CN101826321A - 有更大和更深独创灵活性的电子音乐表演乐器 - Google Patents

Abstract

一种电子音乐表演乐器，它能使任意选用一大批操作系统、音响合成应用、用户界面(包括那些模仿的常规乐器界面和电子控制界面)、支持性基础模块(如MIDI卡、音卡、存储装置)，并从使表演艺术家有更大和更深独创灵活性。

Description

有更大和更深独创灵活性的电子音乐表演乐器

本申请是申请日为2004年1月15日的题为“有更大和更深独创灵活性的电子音乐表演乐器”的发明专利申请200480006986.8的分案申请。

相关申请

本申请的在先申请为临时专利申请号为60/440,112的题为″有更大和更深独创灵活性的电子音乐合成器″的美国专利申请，申请日为2003年1月15日。

技术领域

本发明与乐器有关，具体说来，与电子乐器有关。本发明是电子音乐表演乐器，它给予使用者在制造音效时有更大更深的创造自由度。

背景技术

许多电子音乐表演乐器在市场上可以买到。图1显示了一种典型的常见的电子乐器。这些乐器通常必须有人工输入部件，它能模仿演奏者使用常规乐器的主要界面。最常见的这类输入部件外形象钢琴键盘(键数会有变化)。但其它电子乐器有其它输入装置(如垫板Pads)，它们可用以模仿人与鼓或架子鼓或木琴的连接。其它界面，如管乐器和弦乐器，也可以提供。

电子乐器在接到人的输入信号后，将它转化成不同类型的音信号。在某些情况下，这些信号是人可以听到的音响。在某些情况下，这些信号是模拟信号或数字信号(它可以转换为模拟音响)。这些电子乐器一般都有程序，可以产生一种或多种乐器的声音——如立式钢琴、大钢琴、风琴、吉他、电子吉他等。

这些电子乐器一般都采用了电子处理器控制专有的发声硬件及软件，以将输入信号转换为声音信号。

尽管个人电脑不是乐器，但已被用来作为音乐合成器来产生音乐。事实上，市面上有不少以个人电脑为基础的音乐合成器软件。这些系统是基于标准的个人电脑基础设备。个人电脑运行一个操作系统，而音乐合成器软件可在操作系统启动之后运行。这些程序有的是专有的，有的不是专有的。如钢琴键盘风格的输入装置是可以买到的，并可用做个人电脑软件系统的输入设备。图2显示了这样一种装置。很典型地，这些输入装置通过电脑内的一个MIDI卡，或通过某种其它很常见的通讯接口，如USB或火线等在个人电脑和个人电脑软件行业周知的通讯接口与个人电脑相连接。

但是，现有的电子乐器和个人电脑音响合成器，在创造性和实用性方面都有明显局限。个人电脑系统不适合于现场音乐表演环境。它经不起多次运输并且需要大量调试。它是为固定的调试而设计的，而且在调试完后需较长时间来启动(boot up)和产生音乐。在另一方面，现有的电子乐器也有局限。例如，属于现有的乐器限制使用者只能用它们专有的声音发生器。此外，它们必须与一台主电脑连接，以获取音响文件和片断。这些植入式的硬件乐器在创作音乐方面的能力，内在地和有意地更有限，因为它们是围绕存储器、人机工程学和显示屏限制而形成的。而且，即使在它们允许改装时，电子乐器也常常受到文件格式的限制。出于与以上类似的设计考虑，电子乐器均采用基于标准技术的专有的存储格式：有非标准文件式的软驱。人们渴望一种有很大独创灵活性的电子音乐表演乐器。

发明内容

本发明旨在解决上述技术问题，提供一种有更大和更深独创灵活性的电子音乐表演乐器。

本发明的上述目的是通过如下的技术方案实现的。

本发明提供一种电子音乐表演乐器，其包括：可由操作员控制的一个乐器输入界面；监控供操作员输入的输入键的电子线路；和一个能运行基于操作员在乐器界面的输入而生成声音信号的可变的声音合成软件包的操作系统的一个中央处理单元。

其中中央处理单元运行个人计算机操作系统，优化的操作系统是储存在非易失性的固体存储器中。

其中，所述的非易失性固体存储器是闪速存储器或是一个随机存取存储器。

本发明所提供的电子音乐表演乐器包括一个在主电源连接时候存储电源，在主电源缺失的时候提供电源的不间断电源供应器(UPS)。

本发明所提供的电子音乐表演乐器的人机界面包括至少两个界面表面，其中至少一个界面表面是模块并可以被拆卸或被其它人机界面表面模块替代。

其中，模块表面包括一个显示器。模块表面包括机械用户界面，比如键、钮和/或滑块。

本发明所提供的电子音乐表演乐器，还包括一个机械用户界面，其有一个信号输入控制器可以探测操纵杆状的X和Y协同输入以及轮旋转输入和按钮状键的输入。

本发明所提供的电子音乐表演乐器的一个模块表面包括一排键，一个模块表面包括一排旋钮，一个模块表面包括一排滑轨。一个模块表面包括键、滑轨和/或钮的联合体。

本发明所提供的电子音乐表演乐器，还包括一个可拆卸的输入输出模块，所述可拆卸输入输出模块可以被机架固定在一个符合工业标准的电子架上。

和现有的电子音乐表演乐器相比，本发明所提供的电子音乐表演乐器能任意选用一大批操作系统、音响合成应用、用户界面(包括那些模仿的常规乐器界面和电子控制界面)、支持性基础模块(如MIDI卡、音卡、存储装置)，并从使表演艺术家有更大和更深独创灵活性。

