CN103778821B - 乐谱、指法电子灯光模拟显示方法及键盘类乐器辅助教学器 - Google Patents

Abstract

本发明属于音乐教学设备技术领域，特别是乐谱、指法电子灯光模拟显示方法及键盘类乐器辅助教学器。所述方法实现步骤：（1）将乐谱或MIDI文件，连同每个音高的指法信息一同转换成一种可由显示装置解码的电子乐谱文件；（2）将转换好的电子乐谱文件保存至移动存储设备中，并将移动存储设备连接至显示装置上；（3）显示装置架设在琴键上方并且与每个琴键对应，随着电子乐谱文件的播放，显示装置以光形式显示音高、音长、节奏、节拍、主旋律、和声、连击、指法。实现本发明方法的辅助教学器采用直接在琴键上放置电子乐谱显示屏的这种结构，完全解决了初学者手和眼的配合问题，极大的提高了初学者的学习兴趣。

Description

乐谱、指法电子灯光模拟显示方法及键盘类乐器辅助教学器

技术领域

本发明属于教学仪器制造技术领域，特别是钢琴、电子琴等键盘类乐器电子教学设备领域。

背景技术

音乐是精神世界的美好产物,它直抵心灵,迸发情感,使人们得到其他事物无法带来的精神享受。随着人民群众生活水平的不断提高，人们对音乐的需求也越来越高。

钢琴、电子琴、键盘类乐器，也走入了寻常百姓家，但是想要使用这些乐器演奏美妙的曲目，却不是一件容易的事；现有的教学，都是建立在乐理知识及五线谱上的，初学者不容易入门，很多人学了半天，一首曲子也不会弹，很快就会失去学习的兴趣和信心。要知道兴趣是学习最好的老师，最终这些乐器就成了家中的摆设。

初学者面临的最主要的问题是：

1、乐谱及乐理知识的障碍；没有经过专业培训的人，大部分都没有五线谱的识谱能力；

2、初学者手和眼不能很好的配合，由于没有经过训练，手指不能快速、熟练、准确的弹奏琴键，并且不知道该用那个手指来弹奏；由于不熟练，在弹奏时，看了乐谱，就不能照顾到手指敲击琴键;关注了手指敲击琴键，就不能看乐谱的情况；尤其像一些中老年初学者或是一些业余爱好者，以上状况最为突出。

现今市场上也出现了一种钢琴的辅助教学器，把笔记本电脑或平板电脑放置在钢琴谱架上，来显示乐谱，在每个琴键上还安装有2个不同颜色的LED灯，用亮灭来提示该弹那个琴键，用不同颜色的LED灯区分左右手。通过安装在每一个琴键上的距离传感器采集钢琴琴键的位移，并把这些位移信息上传至计算机或平板电脑，来判断弹奏的正误。这种设备就是采用了两项实用新型专利提出的技术而设计出来的，这两项实用新型专利是：

1、钢琴教学辅助装置，申请号：201220127587.9；

2、基于距离传感器的智能钢琴教学装置，申请号：201320353453.3。

用上述两项专利设计的这种辅助教学器有以下几个缺点：

1.只能简单提示，没有解决初学者的识谱障碍。

在这种装置中，琴键上的LED灯看似解决了不识谱就能知道音高在琴键上位置的问题，但是乐曲中包含了不同类型的数据信息，例如音高、音长、节奏、节拍、还有演奏技巧等，只靠琴键上的那两个LED灯,不能给初学者正确的提示。这种方式不能很好的引导初学者学习的。琴键上的LED灯无法将乐谱中包含的信息有效的转换成教学提示。因为单个LED灯的开关只能表示2个数据量，而乐谱中包含的数据信息非常多，仅靠2个数据量是不能有效提示的。所以他的这种方式并没有很好的解决初学者的乐谱识别障碍。

