CN101872611B - 电子琴键盘力度曲线实时调节的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子琴键盘力度曲线实时调节的系统和方法，应用在单片机子系统和与之连接的PC子系统中，利用数字通信，将电子琴中采样时间与发音音量的转换在PC子系统中完成，在产品开发过程中，可以通过PC实时调节力度响应曲线，提高了发音音量的精确度和大大节约了修改时间成本。一种电子琴键盘力度曲线实时调节的系统包括单片机子系统和PC子系统，所述单片机子系统，用于采样使用者键盘按键时间信息，并将其发给PC机，同时接收PC机的命令进行发音。所述PC子系统，用于接收所述单片机子系统的按键时间信息，将所述按键时间信息分析计算后发出指令给所述单片机子系统。

Description

电子琴键盘力度曲线实时调节的系统

技术领域

本发明涉及通过计算机良好的用户界面实时实现键盘力度曲线调节的方法。 

背景技术

在电子琴上，由于设计的不同，工艺的改进等的原因，会使用到各种不同的键盘，需要针对每种键盘进行力度曲线的调节，根据用户群的不同甚至调节多条力度曲线。现在已知的力度曲线调节方法，一般是先把力度曲线的数据做在程序中，烧录到程序芯片中，然后在电子琴上实际弹奏，根据弹奏的感觉调整曲线数据，再做到程序中，再弹奏这样反复修改试验。每次调整曲线时，调整的位置，大小等很难把握，造成调整的费时费力。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电子琴键盘力度曲线实时调节的系统和方法，可以实时完成力度曲线的调节，通过图形化的界面，使得关系更明确，调节更方便。 

为此，本发明提供一种电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，包括单片机子系统和PC子系统。 

所述单片机子系统，用于采样使用者键盘按键时间信息，并将其发给PC机，同时接收PC机的命令进行发音。 

所述PC子系统，用于接收所述单片机子系统的按键时间信息，将所述按键时间信息分析计算后发出指令给所述单片机子系统。 

本发明所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，其中，所述PC子系统包括： 

通信模块，用于接收单片机子系统的时间信息和发送发音命令给单片机子 系统，通过MPU401接口(或USB接口)接收MIDI格式的时间信息，并传送给计算模块，然后从计算模块得到力度信息，通过MIDI IN接口(或USB MIDI接口)传送给单片机通信模块。 

用户界面模块，用于通过使用输入设备进行力度曲线调节并储存相应的数据，让使用者可以使用鼠标/键盘等输入设备进行力度曲线调节。调节完成后可以把力度曲线数据保存到文件中，以供电子琴程序使用。 

计算模块，根据用户修改的力度曲线和得到的时间信息，计算出力度信息，通过通信模块传输给单片机模块。这里还可以根据键盘黑键和白键的不同分成2条不同的曲线分别调节，分别计算。 

本发明所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，其中，所述单片机子系统包括： 

采样模块，用于对电子琴键盘按键进行采样，并对采样的时间进行量化。 

通信模块，把采集的时间以MIDI数据的格式，通过MIDI OUT接口(或USBMIDI接口)传输到PC机，然后通过MIDI IN接口(或USB MIDI接口)得到PC机返回的力度数据，把此数据传给电子琴发音模块进行发音。 

发音模块，用于将所述通信模块接收到的发音信息转化为声音。 

电子琴键盘力度曲线实时调节的方法，应用在单片机子系统和与之连接的PC子系统中，包括： 

获取单片机子系统的按键时间信息，通过按键时间信息的时间和力度值组成力度曲线； 

根据所述按键时间信息在PC子系统中进行按键时间与发音音量的转换。 

本发明所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的方法，其中，所述按键时间信息通过扫描检测按键状态的方法得到时间。 

本发明所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的方法，其中，所述按键时间信息通过从其他键盘扫描模块中读取。 

本发明的有益效果为： 

利用数字通信，将电子琴中采样时间与发音音量的转换在PC子系统中完成，在产品开发过程中，可以通过PC实时调节力度响应曲线，提高了发音音 量的精确度和大大节约了修改时间成本。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。 

图1是电子琴键盘力度曲线实时调节的系统的整体结构图； 

图2是电子琴力度键盘按键力度的图形描述； 

图3是电子琴键盘力度曲线的图示，显示时间和力度的关系； 

图4是计算机上实际应用的界面图； 

图5是基本的程序流程图。 

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。 

如图1所示，电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，包括单片机子系统和PC子系统。PC子系统包括：通信模块，用户界面模块，计算模块。单片机子系统包括：采样模块，通信模块，发音模块。 

计算机通信模块，用于接收单片机通信模块的按键键值时间信息，并把此信息传递给计算模块；在计算模块计算完成后，把处理后的发音信息(包括键值和力度数据)传递给单片机通信模块。这里和单片机通信模块的硬件连接是计算机的MPU401接口连接单片机模块的midi in/midi out接口，注意计算机出来的midi in连接单片机系统的midi out，midi out连接单片机系统的midiin。或者计算机的USB接口连接单片机系统的USB midi接口。 

用户界面模块，用于人机交互，让使用者可以使用鼠标/键盘等输入设备进行力度曲线调节，并把力度和时间关系的力度曲线传递到计算模块。调节完成后可以把力度曲线数据保存到文件中，以供电子琴程序使用。这是一个图形界面，没有特殊的操作方法。在接口选择时，选择当前硬件连接的接口，如当前是MPU401方式，那么在in和out的接口选择中均选择MPU401选择，然后点击【start】应用此接口。 

