CN103380454A - 用于钹振动的电子处理的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
在一个实施方式中，电子钹系统包括：第一拾音器，被配置为产生第一钹中的振动的电信号表示；以及控制器，被配置为接收该第一电信号并处理该第一电信号以产生输出。该控制器包括被配置为使该第一电信号的型态经受数字信号处理技术的数字信号处理器（DSP）。该数字信号处理技术包括动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。该钹可以是诸如脚踏钹（hi-hat）、碎音钹（crash cymbal）及高架钹（ride cymbal）的任何已知的钹，并可以为被配置为减少室内使用的噪音的带孔型。可提供照明控制以照明钹从而用于功能或美观的目的。
Description
技术领域
本发明总体涉及乐器，更具体地，涉及来自乐器的声音的电子处理。
背景技术
传统上，钹已成为只声乐器。针对大空间或录音期间中的现场演出，通常使用麦克风来获取它们的声音，用于随后的放大和/或录音，但期望该钹的自然声音通常“忠实的”再现。有时，按所需或所期望而施加了诸如混响或均衡的适度的后处理效果，以调整钹的声音。
电子鼓套件的出现自然引生“电子钹”。如它们的鼓配对物一样，这些装置用作电子“触发器”，即，自身正被击打的“钹”的声音针对聆听并未进行放大，或并不旨在被听到。该“钹”（或更准确地说，塑料或塑料覆盖的钹复制物）以某一类型的传感器来制造，当击打时产生音响钹的预录音“采样”的初始回放的触发信号。电子钹的该“声音”由正被击打的传感器而触发的采样改变而改变。尽管此方式提供了几乎静音的操作以及“可信的”预录钹音的优点，但它在“感觉”和“表达”中遭受极大困扰。鼓手习惯于音响钹提供的“棒在金属上”的感觉，并习惯于在不同位置以各种类型的击打、击打力量及击打物（棒、槌、刷等）来击打音响钹而可实现的声音振动的极大范围。实际上，对提供了鼓手习惯于音响钹的感觉以及表达范围来说，成本效益的感知方案是不实用的。
发明内容
如本文中所述的该钹系统能够使用真的金属钹等，给鼓手提供了它们重视棒在金属上的感觉。如果需要，借助在金属钹中带孔的手段，能够将音级减低至可接受的家庭水平。而非使用该钹作为采样声音的“触发器”，借助近距离麦克风、接触型麦克风或其他类型（光学的、磁的等）的拾音装置，钹自身的自然振动被转换成电信号，从而提供鼓套件中各个钹的声音与其他钹的隔离。然后，能够表示该振动的幅度、频率及其他特性的这些拾音器的输出被发送至在其中能够实施对钹的自然声音的修改的控制器/信号处理单元。这给诸如鼓手的用户提供了吉他手长久习惯于但鼓手从未具有的某些情况：接入经由电子信号处理而对宽范围的音调变化，同时保持它们的乐器固有的声响振动的所有自然表达。
如本文中所述的，电子钹系统包括了第一拾音器，其被配置为产生表示第一钹中的振动的电信号；以及控制器，被配置为接收该第一电信号及处理该第一电信号以产生输出。
同样，如本文中所述，控制器包括了第一输入端、被配置为通过该第一输入端来接收表示第一钹中的振动的电信号、且被配置为使该第一电信号经受数字信号处理技术的数字信号处理器（DSP）、以及被配置为输出端经处理的第一电信号型态的第一输出端。
同样，在本文中描述了用于处理钹音的方法。该方法包括了检测第一钹中的振动、产生表示被检测的振动的第一电信号、使该第一电信号经受数字信号处理技术、以及输出经处理的第一电信号的型态。
附图说明
被并入并构成此说明书部分的附图示出了实施方式的一个或多个实例，并连同实施方式实例的描述用以解释该实施方式的原理和实施。
在附图中：
图1是根据一个实施方式的电子钹系统100的示意图。
图1A是根据一个实施方式的带孔的钹照明配置的示意图。
图2是示出了根据一个实施方式的控制器的各部分的框图；以及
图3是根据一个实施方式的用于实施钹音处理方法的流程图。
具体实施方式
在电子钹系统的情况下，本文中描述了实施方式实例。本领域中普通熟练的技术人员将认识到，以下描述仅是解说性的，并不旨在以任一方式进行限制。其他实施方式将使获得本发明的这些熟练的技术人员容易想起它们。现将详细参照如附图所示的实例实施方式的实施。对所有附图以及以下的描述，相同的参考标记将尽可能被用于指代相同的或相似的项。
为了简明，未示出以及未描述本文中所述的实施例的所有常规特征。当然，应理解，在任何如此的实际实施的开发中，必须作出为了实现开发者的特定目标的许多实施规定的决定，诸如服从应用相关及商业相关的限制，并理解，这些特定目标将从一个实施变化至另一实施，且从一个开发者变化至另一开发者。此外，应理解，对于获得本发明优点的那些普通熟练技术人员来说，这种开发付出可能是复杂和耗时的，但仍然会是工程的惯例保证。