2.没有提供提示缓冲时间。

现有这种装备是按钢琴88个琴键设计的，那就有88组LED灯，乐曲是许多音高按一定方式组织在一起的。当初学者按照现有设备的LED指示灯弹琴时，就会产生不能及时找到下一个音高在哪的问题。而没有缓冲时间，就需要初学者在88个琴键中不停的找下一个音的准确位置，这就给初学者带来了很大的难度。正因为没有提供给初学者提示的缓冲时间，所以初学者就会将全部注意力放在寻找键位上，而没有精力去看乐谱。因此说这种设备并不能很好的解决初学者面临的手眼配合问题。

3.没有指法提示功能。

指法对于钢琴演奏来说是非常重要的，在弹奏的过程中，初学者往往不知道该用哪个手指弹奏，而现有的这种设备没有指法提示功能。

4.不能很好的促使初学者弹对音高。

现有的这种设备通过距离传感器来判断初学者弹奏的正误，这只是给初学者一个正误提示，而当出现错误时，它并不能纠正初学者的错误，并指引初学者继而做出正确的弹奏。

5.这种设备对于键盘类乐器通用性差。

这种设备是按88键的钢琴设计的，只能用于钢琴上。而类似的61键电子琴、54键电子琴等其他键盘类乐器却不能使用。

6.必须依赖上位机（电脑或平板电脑）使用，整体性差。

现有的这种设备，不能独立使用，必须依赖上位机才能工作，这样在使用中会产生很大的不便。如果没有电脑，为了使用它，还的再采购一台电脑，如果现有的电脑需要做别的工作，那这种设备就不能使用。所以现有的这种设备对上位机依赖性强，整体性差。

7.便携性差。

现有的这种设备，是按88键钢琴设计的，钢琴琴键区标准长度是137cm，这种设备也会有137cm左右，在移动的过程中，会非常的不便。并且想要用，还的再带上一台电脑。这样就大大降低了便携性能。

8.能耗高。

1)要使用现有的设备，就必须开电脑或平板电脑，这样会增加大量的电能消耗，造成不必要的浪费。

2)现有设备通过安装在每一个琴键上的距离传感器采集琴键的位移，88个琴键就必须安装88个距离传感器，这种方式本身就是一种浪费，而且这种距离传感器是由一个发射元件和一个接受元件共同组成的，当进行琴键探测时，就得开启88个距离传感器的发射元件，这样会大幅度增加耗电量。

发明内容

本发明目的是提供一种乐谱、指法电子灯光模拟显示方法及键盘类乐器辅助教学器，以达到：

1)将乐谱、指法转换成更直观易懂的电子灯光乐谱，解决初学者的识谱障碍。

2)解决现有技术不能有效满足初学者面临的手眼配合问题。

3)提供多种练习模式，实现教学目的。

4)解决现有技术不能独立工作、整体性差的问题。

5)解决现有技术通用性差的问题。

6)解决现有技术便携性差的问题。

7)解决现有技术能耗高的问题。

8)提供一种教学功能完备、确实有效、操作简便、便携、环保、低功耗的辅助教学器。

技术方案：

乐谱、指法电子灯光模拟显示方法，其按照如下步骤实现：

（1）将乐谱或MIDI文件，连同每个音高的指法信息一同转换成一种可由显示装置解码的电子乐谱文件；

（2）将转换好的电子乐谱文件保存至移动存储设备中，并将移动存储设备连接至显示装置上；

（3）显示装置架设在琴键上方并且与每个琴键对应，随着电子乐谱文件的播放，显示装置以光形式显示音高、音长、节奏、节拍、主旋律、和声、连击、指法。

所述方法中乐谱播放和显示装置具有自由模式、练习模式、左手练习模式、右手练习模式、左右手同时练习模式、段落重复练习模式；且自由模式是显示装置主控系统将曲目的电子乐谱通过电子乐谱显示屏，向下移动显示，在播放的过程中并不对操作者弹奏琴键的动作做任何响应，只根据选定的播放速度将电子乐谱完整的播放完成；