附图说明

当参照以下图纸阅读对各部件做的详细描述时，即可更好地理解本发明。其中：

图1展示了常规电子音乐表演乐器的主要部件(现有技术)

图2展示了常规音乐风格的键盘，它可与个人电脑联用(现有技术)

图3展示经改进的电子音乐表演乐器，其中乐器后盖是折起的，这是为了便于展示

图4展示了经改进的电子音乐表演乐器的另一种可选结构

图5展示了经改进的电子音乐表演乐器的主要部件

图6展示了将表演乐器与外部装置连接的输出/入连接

图7展示了供电系统的另一种可选结构

图8展示了典型不间断电源系统的功能部件

图9展示了供电系统的一种可选实施例

图10展示了供电系统的一种可选实施例

图11展示了一种用户选择界面

图12展示了图11所示2个选装方案的分类选择扩展图

图13展示了一种含有新式字母控制元件的控制模块

图14展示了图13所示控制模块上的字母控制元件

图15是一个剖面图，展示了凹形的UBS插孔，用于插入USB存储器

图16展示了一个经改进的控制界面，供用于主机应用

图17展示了一种系统起动器

图18展示了不同的起动菜单

图19展示了一个音频输出模块

图20展示了一个控制模块电路，及一个单独的可编程控制板

虽然本发明可有不同的改装及替代形式，它具体的实施例已通过图纸上的例子给出了，并在下面有更详细的描述。但应该指出，图纸和描述不是旨在将本发明局限于已透露的特定形式，而正相反，是旨在将专利要求所限定的本发明的精神和范围内的一切改装、同等物及替代物都涵盖。

具体实施方式

图1是一个结构图，显示了一个典型电子音乐表演乐器10的主要部件。主要的用户界面典型地类似于钢琴键盘12的用户界面。常规的电子乐器也包含其它输入装置14，以选择不同的声音，比如选择立式钢琴、大钢琴、风琴、拨弦古钢琴、长号、鼓等的声音；或是为了控制声音的参数，如颤音、震音、音量、音色、波形及其它等。这些例子只是说明，电子乐器在声音上可有多种选择。

壳16内这些乐器含有提供特定功能的电子软件和硬件。例如，常规电子乐器含有线路20和用于扫描键盘12以获得输入信号，及扫描其它输入装置以获得输入及调试信号软件(图1上没显示)。扫描硬件20和软件将控制输入信号和调试信号转换成数据，并通过通讯联线24或26传给声音发生器22。在某些情况下，扫描硬件20和软件产生的数据格式是基于专有的协议。但是，信号一般都是MIDI格式。MIDI是一个标准的系列硬件和数据协议，系由MIDI制造商协会(MMA)制定的。许多常规的电子乐器都允许用户关掉本地连接24或26，以便用其它装置一只手控制键盘12和控制输入信号14之间的关系，另一只手控制声音发生器22之间的关系。除了内部通讯联线24或26外，这类乐器还典型地提供MIDI通讯连接30，以供把乐器10与其它装置连接上(没显示)。

输入信号扫描硬件20和软件收到的数据会送到声音发生器22。声音发生器22系由制造商的专有硬件和软件组成，可处理该数据，并产生数字音频信号或模拟音频信号。声音发生器22会很典型地通过连接32和34，分别将这些数字音频信号和模拟音频信号传给其它装置。这些乐器有的含有扩音器40，它与模拟音频元件有内部连接，可把模拟音频信号转换成可听到的声音信号(音乐)。另外还有其它类型的电子键盘50。

图2是一个结构图，显示了这些装置的主要部件。尽管这些装置有一个类似于图1中供合成器10用的键盘1的输入键盘52，并类似于乐器，但它们不是乐器，因为它们不能产生声音或电声信号。但它们经常包括与前述类似的扫描硬件60和软件。在这些装置中，来自扫描硬件的数据信号被送至其它通讯协议硬件或软件比如USB。USB是通用连续传输总线的缩写，是个人电脑业标准的通讯连接协议。这些装置除提供MIDI连接70外，还提供一个USB连接，以使该装置与其它装置相连接。