计算模块，将通信模块输入进来的时间根据用户界面模块的曲线进行计算，并将得到的结果再输出给计算机通信模块。如得到键值24，时间转换后值 56，那么首先根据键值判别此键是白键，然后调出白键曲线数据表，查询到横坐标56处的力度值(纵坐标)，比如为，比如为77，然后把24，77这个键值和力度信息传递给计算机通信模块，通过它传到单片机系统进行发音。如果听起来觉得声音太小，那么调节56位置对应的力度值，如改为80，然后再次已相同力度按同个键，听声音响度是否合适。这是最理想的情况，但由于弹奏键盘时得到同一个时间转换值的难度太大，往往是以阶段性调节为主，即以同样的力度弹奏时，虽然很难得到相同的时间转换值，但却会落在一个小区间里，那么通过对一个个小区间的调整，最终得到整条曲线数据。 

时间采样模块，是对电子琴键盘按键进行采样，并对采样的时间进行量化，将时间量化成一个有范围的数据。它连接电子琴键盘的接口，通过说明查询及计时的方法得到按键的键值和时间信息。当按下一个按键时，采样模块扫描到此事件，并通过查询和计时的方法得到键值和时间值，并把时间量化为一个有限范围的值。这里转换后的范围为0-255，可以认为数值越大，按键的速度越快。 

单片机通信模块，是将采样模块得到的键值和量化后时间信息以midi格式发送给计算机通信模块，并接收计算机通信模块的发音信息，将它传递到发音模块进行发音。 

发音模块，是将通信模块接收到的发音信息转化为声音，让人实时听到按键经过计算机处理后的发音响度。它是一个音源模块，后级连接功放和喇叭进行发音。发音模块和后级的功放喇叭为现有模块，所以不再详细描述。 

如图2所示，每个按键有2个高低不同导电胶，在按键按下时，导电胶1首先接触PCB板，这里得到时间T0，然后导电胶2再接触PCB板得到时间T1，那么按键时间值就是T2＝T1-T0，再对T2进行量化限值处理得到时间值。在按下后，如果导电胶1和2都离开了PCB板，则就是放键信息(时间为0)。 

如图3所示，显示时间和力度的关系。可以看出时间越小，力度值越大，最大为127，时间越大，力度值越小，直到0。这里说明一下，虽然我们通常说力度键盘，但从原理上来说，速度键盘更确切。由于各种键盘的用料，弹簧等各不相同，同样的弹奏得到的时间长度各有不同，那么久需要通过力度曲线 来调整，使得一样的弹奏力度在不同的键盘上得到的按键响度一致。另一方面，根据不同的使用人群，有时也需要不同的力度曲线，如儿童的力量较小，需要较小的力度得到较大的响度这也可以通过力度曲线来实现。 

如图4所示，图中曲线上的各个点可以通过鼠标点击拖曳来改变曲线的形状，也可以修改右边编辑框内的值来改变。这里的横坐标数值越大，按键的速度越快(时间越小)。 

下面的区域是以柱状图的形式显示按键根据曲线转换后的力度。 

使用时，首先打开软件，根据单片机通信模块的实际连接方式选择midi接口，按【start】使用选择的接口开始工作。按下键盘按键，听在当前力度曲线下的实际声音，如果觉得声音太小，则调节此次按键对应时间处的力度值，使之变大，然后再次按键听调整后的声音大小，这样重复直到满意为止。调试完成后，可以把数据保存到文件中共实际的电子琴系统使用。两条数据曲线分别为black(黑键)和white(白键)，上部的曲线black(黑键)的曲线，为这是因为键盘的白键比黑键长，当用相同的力度去弹奏时，产生的时间是不同的，那么得到的响度也不同。 

如图5所示，程序流程图它分成2个部分，上部分为计算机程序的流程图，首先启动软件，选择硬件接口并按【start】使用此接口，这样软件将监控此硬件接口，当此接口有按键信息时，计算机通信模块就接收按键信息，交给计算模块进行计算，而计算模块计算的根据是用户调整后的力度曲线，计算完成后，再把信息传给计算机通信模块，由它继续传递给单片机系统，同时它还接收用户输入，进行力度曲线的调节和文件保存等工作。下半部分为单片机系统，首先连接好硬件(连接键盘，和计算机之间的接口连接线)，打开电源，启动单片机系统，当按下键盘一个按键时，将由键盘按键时间采集模块扫描到，并进行计时及计算，得到一个键值和一个转换后的时间相关值，这组成一个按键信息，采集模块将此信息传给单片机通信模块，单片机通信模块就将此按键信息传递到计算机通信模块。同时单片机通信模块随时接收从计算机通信模块传递的发音信息，一旦接收到发音信息，立即传给发音模块进行发音。 

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了 进一详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (3)

1.电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，其特征在于，包括单片机子系统和PC子系统；

所述单片机子系统，用于采样使用者键盘按键时间信息，并将其发给PC机，同时接收PC机的命令进行发音；

所述PC子系统，用于接收所述单片机子系统的按键时间信息，将所述按键时间信息分析计算后发出指令给所述单片机子系统；所述PC子系统包括：

通信模块，用于接收单片机子系统的时间信息和发送发音命令给单片机子系统；

用户界面模块，用于通过使用输入设备进行力度曲线调节并储存相应的数据；

计算模块，将所述通信模块输入进来的时间和用户界面模块的曲线进行计算，并将得到的结果再输出给所述通信模块。

2.根据权利要求1所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，其特征在于，所述用户界面模块中的输入设备为鼠标或者键盘。

3.根据权利要求1所述的电子琴键盘力度曲线实时调节的系统，其特征在于：所述单片机子系统包括：

采样模块，用于对电子琴键盘按键进行采样，并对采样的时间进行量化；

通信模块，用于将所述采样模块得到量化后的时间信息发送给PC机，并接收PC机的发音信息发送到发音模块；

发音模块，用于将所述通信模块接收到的发音信息转化为声音。

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