练习模式是当电子乐谱开始播放，每个音高落到最靠近琴键的地方，也就是需要弹奏的时候，显示装置中主控系统开启琴键探测系统，主控系统分析操作者是否正确弹奏了那个音高，如果没有，电子乐谱保持当前显示，停止向下移动显示，等待操作者正确的弹奏该音高；当操作者正确弹奏了该音高，电子乐谱继续向下移动显示；

左手模式就是在电子乐谱显示屏上只显示乐曲的和声信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的和声部分；

右手模式就是在电子乐谱显示屏上只显示乐曲的旋律信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的旋律部分；

左右手同时练习模式就是同时开启乐曲的旋律及和声信息提示，方便使用者练习双手弹奏；

段落重复练习模式就是可以任选乐曲中的任意一段，在电子乐谱显示屏上重复显示那一段乐谱信息提示，方便使用者针对某一段不熟练的乐曲，反复练习。

所述方法中乐谱中音高信息对应电子乐谱显示屏上一列双色LED发光二极管，音高从一列上的第一个LED发光二极管开始亮起，根据乐曲的播放速度，灯光向下移动，当移动至最后一行时，也就是最靠近琴键的地方，就是提示操作者现在需要按下提示的琴键；乐曲中的音高自上而下显示出来，落到琴键上，就需要一定的时间，时间的长短，由每列中的LED发光二极管的数量决定；在每一列中，亮一个灯就表示这个音高需要一个时值，通过连续亮灯的方式就可以表现出音长和节奏；通过控制音高提示的LED发光二极管的亮度，可以表现出音的强弱关系；每个双色LED发光二极管，可以有四种状态，例如：蓝绿双色LED发光二极管，一种状态是蓝色，可以代表和声提示，需要左手弹奏；一种状态是绿色，可以代表旋律提示，需要右手弹奏；一种是全灭，可以代表休止符；一种是当蓝绿同时开启时，根据色光的混合规律，就会出现青色，就代表需要连续弹奏，通过这四种状态就可以将乐谱中的主旋律、和声、休止符、连击信息表现出来；当每个音高提示移动至最后一行，即最靠近琴键的地方，主控系统根据电子乐谱中的指法信息，开启每一列双色LED发光二极管上，按5个手指方位排列的单色LED发光二极管，给初学者一个指法提示。

实现所述方法的键盘类乐器辅助教学器，其由多组件组合而成的长条形电子乐谱显示屏与控制组件构成，所述显示屏每个组件均包括电子乐谱显示屏和用于探测琴键动作状态的琴键探测模块，各组件左右两侧制有互相连接的接插件，且多组件组合后的显示屏长度与乐器琴键区长度一致，放置在琴键的根部，靠近琴身的部位；控制组件内置有主控系统、液晶显示单元和功能选择按键构成的人机对话系统、外部存储系统、供电系统，以及对应琴键区的那部分电子乐谱显示屏和琴键探测模块；琴键探测模块安装在电子乐谱显示屏背面的下方位置，靠近琴键的上方。

所述电子乐谱显示屏是在每个琴键的上方有一列双色LED发光二极管，每一列中包含多个双色LED发光二极管，并在这一列双色LED发光二极管的上部，按5个手指的方位排列有5个单色LED发光二极管。

所述琴键探测系统由红外发光二极管、导光条、红外接收二极管、模拟信号控制电路组成；导光条是将导光材料在不需要透光的表面覆盖反光涂层，在导光条上需要透光的地方保留透光区，在导光条透光区底面增加齿状纹，红外发光二极管位于导光条上并为导光条提供光源，通过导光条的引导，为琴键探测提供稳定的光环境，每个琴键上部安装有红外接收二极管来采集琴键区域的红外光的变化，并将这种光的强弱变化转换成电压变化的模拟量信号，通过模拟信号控制电路将这些信号送入主控系统的AD模数转换系统进行软件分析，用来判断琴键是否被弹奏。