图3实施例展示了经改进的电子音乐表演乐器100。它采用一个61键全尺寸键盘102，其速度和触后感应键布局对演奏者是熟悉的。在这种装置的其它实施例中，琴键的数量可以是不同的。其它常见的琴键结构有76键的，或大钢琴88键的。但如前所述，其它类型的界面也有，而且对有些应用更为适用。例如，如用户想发出打击乐的声音，那么加一套垫板就更合适。为方便起见，本介绍可能用键盘这个术语来无限制地指代用户界面。人们期待的用户界面的键盘方面是属于有助于操作的那种，类似于音乐表演艺术家对更常规乐器的操作。乐器100还采用了各种调节和控制界面装置104，如程序选择或改换键106；音高、变调和其它参数调节轮108；音量或其它参数调节滑轨110；拨动钮112；底部开关/脚键盘输入；机器后部的1/4英寸拾音插头(本图中没有显示)。其它的控制输入也是可能的——如拨盘114或推拉和往复轮116开关把手(没显示)、T把手(没显示)、环绕声响处理器手柄(没显示)或触摸板和旋钮(没显示)、旋钮或多项调节旋钮(没显示)。在所示实施例中，合成器还含有一个输入装置118及120，这对个人电脑用户来说很熟悉。图3展示了轨迹球118，它有4个选择键。在其它实施例中，也可用其它指示装置。在图3的实施例中，它包括一个字母数字风格键盘，这对个人电脑用户来说很熟悉。该乐器上还有扬声器122可产生声音。扬声器122不是必需部件。但如果没有扬声器，该乐器应该有输出连接(下面将更详细讨论)，用于输出数字声音信号，或模拟声音信号，或二者同时输出。

图3展示的实施例还包括2个显示器124和126。有2个显示器并不是必须的，甚至一个显示器也可以不用。但最好至少有一个小显示器，以反映装置的目前状态。此外，尤其是高档乐器，最好至少有能力将一个显示器连接到乐器上，以使用户能与乐器有效互动。

图3展示的2个显示器是用以显示不同种类的信息。中间显示器124可用来显示乐谱，另一个显示器可用来显示控制调节及所产生声音的其它信息，或输入信号正在如何被声音发生器及其它电子部件所处理。在本发明的一种实施例中，显示器是触摸屏式的。用户可以通过触摸屏直接控制乐器的操作。

图3还展示了一个可移动存储媒介装置128。在该图中，CD ROM读/写驱动器是展示出来的。注意：可用其它可移动存储装置代替CD ROM读/写驱动器，或另行加装。另外，可移动存储装置不是本发明严格必需的。

但是，如果没有装可移动存储装置，就必需有通讯连接，以使乐器能与一个可移动存储装置或网络连上，这样可从网上下载或上传电子文件。这种通讯连接诸如USB，FIREWIRE(即IEEE通讯协议标准1394a)、以太网或无线(如IEEE802.11b、802.11g、或蓝牙高保真标准硬件/软件)协议连接。这种连接使人们可以用其它无线的人机界面装置(HID)，如无线指示装置及无线字母数字式键盘，或其它的音乐钢琴键盘或音乐界面与乐器对接。这些装置可经无线方式(通过一个无线协议)进行连接，或通过FIREWIRE或USB做有线连接。

图3所示乐器的另一重要特点是输入部件的模块式。例如，输入模块130可与其它模块(如模块132或134)互换。同样，其它显示为104的模块，以及模块126、124、122、102及121、120、118(作为一个单元)均可与其它部件互换。在某些情况下，一个模块可由多个模块替代。例如显示器126可由两个模块128和129代替。反过来说，在某些情况下，一个插槽内的2个模块，也可被一个模块替代。例如模块128和129可由显示模块126或124代替。许多其它模块也在计划之列。例如，类似于模块128和129的DJ风格CD播放器。其它DJ风格输入模块(如刻划式播放器)都是可能的选择对象。此外，许多不同的模块之组合也在计划之中。

图4展示了替代型的实施例140。它也包括钢琴风格键盘142。此外，它还包括插槽144、146和148。这些插槽可容置上述图3所示的模块。图4展示了一种弹出式字母数字式键盘121，当不需要它时，它可以收回到乐器中。本发明还包括许多其它模式结构。例如在一些实施例中，模块包括一个分立的模拟电路，用来处理音频信号。在这些实施例中，控制模块可能有一个模拟音频接入口，用以接收模拟音频信号，然后交由分立的模拟电路处理。在其它实施例中，控制模块可能有一个模拟音频接出口，用以输出由分立的模拟电路处理过的音频信号，。

其它实施例可能既有音频接入口也有音频接出口。这些电路板可能也包括模拟/数字转换器，或数字/模拟转换器，将音频信号与系统其它部件连通以便处理。其它控制模块当有分立式模拟电路时，可能会有数字输入/输出端口。

在其它实施例中，控制模块可能包括拷贝保护电路，如存在系统里的安全键。系统会寻找这个安全键，以使专有软件应用开始启动。例如，在某些情况下，可能应向用户提供用于特定功能的软件。只有在用户买了相关硬件模块并安装在系统里后，该软件才可操作或具有完整功能。

图5展示了图3所示发明100的内部主要部件。乐器中电路的核心是中央处理单元，比如个人电脑处理器，它安装在个人电脑母板150上。在其中一个实施例中，母板是小型ATX母板。诸如键盘102这样的模块通过扫描器硬件/软件152与母板实现电子连接，而扫描器会扫描和检测键盘各键的状态。在优选实施例中，键盘模块是可互换的，而扫描器硬件/软件是与键盘模块102集成的。这样，当拆下键盘模块102时，扫描器电路就与键盘元件一起拆走了。在所示机型中，扫描器硬件/软件152收集的信息会直接传到母板150(没显示)，或通过MIDI通讯硬件/软件154传到母板150。图5所示实施例中的MIDI通讯硬件/软件154也是模块式的，可通过机侧的一个观察板(没显示)拆下，或可换成不同的MIDI卡。在其它实施例中，扫描器硬件可通过电路将信息直接发至母板150。母板150上有这种电路，旨在支持对这种信息的接收。在其它实施例中，键盘模块可包括USB电路，而它可通过USB连线158与母板150上的USB电路156连上。或者，这些模块可通过火线连线162与母板150上的火线电路160连上。在实施例中，也可不用USB连接、火线或MIDI，而用其它通信协议。尽管在图5上没有显示，但同类的连接对图3所示的其它模块的大部分都是适用的。在原型机上，发明人对大部分输入模块主要用了USB连接，但对监视器用了视频图文系统(VGA)连接，因为它是部件监视器的常见连接方法。但，监视器不一定非通过VGA来连接。