根据本发明，使用各种类型的操作系统、计算平台、计算机程序和/或通用机器，可实现本文中所述的某些部件、处理步骤和/或数据结构。另外，本领域中普通熟练技术人员将认识到，也可使用诸如硬线装置、可编程门阵列（FPGA）、专用集成电路等较少通用性质的装置，而不背离本文中所公开的发明概念的范围和精神。通过计算机或机器以及能够被存储为由机器可读的一系列指令的那些处理步骤，来实现包含了一系列处理步骤的方法，这些指令可存储在有形媒介上，诸如计算机存储器装置（例如，ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、闪速存储器、闪存盘等）、磁存储媒介（例如磁带、磁盘驱动器等）、光存储媒介（例如，CD-ROM、DVD-ROM、纸卡、纸带等）以及其他类型的程序存储器。
本文中专用的术语“示例性的”，以意指“充当实例、例子或插图”。本文中被描述为“示例性的”的任何实施方式不必被解释为优选或有利地在其他实施方式之上。
图1是电子钹系统100的示意图。控制器102耦接至多个拾音器104，每个拾音器均用以提供关联的钹106所产生表示振动的电信号。被配置为检测诸如振动的幅度和频率以及其他钹振动特性的拾音器104可以是各种已知类型的麦克风，诸如近距离麦克风、接触型麦克风、或其他类型的麦克风，或诸如光学传感器或磁传感器的传感器等。该钹106可以是脚踏钹（hi-hat cymbal）、高架钹（ride cymbal）或碎音钹（crash cymbal）形式的任何已知金属（或其他冲压材料）的乐器，它们通过诸如鼓棒、鼓槌等物体击打时而产生振动。此外，在一个实施方式中，钹106被有多个孔以减小或另外改变它们的声音输出。
拾音器104和控制器102之间的连接可以是无线的。可选地，该连接可用电缆108的方式，在这种情况下，这些电缆能够提供照明供电的额外目的，用于使用例如LED对该钹提供功能性或美观上的照明。这种配置示于图1A中，其中，在拾音器104上所安装的LED110朝钹106的底部引导光112以从下面照明钹。钹106中的穿孔114使来自LED的光112向上穿过该钹而通过，从而使光112a从中出现。该LED的光可以是任何所期望的颜色。当然，可考虑除LED外的其他光源，包括例如白炽灯泡等。
图2是示出了控制器103的部分的框图。通常，该控制器102的操作包括了将拾音器104所检测的、钹的振动的例如电压（作为时间的函数）形式的实时波形数字化。频率在该信息中是隐含的。一旦声音波形由此被数字化，则能够施加时域或频域（或任何其他的）DSP技术的任何之一，以实现所期望的各种处理要素，例如滤波、动态范围处理、谐波激励等，如下进一步的详述。
返回到图2，来自拾音器104（图1）的模拟信号到达该控制器的输入级202，并被传送至AD转换器204，用于转换成数字域。然后，将该数字信号提供至数字信号处理器（DSP）206，用于如下进一步所述的处理。在所述处理之后，该信号经由DA转换器208而有选择地转换回模拟域，然后，通过输出缓冲器214而被传递至控制器的音频输出端212。可选地，或除此之外，控制器102能够从DSP206输出数字信号而不转换成模拟域。
控制器102还包括耦接至DSP206的用户接口（UI）微控制器216等。微控制器216根据需要耦接至用于数据及代码存储的存储器218。该微控制器216还耦接至UI220，通过该UI,用户能将输入及指令提供至该微控制器216以及控制器102，并能够从中接收系统信息。所接收的系统信息能够以光（闪烁的LED等）、字符显示、显示屏幕的形式、以音调或预录或合成的语音的形式等来表达。
仅用于说明性目的而独立示出的控制器102的各个部件可以以不同的方式来结合。例如，DSP206与AD转换器204及DA转换器206分离地示出并与该微控制器216分离地示出。然而，根据成本约束、产品特征设置目标、产品开发策略、部件可用性等，可结合这些元件的部分或全部。此外，足够强大的DSP206可并入UI微控制器216的功能性，而省掉分离部件的需要。该UI微控制器216可并入存储器218。应注意，为了简明，省略了各个各种部件的部分细节。例如，该DSP装置能够视需要包括其自身专有的存储器（RAM、ROM等）221以实施它的功能。可选地，该存储器可以是分离的（或附加的）部件221a，并可以根据期望而可扩展。
在图1中更详细地所示的用户接口220包括了诸如旋钮222及旋钮224的装置，用于从多组DSP参数（本文中称为预设）中进行选择。各个预设均表示提供特定钹音的DSP参数的组合。不同的预设可针对各个类型的钹，脚踏钹（hi-hat cymbal）、高架钹（ride cymbal）、碎音钹（crashcymbal）等进行调整。可容易提供成打、成十或成百的预设，因为它们消耗很少的内存空间，通常，各个预设均由几打或几十个参数值组成。根据所期望的声音和/或效果，用户可通过按钮、旋钮或其他控制，在例如“清脆的脚踏钹”、“明快的高架钹”、“锣般的碎音钹”的预设中来进行选择。与当前所选择的预设有关的信息和各种其他系统参数，能够由如上所述的诸如LED、LCD等的常用显示技术来指示。如上所提到的这种信息能够采取光（闪烁的LED等）、字符显示、显示屏幕的形式、音调或预录或合成的语音的形式等。