所述主控系统主要是由MCU微控制器单元构成，主要功能是根据系统程序控制本装置内的所有器件；人机对话系统由液晶显示单元及功能选择按键共同构成，主要功能是，根据功能选择按键反馈的信息，了解使用者的意图，并将系统信息通过液晶显示单元告知使用者；主控系统连接液晶显示单元的DATA\CON、MOSI、SCLK、CS接口，用于控制和向液晶显示单元发送数据。利用微控制器单元一组8个IO口连接按键组成功能选择按键；存储系统系统选用外部存储，例如常见的SD卡存储器，主控系统通过SPI通讯接口与SD卡相连，读取存储器中的数据；电子乐谱显示屏系统是由列控制芯片、行控制芯片、三极管、单色LED灯、双色LED灯构成。主控系统通过IO端口连接列控制芯片及行控制芯片，通过控制列控制芯片及行控制芯片，实现控制LED灯的亮灭；琴键分析系统是由电阻、红外接收二极管、红外发光二极管、模拟开关芯片、三极管组成。主控系统通过IO端口和模拟开关芯片连接，通过控制模拟开关芯片，可选择任意一路红外接收二极管，并将模拟信号送入主控系统；供电系统是由电池及稳压芯片组成，主要功能是给整个系统提供电源。

所述电子乐谱显示屏可以采用液晶显示屏或电子墨水屏代替LED显示屏。

本发明的有益效果：

1)电子乐谱显示屏完全解除了初学者对于乐谱的识谱障碍。

2)直接在琴键上放置电子乐谱显示屏的这种结构，完全解决了初学者手和眼的配合问题，初学者不用转移目光，只需关注琴键部位，就可以使初学者快速弹奏出正确节奏的乐曲，极大的提高了初学者的学习兴趣。

3)采用电子乐谱显示及琴键探测功能这种组合，通过主控系统，就可以提供包括自由模式、练习模式、段落重复练习模式、左手练习模式、右手练习模式、左右手同时练习模式在内的多种学习模式，更加方便初学者的学习，实现了教学目的。

4)本装置采用模块化设计，结构简单、组合方便，通过模块的组合，可以实现在钢琴、电子琴等键盘类乐器之间的切换使用，极大的提高了通用性和便携性，并且主要模块可以重复使用，使用者在更换乐器时，只需更换本装置中一两个模块就可继续使用，减少了使用者支出，降低了因重复生产给社会带来的浪费。

5)本装置整体性好，不需要依附其他设备就可以独立工作。

6)在本装置中，没有直接使用普通的LED屏作为电子乐谱显示屏，而是创造性的简化，保留电子乐谱显示必要的LED发光二极管，其余的LED发光二极管全部省去，在不影响显示功能的情况下，减少不必要的资源浪费。

7)琴键探测需要用辅助光源为琴键识别提供一个稳定的光环境，如果在每一个琴键上安装光源发射器件，就会给系统功耗带来严重的负担，必大大缩短系统有效的运行时间。本装置利用导光条，将有限的光源，合理的分散在每个琴键上，可以为琴键识别提供一个稳定的光环境，这样就不需要在每个琴键上安装发射器件，只需要几个发射器件就可以满足系统的需要，大大的降低了系统的功耗，又保证了琴键探测的需要，并延长了系统运行的时间。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明电子乐谱显示屏局部图。

图3为本发明琴键探测模块结构示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为本发明系统框图。

图6为实现本发明的一种电路原理图。

图号说明：

1-1钢琴白键、1-2钢琴黑键、1-3D组件、1-4B组件、1-5外部存储SD卡、1-6外部存储借口、1-7供您选择按键、1-8A组件、1-9液晶显示单元、1-10电源借口、1-11C组件、1-12电子乐普显示屏、1-13支架、1-14琴键探测模块、1-15支架、1-16E组件、1-17F组件、1-18榫卯按插件、1-19电池。

