭口支架(80)具有：

互连部(80a)，连接在所述喇叭口和所述管状乐器本体的所述另一部分之间，和

凸伸部(80b)，从所述互连部凸伸并连接至所述控制单元。

2.如权利要求1所述的混合乐器，其中，所述控制单元(70；170)占据另一空间外侧的第一空间，在该另一空间中所述演奏者在所述一排操纵器(10D)上的操纵中移动拇指和其余手指，且音键护栏(23，33a)连接到所述管状乐器本体的喇叭口，用于防止所述一排操纵器(10D)中被选择的多个操纵器(20a，20b，33a)损坏，其中，当所述演奏者将所述混合乐器放在桌子(TL)上时，所述音键护栏(23)保持与所述桌子接触，以便将喇叭口支架(80)和所述控制单元(70；170)保持在所述桌子(TL)上方。

3.如权利要求2所述的混合乐器，其中，所述一排操纵器(10D)按照标准指法选择性地被分配给所述演奏者的拇指和其余手指，其中，所述第一空间在所述操纵器中的分配给左手小指的一个(40x)和所述操纵器中的供右手拇指休息的另一个(48c)之间延伸。

4.如权利要求2所述的混合乐器，其中，所述管状乐器本体(10C)具有像字母J的外形，以使得所述喇叭口(20)与所述管状乐器本体(10C)的所述另一部分(40)间隔一空隙而相对，其中，所述喇叭口支架(80)占据所述空隙，从而使得所述第一空间位于所述空隙的两侧中的一个上。

5.如权利要求2所述的混合乐器，其中，所述第一空间占据由一些虚平面(BL1)和又一虚平面限定的又一空间，该虚平面与所述管状乐器本体(10C)的两侧接触并且平行于所述管状乐器本体的中心线所延伸的另一虚平面，该又一虚平面与所述管状乐器本体(10C)的最低部接触并且垂直于那些虚平面(BL1)。

6.如权利要求2所述的混合乐器，进一步包括：

附件(10E)保护所述一排操纵器(10D)中被选择的多个操纵器(20a、20b、30a)不受损坏，并且将所述控制单元(70；170)保持在所述混合乐器(10；100)被放置的桌子(TL)上，其方式是使得所述音键护栏(23，33a)接触所述桌子(TL)。

7.如权利要求1所述的混合乐器，其中，所述进气件包括：

声学吹嘴(60)，连接至所述管状乐器本体(10C)并且被所述演奏者吹气以引起所述空气振动柱的所述振动，以及

电学吹嘴(65)，连接至所述管状乐器本体(10C)并且被所述演奏者吹气，以使得所述传感器中的被选择的多个传感器(62a、62b、62c)产生表达所述吹气的演奏数据段。

8.如权利要求7所述的混合乐器，其中，所述传感器中所述被选择的多个传感器(62a、62b、62c)通过线缆(61)连接至所述控制单元(70；170)。

9.如权利要求8所述的混合乐器，进一步包括：

线缆护栏(47)，安装到所述管状乐器本体(10C)并且使得所述线缆穿过该线缆护栏，以便防止所述演奏者的拇指和其余手指卡在所述线缆中。

10.如权利要求9所述的混合乐器，其中，所述线缆护栏(47)具有在其端部中的一个的附近的连接部(47a、61a)，以便可以将连接至所述传感器中的所述被选择的多个传感器(62a、62b、62c)的一部分(61)所述线缆与所述电学吹嘴(65)一起从所述线缆护栏(47)中的所述线缆的另一部分上移除。

11.如权利要求1所述的混合乐器，其中，所述电系统进一步包括：

柔性绝缘膜(46u)，缠在所述管状乐器本体(10C)上并且将为所述一排操纵器(10D)设置的传感器(46a至46n)保持在其上，和

导线(46t)，形成在所述柔性绝缘膜(46u)上并且将来自用于所述操纵器(10D)的所述传感器(46a至46n)的电信号(S4至Sn)传递至所述控制单元(70；170)。

12.如权利要求11所述的混合乐器，其中，其它导线(46t)进一步形成在所述柔性绝缘膜(46u)上，以便将来自与用于所述进气件(65)的所述传感器(62a、62b、62c)连接的线缆(61)的其它电信号(S1至S3)传递至所述控制单元(70；170)。

13.一种电系统，用于将声学管乐器(10A；100A)改进成混合乐器(10；100)，该声学管乐器包括具有用喇叭口支架(80)加固的喇叭口(20)的管状乐器本体(10C)、进气件(60、65)和一排操纵器(10D)，所述电系统包括：

传感器(62a、62b、62c、46a、46b、46c、46d、46n)，监视所述操纵器(10D)的运动以及进入所述进气件(65)的吹气，用于产生演奏数据段；以及

控制单元(70；170)，连接到所述传感器(62a、62b、62c、46a、46b、46c、46d、46n)，用于产生代表通过所述操纵器(10D)指定的电学乐音的属性和所述电学乐音的其它属性的电信号，

其特征在于，

所述控制单元(70；170)通过所述喇叭口支架(80)被所述管状乐器本体(10C)支撑；且

所述喇叭口支架(80)具有：

互连部(80a)，连接在所述喇叭口和所述管状乐器本体的另一部分之间，和

凸伸部(80b)，从所述互连部凸伸并连接至所述控制单元。

14.如权利要求13所述的电系统，其中，所述控制单元(70；170)占据另一空间外侧的第一空间，在该另一空间中演奏者在所述操纵器(10D)上的操纵中移动拇指和其余手指，且音键护栏(23，33a)连接到所述管状乐器本体的喇叭口，用于防止所述一排操纵器(10D)中被选择的多个操纵器(20a，20b，33a)损坏，其中，当所述演奏者将所述混合乐器放在桌子(TL)上时，所述音键护栏(23)保持与所述桌子接触，以便将喇叭口支架(80)和所述控制单元(70；170)保持在所述桌子(TL)上方。

15.如权利要求14所述的电系统，其中，所述一排操纵器(10D)按照标准指法被选择性地分配给所述演奏者的拇指和其余手指，其中，所述第一空间在所述操纵器中的分配给左手小指的一个(40e)和所述操纵器中的供右手拇指休息的另一个(48c)之间延伸。

16.如权利要求13所述的电系统，其中，所述进气件包括：

声学吹嘴(60)，连接至所述管状乐器本体(10C)并且被演奏者吹气以引起所述空气振动柱的所述振动，以及

电学吹嘴(65)，连接至所述管状乐器本体(10C)并且被所述演奏者吹气，以使得所述传感器中的被选择的多个传感器(62a、62b、62c)产生表达所述吹气的演奏数据段。

17.如权利要求16所述的电系统，进一步包括线缆(61)，连接在所述传感器中所述被选择的多个传感器(62a、62b、62c)和所述控制单元(70；170)之间，并且穿过安装到所述管状乐器本体(10C)上的线缆护栏(47)。

18.如权利要求13所述的电系统，进一步包括：

柔性绝缘膜(46u)，缠在所述管状乐器本体(10C)上并且将为所述一排操纵器(10D)设置的传感器(46a至46n)保持在其上，和

导线(46t)，形成在所述柔性绝缘膜(46u)上并且将来自用于所述操纵器(10D)的所述传感器(46a至46n)的电信号(S4至Sn)传递至所述控制单元(70；170)。

19.如权利要求18所述的电系统，其中，其它导线(46t)进一步形成在所述柔性绝缘膜(46u)上，以便将来自与用于所述进气件(65)的所述传感器(62a、62b、62c)连接的线缆(61)的其它电信号(S1至S3)传递至所述控制单元(70；170)。

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