通过DSP技术可进行宽范围的信号处理操作。其中有动态范围压缩及扩展、频率均衡、谐波“激励”、梳状滤波、移调器等。这些技术在本领域中是众所周知的而不再进一步解释。尽管也可考虑全部或部分的硬件实施，但用于这些技术的构建方框通常被实现为可重构的软件元件或DSP编程中的模块。经由预设存储器（未示出）中所存储的软件指令根据期望和/或经由用户接口实时地配置信号链中各种处理块的参数及块的顺序。
尽管可考虑其他处理链，但根据经验所发现的与钹配合工作特别良好的实例信号处理链如下：
限幅器->移调器->激励器->参数均衡器->梳状滤波器->限幅器
根据该DSP的处理速度及能力，许多其他的处理块及处理块的配置是适合的。
如果在诸如存储器218、221和/或221a的可写入存储器（RAM、FlashROM、EEPROM等）中存储了预设，那么经由板上的接口控制（例如，旋钮222和按钮224），或经由诸如USB、MIDI、以太网等的标准接口远距离地从桌上型PC（未示出），能够提供用于该预设参数的用户编辑。
通过光控制器或驱动器225，控制器102也进行操作以管理LED110（图1A）的操作。该操作可例如与由DSP206所处理的各种旋律或节拍同步。通过具有耦接至LED100或类似光源的输出端的UI微控制器216来提供照明控制。
控制器102还被配置为接收来自电子鼓及其他辅助装置的输出。例如，该鼓所产生的声音能够通过DSP206与钹的声音混合，由此产生的总“成套混音（kit mix）”经由音频输出端212用于随后装置的放大和/或记录。来自钹和鼓的信号被可结合到具有统一用户接口的单个集成系统之中。这里所示的系统元件将通过对电子鼓装置的典型功能触发感测、采样回放等而存在并增强。
该辅助输入端（“Aux Inputs”）是用于能够与该钹（和鼓）音混合的附加音频源的输入端，其典型地来自诸如mp3播放器等的回放装置，以便用户能够通过伴随预录音乐进行播放来练习。
图3是根据一个实施方式的用于实施钹音处理方法300的流程图。该方法包括在302里检测第一钹中的振动、在304里产生表示所检测振动的第一电信号、使该第一电信号在306里经受数字信号处理技术以及在308里输出端所经受的第一电信号的型态。
尽管已示出并描述了实施方式和应用，但对获得本发明的优点的那些本领域中的熟练技术人员来说显而易见的是，在不背离本文中所述的该发明概念的情况下，以上所提到的内容之外的许多修改都是可行的。因此，除非在所附权利要求的精神之外，否则该发明不受到限制。
Claims (50)
1.一种电子钹系统，包括：
第一拾音器，被配置为产生表示第一钹中的振动的电信号；以及
控制器，被配置为接收第一电信号并处理所述第一电信号以产生输出。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括被配置为使所述第一电信号的型态经受数字信号处理技术的数字信号处理器（DSP）。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述数字信号处理技术包括动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括被配置为将用户命令传送至所述控制器并将控制器系统信息传送至用户的用户接口。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述用户命令与由所述DSP在所述第一电信号上能够实施的预设处理技术的选择有关。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收表示第二钹中的振动的第二电信号，并使所述第二电信号的型态经受动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收与电子乐器相关联的触发信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电子乐器为电子钹。
9.根据权利要求7所述的系统，其中，所述电子乐器为电子鼓。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为接收辅助音频信号。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出是模拟的。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出是数字的。
13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钹为脚踏钹。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钹为高架钹。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钹为碎音钹。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述钹被穿有孔。