2-1指法显示LED、2-2一列中第一个LED、2-3一列中的最后一个LED。

3-3导光齿状纹、3-4红外发光二极管、3-5导光条透光区、3-6导光条、3-7导光反条光涂层、3-8红外接收二极管。

具体实施方式

如图1所示，实现本发明的辅助教学器是一个由多组件组合而成的长条形电子乐谱显示屏1-12，组合后的显示屏长度与乐器琴键区长度一致，可放置在琴键的根部，靠近琴身的部位，用支架1-13支撑安放，使得电子乐谱显示屏的正前方是演奏者的方向。电子乐谱显示屏上可以显示电子乐谱的光点符号信息，用于提示操作者。这种结构及使用方式可以将电子乐谱显示屏与琴键，放置在同一个视觉区域中，初学者不需要转移视线，就可以获得乐谱信息，很好的解决了初学者手眼配合问题。

电子乐谱显示屏1-12并不是一个整体的器件，而是由多个长条形电子乐谱显示屏组件通过接插件1-18组合而成的。组件包括A组件1-8、B组件1-4、C组件1-11、D组件1-3、E组件1-16、F组件1-17。其中A组件1-8是本装置的核心控制组件，组件内置了主控系统、人机对话系统(液晶显示单元1-9、功能选择按键1-7)、外部存储系统1-5、供电系统1-10，还有A组件所对应琴键区的那部分电子乐谱显示屏和琴键探测模块1-14；而其他组件只包含了它们所对应琴键区的那部分电子乐谱显示屏和琴键探测模块。其中当A组件、B组件、F组件通过接插件组合在一起时，就可以给54键，标准琴键的键盘类乐器使用。例如：54键电子琴。当A组件、B组件、E组件组合在一起时，就可以给61键，标准琴键的键盘类乐器使用。例如：61健电子琴。当A组件、B组件、C组件、D组件组合在一起时，就可以给88键，标准琴键的键盘类乐器使用。例如：钢琴、电钢琴等。本装置通过组件拼装的方式解决了，在不同键盘类乐器间的通用性问题，同时提高了本装置的便携性。

如图2所示，这种电子乐谱显示屏是经过特殊改造的LED屏，和现有LED屏不同的是，这种乐谱显示屏上的LED发光二极管不是紧密排列在一起的；只在每个琴键的上方有一列双色LED发光二极管2-2至2-3，每一列中包含多个双色LED发光二极管，并在这一列双色LED发光二极管的上部，按5个手指的方位排列有5个单色LED发光二极管作为指法显示LED2-1；屏幕其余的地方没有LED灯。

乐谱中音高信息对应一列双色LED发光二极管，音高从一列上的第一个LED2-2发光二极管开始亮起，根据乐曲的播放速度，灯光向下移动，当移动至最后一行时，也就是最靠近琴键的地方，就是提示操作者现在需要按下提示的琴键。乐曲中的音高自上而下显示出来，落到琴键上，就需要一定的时间，时间的长短，由每列中的LED发光二极管的数量决定；有了这个时间段，操作者就能提前知道下一个音高在哪里，给操作者提供一个缓冲和准备的时间；每一列中的LED发光二极管数不宜太多也不宜太少，太多浪费，太少则缓冲时间太短。

在每一列中，亮一个灯就表示这个音高需要一个时值，当连续亮3个灯时就表示这个音高需要3个时值，这样，通过连续亮灯的方式就可以表现出音长和节奏。

通过控制音高提示的LED发光二极管的亮度，可以表现出音的强弱关系。

每个双色LED发光二极管，可以有四种状态，例如：蓝绿双色LED发光二极管，一种状态是蓝色，可以代表和声提示，需要左手弹奏；一种状态是绿色，可以代表旋律提示，需要右手弹奏；一种是全灭，可以代表休止符；一种是当蓝绿同时开启时，根据色光的混合规律，就会出现青色，就代表需要连续弹奏。通过这四种状态就可以将乐谱中的主旋律、和声、休止符、连击信息表现出来。

当每个音高提示移动至最后一行，即最靠近琴键的地方，主控系统根据电子乐谱中的指法信息，开启每一列双色LED发光二极管上，按5个手指方位排列的单色LED发光二极管，给初学者一个指法提示。

这种电子乐谱显示屏将乐谱中包含的音高、音长、节奏、节拍、主旋律、和声、连击、指法等主要信息通过光信号表现出来。这种光信号非常直观、并且易懂，形成了一种完善的电子乐谱显示系统，解决了初学者的识谱障碍，提高了提示效率，并且其增加了缓冲时间和指法提示。