母板150可运行常规专有的个人电脑操作系统(OS)，如微软视窗、UNIXOS或LINUX OS。在所示的实施例中，电脑处理器一开机就转到一个高速启动驱动器164上。尽管任何高速驱动器都适合这一用途，发明人还是在本实施例上用了随机存取存储器(RAM)系统。在该优选实施例中，高速启动驱动器164会选择OS的某些部分(OS优化版，例如，启动速度优化版视窗XP)，以便乐器能在启动后立刻(或几乎是立刻)发出声音。如果高速启动驱动器164足够大或选用的OS足够小，高速启动驱动器164即可包含整个OS或发音程序170的一部分或全部。随机存取存储器系统速度很快，而且一旦需要改装，可在装置启动后迅速用新编码重新改变配置。如果启动驱动器164含有的存储能力不够，可通过连接从母板150上的一个常规驱动器166取得OS码的剩余部分。非易失/磁随机存取存储器(NV/MRAM)芯片十分适于用作高速启动驱动器164。系统中的芯片数量取决于OS的大小及要迅速调用的软件之大小。在本实施例中，启动驱动器164和硬驱166都装入了乐器100的机壳101内，因此可通过观察板155和157(图3所示机器后部)更换之。

图7展示了新表演乐器的另一种实施例。其中含有一个不间断电源250，为乐器的电子元件供电。图8展示了一种常规的不间断电源(UPS)。它内有电路并具有特定功能。图8按功能展示了这些电路。UPS 252通过输入254从常规电源插口(没展示)接收常规交流电。电源通过连线255接到UPS输出256。输入254的电亦进入电路258，并转为直流电。直流电用于为电池260充电。电路262通过电路264感应到输出256是否有电流通过。一旦它感应到停电，立刻开始将电池里的直流电转成交流电，并输送给输出256，并同时限制电从电路256漏到输入254。有些UPS有时称为连续UPS，它们不会将交流电从输入254送到输出256。只要有电供到输入254，或电池260有足够的电，这些UPS就会一直提供来自直流/交流转换器262的电。

图7展示了UPS的两种不同实施例，区别在于用的连接是270还是272，将UPS 250与普通电源180相连接。在图7中，电源180有2个部分：交/直流部分280，及直流部分282。交/直流部分280可能可以把一种或多种交流电转成一种或多种不同电压的直流电。直流部分282可能可以从交/直流部分280接收不同电压的直流电，并送到乐器的各电子部件。直流部分282也可能可以从交/直流部分接收同一电压的直流电，并将其变成不同电压的直流电，并送到乐器的各电子部件。

有一种实施例在UPS 250和电源180之间用了连线270，而UPS 250还包含有直流/交流转换器262，其两种结构如上段所述。另有一种实施例在UPS 250和电源180之间用了连线272，这时直流/交流转换器262不是必需的。来自电池的直流电直接送给了电源180的直流电部件282。

在图7所示的实施例中，有一个空的模块插槽是用来容置UPS 250的，而电源180被用来向乐器的电子部件分配电力。在另一实施例中，UPS可以包括对电源180提供的电进行转换和分配的电路。

另一个实施例见图9所示，电源180不是模块式的但包含有一个电池290，以把电转入UPS。在这一实施例中，电源通过交流/直流转换器292提供直流电，来对电池充电，然后直接或通过电池290送至直流/交流转换器294。

另一个实施例见图10所示，交流电输入给交流/直流转换器292和电路296，而前者将把交流电变成多种电压的直流电。在本实施例中，电池也要与电路298连接，因为后者可把电池的电从直流电变成交流电，并将交流电送到电路296。在另一实施例中，乐器为提供一个启动选择菜单，便于对乐器各功能的操作。这一选择菜单可能是用户可更改的，即可以增加或删除选项。在某些实施例中，当可识别的软件或硬件模块装入乐器或从乐器拆走时，这一选择菜单会自动或半自动地更改自己的设置。这样的一个实施例如图11所示。在该实施例中，用户有几个选择：1)操作方式；2)启动一个音乐应用程序；3)设置一个表面控制界面；4)设置其它系统部件或功能；5)进到操作系统桌面；6)其它选择。这些选择每个都会打开一个新的窗口，以供做表面设置选择，这包括：1)音量控制器板；2)旋转控制器板；3)字母控制板；4)主显示器；5)其它。操作方式的细部展示包括：表演1、表演2、表演d(d表示缺省)。音乐应用选择包括：1)V-Stack；2)Cubase；3)Orion Pro；4)理由；5)其它。这些例子都是商业上可提供的应用。

