CN103366785B - 脚踏式电子音乐演奏系统和方法 - Google Patents

Abstract

踩踏的多个踏板、与踏板数量相同的多个提示器、主机、显示器和乐音播放器，每个踏板对应一个提示器，其中提示器用于接收主机发送的弹奏提示信息并提示给演奏者；踏板内设置有子处理器、加速度传感器和电容感应元件，子处理器根据加速度传感器和电容感应元件的感应信号判断演奏者踩踏发生，并将踏板序号和踩踏力度信息传输至主机，主机根据所述子处理器发送的踏板序号和踩踏力度信息控制所述显示器显示演奏者的实际演奏信息，并控制乐音播放器播放相应的乐音。本发明的系统和方法可供多人同时协作演奏，而且演奏难度适中，尤其适于幼儿、儿童期的人群参与演奏活动。

Description

脚踏式电子音乐演奏系统和方法

技术领域

本发明涉及电子演奏乐器领域，尤其是用于多人演奏同一乐器,具体而言涉及一种脚踏式电子音乐演奏系统和方法。

背景技术

电子乐器的演奏一般需要乐手或者经过专业训练的演奏人通过键盘触发电子信号，使其利用电子合成技术或是采样技术来实现演奏。这是一项专业的演奏活动，因此，现有的电子乐器的演奏方式的普及性较低，大众参与程度不高。而且同一乐器通常为单人演奏，一般无法由多人演奏，例如5或10人以上协同演奏。面对社会上日益增长的丰富文化生活的要求，开发一种可供多人同时演奏、并且演奏难度较低的电子音乐演奏方式是有必要的。

发明内容

针对现有技术的缺陷和不足，本发明旨在提供一种脚踏式电子音乐演奏系统和方法，可供多人同时协作演奏，而且演奏难度较低，适于幼儿期、儿童期的人群参与演奏活动。

为达成上述目的，本发明所提供的技术方案如下：

一种脚踏式电子音乐演奏系统，包括：供演奏者踩踏的多个踏板、与踏板数量相同的多个提示器、主机、显示器和乐音播放器，每个踏板对应一个提示器，其中所述提示器用于接收主机发送的弹奏提示信息并提示给演奏者；所述踏板内设置有子处理器、加速度传感器和电容感应元件，所述子处理器根据加速度传感器和电容感应元件发出的感应信号判断演奏者踩踏发生，并将踏板序号和踩踏力度信息传输至所述主机，所述主机根据所述子处理器发送的踏板序号和踩踏力度信息控制所述显示器显示演奏者的实际演奏信息，并控制所述乐音播放器播放相应的乐音。

进一步，所述加速度传感器感应对踏板的踩踏动作并检测振动强度，所述电容传感元件感知肢体临近并发出响应信号，当所述加速度传感器感应到超过一定强度的振动信号发生并且电容传感元件发出肢体临近响应信号时所述子处理器判断为踩踏发生；否则判断为干扰振动。

进一步，所述子处理器判定踩踏发生后，利用肢体临近信号用于判断演奏者的脚是否离开踏板，所述电容感应元件持续感应肢体临近信号的变化，若肢体临近信号消失，则判定演奏者的脚已经离开踏板。

进一步，所述主机根据演奏者的踩踏力度控制乐音播放的弹奏力度。

进一步，所述多个踏板通过一CAN总线与所述主机连接并发送发生踩踏的踏板序号和踩踏力度信息，所述多个提示器通过另一CAN总线与所述主机连接并接收主机发送的弹奏提示信息。

进一步，所述主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息，所述提示器以可视化的方式将弹奏提示信息提示给演奏者。

进一步，所述主机在乐曲结束后记录并评价演奏者的演奏活动。

进一步，所述主机由一个独立处理器构成。

为实现上述目的，本发明的另一方面提出一种脚踏式电子音乐演奏方法，包括以下步骤：

主机获取一乐曲的MIDI文件并解析成弹奏提示信息，将弹奏提示信息传送给多个提示器；

提示器接收到来自主机的弹奏提示信息后，以可视化的方式提示给演奏者；

演奏者根据提示器的提示脚踏踏板进行弹奏，踏板将弹奏信息传送给主机；

主机将演奏者的实际演奏显示出来，并控制乐音播放器播放相应的乐音；以及

演奏结束后，主机记录并评价演奏者的演奏活动。

进一步，前述方法中，所述主机根据演奏者的踩踏力度控制乐音播放器播放乐音的弹奏力度。

进一步，前述方法中，利用加速度传感器感应踩踏动作并检测振动强度，利用电容传感元件感知肢体临近并发出响应信号，当所述加速度传感器感应到超过一定强度的振动信号发生且电容传感元件发出肢体临近响应信号时，判断为踩踏发生并发送弹奏信息，否则判断为干扰振动；判定踩踏发生后，肢体临近信号用于判断演奏者的脚是否离开踏板，所述电容感应元件持续感应肢体临近信号的变化，若肢体临近信号消失，则判定演奏者的脚已经离开踏板。