如图3、4所示，在本装置所有组件的电子乐谱显示屏背面的下方位置，靠近琴键的上方，安装有琴键探测模块1-14,用于探测琴键动作状态。

琴键探测系统由红外发光二极管3-4、导光条3-6、红外接收二极管3-8、模拟信号控制电路组成。

导光条3-6是将导光材料加工成需要的形状，在不需要透光的表面覆盖反光涂层3-7，增高反射率。在导光条上需要透光的地方保留透光区3-5，在导光条透光区底面增加齿状纹3-3，利用导光材料（例如：PS聚苯乙烯\PC聚碳酸酯\PMMA聚甲基丙烯酸甲又名亚克力、有机玻璃）极高的反射率且不吸光的特性，反射从光源发出来的光，当光线射到导光条透光区底面的齿状纹时，反射光会在各个角度扩散，然后破坏反射条件，由导光条透光区射出，导向需要的地方；只需要调整齿状纹的数量和调整导光条透光区的大小，就可以很好的引导有限的光源。用每个组件上都有两个红外发光二极管提供光源，为琴键探测提供稳定的光环境。

通过每个琴键上部安装的红外接收二极管，来采集琴键区域的红外光的变化，并将这种光的强弱变化转换成电压变化的模拟量信号，通过模拟信号控制电路将这些信号送入主控系统的AD模数转换系统进行软件分析，用来判断琴键（包括白键1-1和黑键1-2）是否被弹奏。

这种方式，不需要在每个琴键上都安装距离传感器或是光电开关，只需要一根导光条和红外接收二极管就可以实现工作，减少浪费，并且大大的降低了能耗。

本装置电路是由主控系统、人机对话系统、存储系统、电子乐谱显示屏系统、琴键分析系统、供电系统共同组成的，如图5、6所示。

主控系统主要是由MCU微控制器单元构成，主要功能是根据系统程序控制本装置内的所有器件。

人机对话系统由液晶显示单元及功能选择按键共同构成，主要功能是，根据功能选择按键反馈的信息，了解使用者的意图，并将系统信息通过液晶显示单元告知使用者。主控系统连接液晶显示单元的DATA\CON、MOSI、SCLK、CS接口，用于控制和向液晶显示单元发送数据。利用微控制器单元一组8个IO口连接按键组成功能选择按键。

存储系统系统选用外部存储，例如常见的SD卡存储器，主控系统通过SPI通讯接口与SD卡相连，读取存储器中的数据。

电子乐谱显示屏系统是由列控制芯片、行控制芯片、三极管、单色LED灯、双色LED灯构成。主控系统通过IO端口连接列控制芯片及行控制芯片，通过控制列控制芯片及行控制芯片，实现控制LED灯的亮灭。

琴键分析系统是由电阻、红外接收二极管、红外发光二极管、模拟开关芯片、三极管组成。主控系统通过IO端口和模拟开关芯片连接，通过控制模拟开关芯片，可选择任意一路红外接收二极管，并将模拟信号送入主控系统。

供电系统是由电池及稳压芯片组成，主要功能是给整个系统提供电源。

上述教学器具体实施过程：

1)将乐谱或MIDI文件，连同每个音高的指法信息一同转换成一种可由本装置解码的电子乐谱文件。

2)将转换好的电子乐谱文件保存至SD卡或是TF卡、U盘等存储设备中。将存储设备连接至本装置上。

3)通过本装置上的人机对话系统，把设备信息反馈在本装置中的液晶屏上。

4)本装置的主控系统通过人机对话系统，使主控系统了解使用者的意图，根据使用者的意图改变乐曲的播放状态或是乐曲曲目的选择。

5)根据使用者的选择将存储设备中已经转换好的电子乐谱信息，通过架设在琴键上方的一种经过特殊改造的LED屏（电子乐谱显示屏）显示出来。

6)针对初学者，不同人的熟练程度，本装置根据使用者的选择提供了多种教学模式，自由模式、练习模式、左手练习模式、右手练习模式、左右手同时练习模式、段落重复练习模式。