尽管申请人认为常规界面上最好有尽可能多的选择，但用户在各实施例中将面对一系列选择，它们可扩大可缩小，取决于使用者的选择，有了所示和所述的电源，主电源即使被切断，乐器仍可以不间断地操作。此外，还可以将乐器定在睡眠状态，这样用电更少，并可迅速投入使用。还可以将乐器定在冬眠状态，这样比上述办法用电更少。但重新全功能投入使用时要花多一些的苏醒时间。这些在乐器电源方面的改进可代替RAM驱动器，或与其一起使用，以使乐器能迅速启动。

在本实施例中，操作系统可以选择向3个声音合成程序170中的一个发出信息。在该实施例中，用户可以有一个选择，即从各种声音合成软件包中选择。在本机中，可增加更多的软件包，只要它们能兼容于电脑的操作系统即可。但要记住，这可能导致删去已有的声音合成软件包。这些软件包可以是制造商专有的，或第三方专有的，或用户专有的。用户同时有一个以上选择并不重要，重要的是独创的选择权，可选自己的声音合成软件包。在所示实施例中，电脑的操作系统可由另一操作系统代替，在这所有情况下，操作系统和声音合成软件的代码都可以是开源的或专有的。为方便选用开源的操作系统，在最优选的实施例中，键盘或其它用户输入接口装置用的扫描软件也是开源的，并可以修改。

图5还展示了电源180，它是用于接收线电压，并将它转成适于乐器内电路使用的电压。除了启动驱动164(即RAM)槽和MIDI 154槽外，该乐器还包括其它槽184。后面将详细介绍它们。

回到图3，乐器后板180是打开的，以方便展示。实际上从乐器正面是看不到后板的。后板展示了一个输出/入模块182。该板是可互换的模块。在该实施例中，该模块主要的作用是将各种输出/入信号送到系统的其它部分。例如，母板150有自己的USB支持线路156，它提供了与支架内其它部件的USB连接，或是与其它模块的连接，使机内有了通讯连接。另还通过输出/入模块与外部装置实现了USB连接。尽管没有在图3中显示，输出/入模块含有USB集线器电路，以允许与机内模块或USB存储卡有更多的USB连接，及通过输出/入模块182板与外部装置连接。

图15展示了外部USB连接的一个特点。它展示了USB连接320安在机器凹部322处的剖面图。凹进去是为了保护USB存储卡324。这些存储卡可含有拷贝保护键，以使专有软件可以运行。如果存储卡键324安在机内的插口处，即受到保护不会被意外拔掉，因为它伸入了机内。如USB插在了图15所示的外置插口上，那么凹进的部分可保护它不致被意外拔掉。在其它实施例中，凹进的部分还可加个盖子，从而得到进一步保护：打开即可见连接，关上即不能插入。这些凹进的插口也可设在其它周边设备上(如单体显示器)或机架固定件上。

此外，输出/入模块182可以含有其它电子线路。如图所示，输出/入模块提供了火线电路，以提供火线连接162直至机内，以供任意模块与母板沟通信息。这是因为图3所示的母板不含火线支持电路。该电路还提供了至模块前板的连接，以便为外部装置提供一个火线连接。图6展示了输出/入模块182的前板，后面将详细讨论。机后部包含板186，它下面有几个插口，可供为系统新加部件，以使用户有为母板150增加声音和视频接口的选择。在该机中，插口规格是

英寸的，可为母板150提供PCI端口。后板还提供一个个人电脑卡/Card Bus插口188，以接纳与母板150相连接的1型或2型个人电脑卡。

如上所述，图6展示了图3和图5中本发明所提供的实施例的输出/入模块182的前板。其中包含有：通常与字母数字键盘和指示装置联用的2个PS2连接线、3个USB连线202、2个火线连线204、供音频输出206/音频输入208用的1/4英寸麦克风连接器、2个麦克风输入插口210和212、1个可供索尼游戏机2等用的游戏系统连接口214、2个额外的通讯接口216和218、1个以太网端口220、1个电话调制解调器端口222、DVI视频端口224(或VGA端口)及一个LPT端口。尽管没有在附图中显示，本实施例还可通过电路和操作电路的软件包括一个无线802.11b通讯线路。或可换用他无线协议，如802.11g或蓝牙。这一无线连接的新特点是，其软件使无线连接以无线方式接至输出MIDI。尽管运行同一软件的无线接收机与MIDI标准的电气部分不兼容，但它可通过利用标准的MIDI电子装置把信号变成标准MIDI格式。

通过以太网端口，乐器可与互联网或另一电脑网络或新型的表演乐器直接联通，可通过浏览器或电子邮件软件从网上下载文件或程序，并马上利用。此外，还可上传文件供分享或保存。这些文件可包括音乐文件、表演文件、系统配置等。这样，一个表演者可在家中对乐器进行配置、设立一个表演节目(如洛杉矶)、上网并上传配置和表演文件、飞去伦敦、用另一个有发明的表演乐器从网上下载文件，并且准备表演。如表演者希望洛杉矶的一个伙伴给予支持，他可发出电子邮件，而对方可按需要建一个文件通过电子邮件发到伦敦。这种通讯在本地也可进行。