17.根据权利要求1所述的系统，还包括被耦接至所述控制器并被配置为照明所述第一钹的一个或多个光源。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，至少一个光源被安装在所述第一拾音器上。
19.一种控制器，包括：
第一输入端；
数字信号处理器（DSP），被配置为通过所述第一输入端接收表示第一钹中的振动的第一电信号，并使所述第一电信号经受数字信号处理技术；以及
第一输出端，被配置为输出经处理的所述第一电信号的型态。
20.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述数字信号处理技术包括动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
21.根据权利要求19所述的控制器，其中，还包括被配置为将用户命令传送至所述控制器并将控制器系统信息传送至用户的用户接口。
22.根据权利要求21所述的控制器，其中，所述用户命令与由所述DSP在所述第一电信号上可实施的预设处理技术的选择有关。
23.根据权利要求19所述的控制器，还包括：
第二输入端；
其中，所述控制器还被配置为通过所述第二输入端接收表示第二钹中的振动的第二电信号，并使所述第二电信号的型态经受动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
24.根据权利要求19的所述控制器，还包括：
第二输入端，
其中，所述控制器被配置为通过所述第二输入端接收与电子乐器相关联的触发信号。
25.根据权利要求24所述的控制器，其中，所述电子乐器为电子钹。
26.根据权利要求24所述的控制器，其中，所述电子乐器为电子鼓。
27.根据权利要求19所述的控制器，还包括：
第二输入端，
其中，所述控制器被配置为通过所述第二输入端接收辅助音频信号。
28.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述第一输出端为模拟输出端。
29.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述第一输出端为数字输出端。
30.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述钹为脚踏钹。
31.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述钹为高架钹。
32.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述钹为碎音钹。
33.根据权利要求19所述的控制器，其中，所述钹被穿有孔。
34.根据权利要求19所述的控制器，还包括用于将照明控制信号输出至光源的照明控制输出端。
35.一种用于处理钹音的方法，包括：
检测第一钹中的振动；
产生表示被检测的所述振动的第一电信号；
使所述第一电信号经受数字信号处理技术；以及
输出经处理后的所述第一电信号的型态。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述数字信号处理技术包括动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
37.根据权利要求35所述的方法，还包括对用户提供在所述第一电信号上能够实施的预设处理技术的选择。
38.根据权利要求35所述的方法，还包括：
检测第二钹中的振动；
产生表示所述第二钹中被检测的所述振动的第二电信号；
使所述第二电信号经受数字信号处理技术；以及
输出经处理的所述第二电信号的型态。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述第二电信号所经受的所述数字信号处理技术包括动态范围压缩、扩展、频率均衡、谐波激励、梳状滤波和移调中的一个或多个。
40.根据权利要求35所述的方法，还包括：
检测与电子乐器相关联的触发信号。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述电子乐器为电子钹。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，所述电子乐器为电子鼓。
43.根据权利要求35所述的方法，还检测辅助音频信号。
44.根据权利要求35所述的方法，其中，经处理的所述第一电信号的输出的所述型态是模拟的。
45.根据权利要求35所述的方法，其中，经处理的所述第一电信号的输出的所述型态是数字的。
46.根据权利要求35所述的方法，其中，所述钹为脚踏钹。
47.根据权利要求35所述的方法，其中，所述钹为高架钹。
48.根据权利要求35所述的方法，其中，所述钹为碎音钹。
49.根据权利要求35所述的方法，其中，所述钹被穿有孔。
50.根据权利要求19所述的方法，还包括将照明控制信号输出至光源。
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