进一步，所述主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息。

由以上本发明的技术方案可知，本发明的有益效果在于提供一种可供多人协作演奏并且参与难度较低的脚踏式电子音乐演奏方案，不需要专业乐手或经过专业训练的人就能胜任，对于幼儿期、儿童期的人群，都可以参与本系统的演奏活动，提高幼儿、儿童的身体协调性、音乐素养和协作能力，还可以提高公众对电子音乐演奏的参与程序，普及电子演乐器的演奏，提高公众积极、健康锻炼的热情，提升身体素质和文化素养。

附图说明

图1为本发明较优实施例的脚踏式电子音乐演奏系统的模块示意图。

图2为踏板的示范性结构示意图。

图3为提示器的示范性结构示意图。

图4为提示器显示内容和方式的一个示范性实施例。

图5为脚踏式电子音乐演奏系统的实现流程示意图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

如图1所示，根据本发明的较优实施例，脚踏式电子音乐演奏系统包括：供演奏者踩踏的多个踏板、多个提示器以及主机、显示器和乐音播放器，每个踏板对应一个提示器，即踏板数量和提示器的数量相同，其中提示器用于接收主机发送的弹奏提示信息并提示给演奏者；踏板内设置有子处理器、加速度传感器和电容感应元件，子处理器根据加速度传感器和电容感应元件发出的感应信号判断演奏者踩踏发生，并将踏板序号和踩踏力度信息传输至主机，主机再根据所述子处理器发送的踏板序号和踩踏力度信息控制显示器显示演奏者的实际演奏信息，并控制乐音播放器播放相应的乐音。主机在乐曲结束后记录并评价演奏者的演奏活动。较佳地，主机演奏者的踩踏力度控制乐音播放的弹奏力度。

如图1-图3所示，本实施例中使用CAN总线在各踏板和提示器与主机之间的通信。多个踏板通过一CAN总线与所述主机连接并发送发生踩踏的踏板序号和踩踏力度信息，多个提示器通过另一CAN总线与所述主机连接并接收主机发送的弹奏提示信息。由于CAN有着高可靠性和良好的错误检测能力，所以其在本实施例的应用可以保证信息传输的畅通。

如图2所示，每个踏板内设置有子处理器、加速度传感器和电容感应元件，加速度传感器和电容感应元件分别连接至子处理器。加速度传感器是一种可以感应和测量物体在空间的加速度的电子元件，可以感应到物体的振动并可测量到其振动强度，例如压电式加速度传感器、压阻式加速度传感器、电容式加速度传感器等。本实施例中的加速度传感器用于感应使用者的脚踏动作和强度并输出响应信号。

电容感应元件可用于感应临近的物体，当有物体靠近其感应极（天线）时，感应元件可输出对应的响应信号。本实施例中，电容感应元件用于感应使用者的肢体临近并输出肢体临近的响应信号。

子处理器根据前述2个信号的同时发生判定当前存在踩踏：子处理器检查加速度传感器的感应信号，当发现有超过一定强度的感应信号发生，继续检查电容感应元件是否有感应到肢体临近并输出肢体临近信号，如果有肢体临近信号，则子处理器判断为踩踏发生并将演奏者的弹奏信息，即发生踩踏的踏板序号和踩踏力度信息发送至主机；若没有肢体临近信号或者仅仅有肢体临近信号但没有检测到一定强度的振动感应信号发生，则判断为存在干扰振动，而不是使用者的踩踏，例如来自周围环境的施工振动信号，或者演奏者站立在踏板上但没有进行踩踏动作。也就是说，对踏板的踩踏动作（也即弹奏）发生的认定，要求加速度传感器感应到一定振动和电容传感元件感应到肢体临近这两个事件同时发生。

判定有人踩下踏板后，肢体临近信号还可用于判断踩踏者的脚是否离开踏板。此时，子处理器不断检查电容感应元件是否有肢体临近信号，若肢体临近信号消失，则判定踩踏者的脚已经离开踏板。

本实施例中，主机上设置有网络接口用于从Internet下载乐曲的MIDI格式文件，当然主机还可以通过其他方式例如USB或蓝牙传输等，通过加密或不加密的方式获取乐曲的MIDI格式文件。参考图1、图3和图4所示，主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息，例如演奏者应使用什么力度、什么时刻踩下踏板以及什么时刻离开踏板，并将这些信息通过CAN总线传输至多个提示器，提示器以可视化的方式将弹奏提示信息提示给演奏者，每个踏板采用对应的提示器来提示弹奏的时刻和力度。如图4所述，每个提示器内包括提示器处理器和与之连接的提示器显示器。

如图4所示为可视化提示的一个示范性实施例，提示器显示器上包括有弹奏进度块显示a、踩踏力度显示b和起止线c，其中：弹奏进度块a由上至下运动，其下边缘到达起止线c时，应发生踩踏动作；而后，弹奏进度块继续向下运动，其上边缘离开起止线c时，应发生离开踏板的动作、也即此时演奏者的脚应离开踏板。踩踏力度显示b以数字表示踩踏力度，可分段为1-10，其中10表示踩踏力度最强。