图13展示了本发明的一个新的控制输入元件。在本发明的一个实施例中它可用作为系统的字母控制器。它在图14中有详细的介绍。它有5个部件300、302、304、306和308。在某实施例中，只要按下它再松开，它即可接收输入信号。其中心部件也可接收其它类型的输入信号。它可以像控制杆那样运动来接收输入信号。在某实施例中，它在每45度就有一个传感器。此外，它还能在传感器之间插入。它可以通过插入得到16分或每22.5度。中心部件300也能像常规字母控制输入器一样靠旋转来获得信息。这些部件可通过配置，以各种方式操控，使表演者更快地输入控制信号。例如有一种带音量调节器的控制器，它有线性系列的16个输入频道，它可以编程，使你通过外部旋钮304和308达到输入频道选择的最极端(比如.309的频道1，及304的频道16)。控制杆可使你通过水平运动从左开始跳，一次跳一个频道，并使你调节所选频道的水平。上下的旋钮302和306可使音量调节器上到最高302或下到最低306。

在处于旋转列阵配置时，旋钮308和304可各自从极左边移到极右边。旋钮302和306可各自从上移到下。中心部件300的操纵杆运动是从左到右或从上到下。中心部件300的旋转可以控制旋钮的设置。其它一些替代装置也是可行的。

图16展示了一个软件控制界面，它与本发明的一个主机应用有关。这一控制界面的特点在其它主机控制板上没有。例如，有一个恐慌控制350和列表控制352。恐慌控制350可使用户关掉所有音符。列表控制连接在视窗354上某单一乐器或频道与全部乐器或频道列表之间。在其它实施例中它可以选中列表上的全部现有乐器和频道。在图16中的控制条356之下，有2排357。第一排358是一个输出频道；第二排360代表单一的一个乐器。在实际操作时，通常会有多个频道条，每个条代表一个输出频道，多个乐器条代表多个输入信号和VST“声音”或乐器。当与触摸屏(人机界面装置)联用时，控制条356和乐器及频道排的控制表面足够大，可用手指去操控这些功能。尽管没有在附图中显示本系统可探知如果触摸屏已安装或已与乐器连接上，可自动为控制界面配置更大的控制表面。不过，在优选实施例中，可为用户提供选择，通过对控制界面的配置，使其更适于和指示装置联用(即较小的控制表面，可以在屏幕上同时出现更多频道/乐器)。在该优选实施例中，控制表面的相对尺寸，是依据用途和接入的人机界面装置而实现最优安排的，而且用户可以按比例调节控制界面的控制表面，以适应其个人需要。

图17展示了上文展示和讨论的启动器的另一个实施例。启动控制器400在屏幕的左边，位于主启动控制器402的上面。在所示实施例中，一旦进入主启动控制器402，用户就看到主菜单并有以下控制选择：指令、效用、数据2、数据、程序2及程序。已启动的应用显示在显示屏404的底部。打开的应用窗口405是在已启动的应用/窗口指示器404之上，并在启动控制器400之右侧。在另一种实施例中，启动控制器和已启动的应用指示器可以隐去，以留出更多空间给应用窗口和回到前面。

图18展示了对启动控制器及其各自控制信号的细分。主控制器402总是将启动器返回到主菜单410。指令控制406会拉出指令控制菜单420，它包括以下指令：退出、搜索、放入垃圾箱、最小化、关闭。退出指令会打开一个确认窗口(没有在附图中显示)，表示用户拟退出启动器应用程序。搜索指令会打开一个常规搜索或浏览窗口。放入垃圾箱指令会打开一个垃圾箱窗口。最小化指令会将所有在用窗口缩到最小，并将其放入底部的在用应用程序/窗口指示器404。当要打开一个选中的应用程序/窗口时，可选指示器404上的小图标。关闭指令会打开一个窗口，给出多种选择：取消本指令、保存所有在用文件并关掉乐器，或关掉乐器但不保存所有在用文件。

回到主指令控制菜单410，效用指令405会打开一个次指令菜单430，它含有以下次指令：软件、触摸、鼠标、显示、系统、输出/入配置、系统声音。软件指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以添加/删除软件。触摸指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以配置触摸屏HID。鼠标指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以控制其它HID装置。显示指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以配置显示器。系统指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以配置操作系统。输出/入配置指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以配置前述的输入模块。系统声音指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以配置操作系统的声音。

回到主指令控制菜单410，数据2指令会打开一个次指令菜单440，使用户可以为数据配置文件结构。数据指令会打开一个数据次指令菜单，它含有以下次指令：重填、排序、样本、银行、预置、声音、系统数据、应用、操作系统。重填指令会打开一个重填表格/原因(这是一个可选的应用软件)窗口(没有显示在附图中)，。排序指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以有一个排序库。样本指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以有一个样本库。银行指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以有一个库银行，内有各种表现样本。预置指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以有一个库，内有各种声音或乐器。声音指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以有一个库(内有各种VST应用程序)或几个声音库。系统数据指令会打开一个窗口(没有显示在附图中)，使用户可以看操作系统文件和水平。应用指令会打开一个次指令菜单(没有显示在附图中)，它可为各类应用打开不同应用程序或次指令菜单(没有显示在附图中)。操作系统指令会打开一个窗口，使用户可以为操作系统打开文件探索/寻找器。对指令的其它细分也是可能的，启动器使用户可以重新配置指令，及增加打开文件名录、文件或应用程序的指令。