所谓自由模式，就是操作者选定好曲目后，主控系统将曲目的电子乐谱通过电子乐谱显示屏，向下移动显示。在播放的过程中并不对操作者弹奏琴键的动作做任何响应，只根据选定的播放速度将电子乐谱完整的播放完成。这种模式主要针对已经比较熟练的操作者，只给操作者一个提示，剩下的由操作者自由发挥演奏，中途并不干涉。

所谓练习模式，主要针对刚上手的初学者，当电子乐谱开始播放，每个音高落到最靠近琴键的地方，也就是需要弹奏的时候，主控系统开启琴键探测系统，主控系统分析操作者是否正确弹奏了那个音高，如果没有，电子乐谱保持当前显示，停止向下移动显示，等待操作者正确的弹奏该音高；当操作者正确弹奏了该音高，电子乐谱继续向下移动显示。

所谓左手模式就是在电子乐谱显示屏上只显示乐曲的和声信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的和声部分。

所谓右手模式就是在电子乐谱显示屏上只显示乐曲的旋律信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的旋律部分。

所谓左右手同时练习模式就是同时开启乐曲的旋律及和声信息提示，方便使用者练习双手弹奏。

所谓段落重复练习模式就是可以任选乐曲中的任意一段，在电子乐谱显示屏上重复显示那一段乐谱信息提示，方便使用者针对某一段不熟练的乐曲，反复练习。

Claims (6)

1.乐谱、指法电子灯光模拟显示方法，其特征是按照如下步骤实现：

（1）将乐谱或MIDI文件，连同每个音高的指法信息一同转换成一种可由显示装置解码的电子乐谱文件；

（2）将转换好的电子乐谱文件保存至移动存储设备中，并将移动存储设备连接至显示装置上；

（3）显示装置架设在琴键上方并且与每个琴键对应，随着电子乐谱文件的播放，显示装置以光形式显示音高、音长、节奏、节拍、主旋律、和声、连击、指法;

所述显示装置具有自由模式、练习模式、左手练习模式、右手练习模式、左右手同时练习模式、段落重复练习模式；且自由模式是显示装置主控系统将曲目的电子乐谱通过电子乐谱子显示屏，向下移动显示，在播放的过程中并不对使用者弹奏琴键的动作做任何响应，只根据选定的播放速度将电子乐谱完整的播放完成；

练习模式是当电子乐谱开始播放，每个音高落到最靠近琴键的地方，也就是需要弹奏的时候，显示装置中主控系统开启琴键分析系统，主控系统分析使用者是否正确弹奏了那个音高，如果没有，电子乐谱保持当前显示，停止向下移动显示，等待使用者正确的弹奏该音高；当使用者正确弹奏了该音高，电子乐谱继续向下移动显示；

左手模式就是在电子乐谱子显示屏上只显示乐曲的和声信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的和声部分；

右手模式就是在电子乐谱子显示屏上只显示乐曲的旋律信息提示，使用者可以单独的练习乐曲的旋律部分；

左右手同时练习模式就是同时开启乐曲的旋律及和声信息提示，方便使用者练习双手弹奏；

段落重复练习模式就是可以任选乐曲中的任意一段，在电子乐谱子显示屏上重复显示那一段乐谱信息提示，方便使用者针对某一段不熟练的乐曲，反复练习，乐谱中音高信息对应电子乐谱子显示屏上一列双色LED发光二极管，音高从一列上的第一个LED发光二极管开始亮起，根据乐曲的播放速度，灯光向下移动，当移动至最后一行时，也就是最靠近琴键的地方，就是提示使用者现在需要按下提示的琴键；乐曲中的音高自上而下显示出来，落到琴键上，就需要一定的时间，时间的长短，由每列中的LED发光二极管的数量决定；在每一列中，亮一个灯就表示这个音高需要一个时值，通过连续亮灯的方式就可以表现出音长和节奏；通过控制音高提示的LED发光二极管的亮度，可以表现出音的强弱关系；每个双色LED发光二极管，有四种状态，蓝绿双色LED发光二极管，一种状态是蓝色，代表和声提示，需要左手弹奏；一种状态是绿色，代表旋律提示，需要右手弹奏；一种是全灭，代表休止符；一种是当蓝绿同时开启时，根据色光的混合规律，就会出现青色，就代表需要连续弹奏，通过这四种状态就可以将乐谱中的主旋律、和声、休止符、连击信息表现出来；当每个音高提示移动至最后一行，即最靠近琴键的地方，主控系统根据电子乐谱中的指法信息，开启每一列双色LED发光二极管上，按5个手指方位排列的单色LED发光二极管，给初学者一个指法提示。