本实施例中，所述主机由一个独立处理器构成。

如图5所示为脚踏式电子音乐演奏系统的实现过程示意图。如图所示，脚踏式电子音乐演奏方法，包括以下步骤：主机获取一乐曲的MIDI文件并解析成弹奏提示信息，将弹奏提示信息传送给多个提示器；提示器接收到来自主机的弹奏提示信息后，以可视化的方式提示给演奏者；演奏者根据提示器的提示脚踏踏板进行弹奏，踏板将弹奏信息传送给主机；主机将演奏者的实际演奏显示出来，并控制乐音播放器播放相应的乐音；以及演奏结束后，主机记录并评价演奏者的演奏活动。

较佳地，主机根据演奏者的踩踏力度控制乐音播放器播放乐音的弹奏力度。

前述方法中，利用加速度传感器感应踩踏动作并检测振动强度，利用电容传感元件感知肢体临近并发出响应信号，当所述加速度传感器感应到超过一定强度的振动信号发生且电容传感元件发出肢体临近响应信号时，判断为踩踏发生并发送弹奏信息，否则判断为干扰振动；判定踩踏发生后，肢体临近信号用于判断演奏者的脚是否离开踏板，所述电容感应元件持续感应肢体临近信号的变化，若肢体临近信号消失，则判定演奏者的脚已经离开踏板。

前述方法中，主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息。

综上所述，本发明的脚踏式电子音乐演奏系统和方法提供一种可供多人协作演奏并且参与难度较低的脚踏式电子音乐演奏方案，不需要专业乐手或经过专业训练的人就可胜任，对于幼儿期、儿童期的人群，都可以参与本系统的演奏活动，提高幼儿、儿童的身体协调性、音乐素养和协作能力，还可以提高公众对电子音乐演奏的参与程度，普及电子乐器的演奏，提高公众积极、健康锻炼的热情，提升身体素质和文化素养。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种脚踏式电子音乐演奏系统，其特征在于，包括：供演奏者踩踏的多个踏板、与踏板数量相同的多个提示器、主机、显示器和乐音播放器，每个踏板对应一个提示器，其中所述提示器用于接收主机发送的弹奏提示信息并提示给演奏者；所述踏板内设置有子处理器、加速度传感器和电容感应元件，所述子处理器根据加速度传感器和电容感应元件发出的感应信号判断演奏者踩踏发生，并将踏板序号和踩踏力度信息传输至所述主机，所述主机根据所述子处理器发送的踏板序号和踩踏力度信息控制所述显示器显示演奏者的实际演奏信息，并控制所述乐音播放器播放相应的乐音，所述主机根据演奏者的踩踏力度控制乐音播放的弹奏力度；

所述加速度传感器感应对踏板的踩踏动作并检测振动强度，所述电容传感元件感知肢体临近并发出响应信号，当所述加速度传感器感应到超过一定强度的振动信号发生并且电容传感元件发出肢体临近响应信号时所述子处理器判断为踩踏发生，否则判断为干扰振动；

所述子处理器判定踩踏发生后，利用肢体临近响应信号用于判断演奏者的脚是否离开踏板，所述电容感应元件持续感应肢体临近响应信号的变化，若肢体临近响应信号消失，则判定演奏者的脚已经离开踏板，所述多个踏板通过一CAN总线与所述主机连接并发送发生踩踏的踏板序号和踩踏力度信息，所述多个提示器通过另一CAN总线与所述主机连接并接收主机发送的弹奏提示信息。

2.根据权利要求1所述的脚踏式电子音乐演奏系统，其特征在于，所述主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息，所述提示器以可视化的方式将弹奏提示信息提示给演奏者。

3.根据权利要求1-2之一所述的脚踏式电子音乐演奏系统实现的脚踏式电子音乐演奏方法，其特征在于，包括以下步骤：

主机获取一乐曲的MIDI文件并解析成弹奏提示信息，将弹奏提示信息传送给多个提示器；

提示器接收到来自主机的弹奏提示信息后，以可视化的方式提示给演奏者；

演奏者根据提示器的提示脚踏踏板进行弹奏，踏板将弹奏信息传送给主机；

主机将演奏者的实际演奏显示出来，并控制乐音播放器播放相应的乐音；以及演奏结束后，主机记录并评价演奏者的演奏活动；

所述主机根据演奏者的踩踏力度控制乐音播放器播放乐音的弹奏力度；

利用加速度传感器感应踩踏动作并检测振动强度，利用电容传感元件感知肢体临近并发出响应信号，当所述加速度传感器感应到超过一定强度的振动信号发生且电容传感元件发出肢体临近响应信号时，判断为踩踏发生并发送弹奏信息，否则判断为干扰振动；判定踩踏发生后，肢体临近响应信号用于判断演奏者的脚是否离开踏板，所述电容感应元件持续感应肢体临近响应信号的变化，若肢体临近响应信号消失，则判定演奏者的脚已经离开踏板。

4.根据权利要求3所述的脚踏式电子音乐演奏方法，其特征在于，所述主机由乐曲的MIDI格式文件解析出弹奏提示信息，包括弹奏的时刻和力度信息。