图19展示了另一种音频输出/输入模块500。它是由市售的PCI卡和其它已知的音频电气工艺线路板所支持。图上实施例有以下音频输出/输入：8个模拟输入502；8个模拟输出504，形式是1/4英寸的插口，以使1/4英寸的耳机塞子插入；2个平衡的模拟输入506，形式是凹槽XLR连接器。这些模拟输入在线层级和耳机层级之间是可选的；2个平衡的模拟输出，形式是凸起XLR连接器插头508；1个MIDI端口510；2个一模一样的MIDI输出口512；一个MIDI通过端口；一个脚控1/4英寸的耳机插座输入524；1/4英寸的耳机输出口；一个数字式字时钟516；一个数字式字时钟输出518；4个数字频道(2个输入，2个输出，2个与BNC经同轴缆线连接，2个光纤口)及2个RCA插口522。在本发明的一个实施例中，音频输出/输入是由24比特分辨率/96KHz支持的，这高于标准CD的优质分辨率，因为后者一般为16比特/44KHz。

图20展示了可互换的通用可编程控制器和USB通讯线路板550。这一可编程控制器线路板550与控制表面电路板552组合，即构成控制模块554的电子部件。在一个实施例中，这些电路板通过插座(一头插，一头接)直接互连。在另一实施例中，数据总线是通过电缆互连的。在某实施例中，控制表面电路板552包含电路或部件，如EE PROM---它内含与控制器线路板550构成通讯的识别键。控制器线路板提取关键信息，并将自己配置成按控制表面电路板552的身份操作。在其它实施例中，控制器线路板550是由主系统按控制表面电路板552提供的信息配置的。

控制器线路板550包括一个CPU 556，它与一个数据总线558连接，以便与控制器线路板550/控制表面电路板552上的其它部件收发信息。在某实施例中，申请人采用了8比特的数据总线。一个可编程逻辑装置(PLD)芯片(现实施例用的是CPLD)560也与控制器线路板550及其数据总线558连接。该芯片作为CPU 556芯片的一个计数器(scaler)。也就是对可输入CPU处理的信号数量进行计数。它考虑到了采用有更少导线的CPU芯片的设计。例如，CPLD有更多导线，因此可从更多来源同时收集信息。此外，CPLD芯片560可为CPU承担其它任务，如对安在控制表面电路板552上的编码器进行预计数，这样就能腾出CPU完成更困难的任务。视任务的不同，CPLD可为CPU全部或部分完成对编码器输出信号的计数。

控制器芯片还包括一个PSOC 562(芯片处理器上的可编程系统)，它也是与控制器数据总线558相连接的。PSOC芯片包括一批逻辑块(block)564和模拟块566及支持部件比如RAM和ROM(没有显示在附图中)。PSOC逻辑块和模拟块可在配置后按制造商的规格完成各种任务(申请人选中的PSOC是来自Cyprus半导体公司)。例如，有的逻辑块和模拟块可用作模拟/数字转换器。其它逻辑块和模拟块可用作数字/模拟转换器。PSOC还能配置成：一种数字通讯用的UART或IRDA调制解调器；一种通带滤波器；一种低通滤波器；系统的额外存储器；一种液晶显示驱动器；一种为多个任务重新进行配置的多路器；一种随机数产生器；测量芯片、记时器或时钟的作业温度；一种DTMF(双音多频或“按键式“)解码器；及许多其它功能配置。对控制器CPU、CPLD计数器及PSOC灵活性的组合，可使控制器将控制表面电路板变成能与乐器CPU通讯的USB装置。有一个单独可编程控制模块USB控制器线路板的好处是，该板能与一切控制模块通用，并使开发与其它控制模块交换信息的新控制模块更为容易。

图20展示了控制模块的另一独特特点。控制表面电路板552含有电路555，它含有一个被USB控制器利用的键。它(USB控制器)会被控制器用来配置自己，以便使控制表面电路板和通用可互换控制器线路板550有一个与控制表面电路板552一致的行为个性。例如，如果控制表面电路板是为编码器系统服务，控制器线路板550就必须就输入信号采取与为滑轨系统服务不同的行动。如果控制表面电路板和控制器线路板的组合存储器足够大，可以容纳驱动软件，控制模块可作为一个单独USB周边装置来操作。

从控制器线路板的设计来看，可能需有比控制器线路板的处理量更高的处理能力。由于控制表面电路板552是在同一数据总线558上与控制器线路板连接，而数据总线负责处理控制器CPU556和CPLD 560及PSOC 562之间的通讯，因此，控制表面电路板可能包括额外的CPLD或PSOC，以应付更多的处理任务，从而使控制模块能像USB周边装置一样发挥作用。