2.实现如权利要求1所述方法的键盘类乐器辅助教学器，其特征是由多组件组合而成的长条形电子乐谱显示屏与控制组件构成，所述长条形电子乐谱显示屏每个组件均包括电子乐谱子显示屏和用于探测琴键动作状态的琴键分析系统，各组件左右两侧制有互相连接的接插件，且多组件组合后的显示屏长度与乐器琴键区长度一致，放置在琴键的根部，靠近琴身的部位；控制组件内置有主控系统、由液晶显示单元和功能选择按键构成的人机对话系统、外部存储系统、供电系统以及琴键分析系统；琴键分析系统安装在电子乐谱子显示屏背面的下方位置，靠近琴键的上方。

3.根据权利要求2所述的键盘类乐器辅助教学器，其特征是所述电子乐谱子显示屏是在每个琴键的上方有一列双色LED发光二极管，每一列中包含多个双色LED发光二极管，并在这一列双色LED发光二极管的上部，按5个手指的方位排列有5个单色LED发光二极管。

4.根据权利要求2所述的键盘类乐器辅助教学器，其特征是所述琴键分析系统由红外发光二极管、导光条、红外接收二极管、模拟信号控制电路组成；导光条是将导光材料在不需要透光的表面覆盖反光涂层，在导光条上需要透光的地方保留透光区，在导光条透光区底面增加齿状纹，红外发光二极管位于导光条上并为导光条提供光源，通过导光条的引导，为琴键探测提供稳定的光环境，每个琴键上部安装有红外接收二极管来采集琴键区域的红外光的变化，并将这种光的强弱变化转换成电压变化的模拟量信号，通过模拟信号控制电路将这些信号送入主控系统的AD模数转换系统进行软件分析，用来判断琴键是否被弹奏。

5.根据权利要求3所述的键盘类乐器辅助教学器，其特征是所述主控系统由MCU微控制器单元构成，根据系统程序控制本教学器内的所有器件；人机对话系统由液晶显示单元及功能选择按键共同构成，根据功能选择按键反馈的信息，了解使用者的意图，并将系统信息通过液晶显示单元告知使用者；主控系统连接液晶显示单元的DATA\CON、MOSI、SCLK、CS接口，用于控制和向液晶显示单元发送数据，利用微控制器单元一组8个IO口连接按键组成功能选择按键；存储系统选用外部存储的SD卡存储器，主控系统通过SPI通讯接口与SD卡相连，读取存储器中的数据；电子乐谱子显示屏是由列控制芯片、行控制芯片、三极管、单色LED灯、双色LED灯构成；主控系统通过IO端口连接列控制芯片及行控制芯片，通过控制列控制芯片及行控制芯片，实现控制LED灯的亮灭；琴键分析系统是由电阻、红外接收二极管、红外发光二极管、模拟开关芯片、三极管组成；主控系统通过IO端口和模拟开关芯片连接，通过控制模拟开关芯片，可选择任意一路红外接收二极管，并将模拟信号送入主控系统；供电系统是由电池及稳压芯片组成，给整个教学器提供电源。

6.根据权利要求4或5所述的键盘类乐器辅助教学器，其特征是所述电子乐谱子显示屏采用液晶显示屏或电子墨水屏代替LED显示屏。