本发明考虑到了许多不同的商业模式。例如，乐器可以只当硬件出售，不论它是否有专有或非专有发声软件。专有发声软件可以单独出售。在开放源代码软件方面，卖主可以提供服务，而通过许可证交易收入得到补偿。这些服务可包括为开放源代码程序制定标准、通过审查和凋试来证明改进与标准吻合并与其它系统或系统部件兼容、正式审定开放源代码软件的版本并收取用户许可证费。卖主已证实有效的软件版本会使用户对软件性能有更大的信心。

虽已介绍了本发明的各种实施例，但这些实施例展示只是说明性的，而发明的范围不是如此有限。可能会有变化、修改、增添和改进。这些变化、修改、增添和改进也属于体现在以下权利要求中的本发明之范围内。

Claims (21)

1.一种电子音乐表演乐器，包括：

包含多个部件的机壳，所述部件包括：

第一模块式控制模块，包括：

可由操作员操作的第一乐器输入界面；和

与所述第一乐器输入界面连接的第一控制器电路，所述第一控制器电路接收操作员操作所述第一乐器输入界面时的输入表示，所述第一控制器电路提供包括电子格式的第一操作表示的输出；和

第二模块式控制模块，包括：

可由操作员操作的第二乐器输入界面；和

与所述第二乐器输入界面连接的第二控制器电路，所述第人控制器电路接收操作员操作所述第二乐器输入界面时的输入表示，所述第二控制器电路提供包括电子格式的第二操作表示的输出；和

设置用于运行通用计算机操作系统的母板，所述通用计算机操作系统被配置以使所述母板能够运行至少一个用户选择的声音软件包，从而利用所述第一操作表示和所述第二操作表示产生声音信号。

2.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述机壳还包含所述母板。

3.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一控制器电路与所述第二控制器电路是可互换的。

4.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一模块式控制模块可拆卸地电连接至所述母板并可与第三模块式控制模块互换。

5.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一模块式控制模块可拆卸地连接至所述机壳并可与第三模块式控制模块互换。

6.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述电子格式是MIDI。

7.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述电子格式是USB。

8.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一控制器电路还包括：

将所述第一控制器电路连接至所述第一乐器输入界面的数据总线；

连接至所述数据总线的CPU；

连接至所述数据总线的可编程逻辑装置(PLD)；和

连接至所述数据总线的可编程芯片上系统(PSOC)处理器。

9.如权利要求8所述的电子音乐表演乐器，其中，所述CPU、PLD和PSOC处理器一起运行，将操作员在第一乐器输入界面的输入表示转换成电子格式。

10.如权利要求8所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一控制器电路还包括连接至所述数据总线的USB电路，所述USB电路包括设置用于连接至所述母板的USB连接。

11.如权利要求1所述的电子音乐表演乐器，其中，所述第一乐器输入界面包括：

至少一个人工界面装置；和

含有配置键的非易失性存储器装置，所述配置键含有所述第一控制器电路所用的配置信息，从而与所述第一乐器输入界面联合操作。

12.一种电子声音表演乐器，包括：

设置用于运行计算机操作系统的母板，所述计算机操作系统被配置以使所述母板能够运行至少一个用户选择的声音软件包，从而产生声音信号；

包含多个控制模块插槽的机壳；

设置用于可拆卸地定位于所述多个控制模块插槽中任意一个中的第一模块式控制模块，所述第一模块式控制模块包括：

包括乐器输入界面的第一控制表面电路，其响应于操作员的第一控制输入操作而生成第一操作信号；和

与所述第一控制表面电路电连接的第一控制器电路，所述第一控制器电路接收所述第一操作信号并生成第一模块式控制模块输出，所述第一模块式控制模块输出被提供给所述母板；和

设置用于可拆卸地定位于所述多个控制模块插槽中任意一个中的第二模块式控制模块，所述第二模块式控制模块包括：

包括乐器输入界面的第二控制表面电路，其响应于操作员的第二控制输入操作而生成第二操作信号；和

可与所述第一控制器电路互换的第二控制器电路，所述第二控制器电路与所述第二控制表面电路电连接，所述第二控制器电路接收所述第二操作信号并生成第二模块式控制模块输出，所述第二模块式控制模块输出被提供给所述母板；

所述至少一个用户选择的声音软件包利用所述第一模块式控制模块输出和所述第二模块式控制模块输出来产生所述声音信号。

13.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述机壳包含所述母板。

14.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一控制器电路与所述第二控制器电路是可互换的。

15.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一控制器电路还包括：

数据总线；

连接至所述数据总线的CPU；

连接至所述数据总线的可编程逻辑装置(PLD)；和

连接至所述数据总线的可编程芯片上系统(PSOC)处理器。

16.如权利要求15所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一控制器电路通过所述数据总线电连接至所述第一控制表面电路。

17.如权利要求15所述的电子声音表演乐器，其中，所述CPU、PLD和PSOC处理器一起运行，将所述第一操作信号转换成所述第一模块式控制模块输出，所述第一模块式控制模块输出为标准化信号格式。

18.如权利要求15所述的电子声音表演乐器，还包括连接至所述数据总线的USB电路，所述USB电路接收所述第一操作信号表示并以USB格式输出所述第一操作信号表示。

19.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一模块式控制模块输出包括MIDI格式。

20.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一模块式控制模块输出还包括USB格式。

21.如权利要求12所述的电子声音表演乐器，其中，所述第一操作信号包括MIDI格式。

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