CN104167122A - 一种钢琴的智能辅助教学练习装置及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢琴的智能辅助教学练习装置,该装置包括灯条和智能设备;灯条包括CPU、与钢琴琴键数量相等的灯、第一通信模块,灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同,每盏灯的位置对应于每个琴键的位置,CPU控制每盏灯的亮灭并与第一通信模块连接;智能设备包括控制单元、乐谱显示单元、声音采集单元、音频检测单元、第二通信模块,控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元,经过音频检测单元处理的检测结果输入控制单元,根据检测结果控制单元确定是否将预计点亮信号发送到第二通信模块并通过第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮。还提供了采用该装置的方法。

Description

一种钢琴的智能辅助教学练习装置及其方法
技术领域
本发明属于智能控制的技术领域,具体地涉及一种钢琴的智能辅助教学练习装置,以及采用该装置的方法。
背景技术
现有的钢琴智能辅助教学设备有两种,一种是和钢琴本身进行了一体化,一种是外置的独立附件。但是无论哪种方式,对于弹奏者具体按键的判断都来自于对于琴键的接触性检测,比如微动开关。当弹奏者按下琴键的时候会触动开关,从而告知系统是哪个按键被按下。这种方法虽然简单,但是会干涉到弹奏者的手感。而且对于附件形式的设备,会对安装位置有比较严格的要求,这样会进一步干扰到弹奏者。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种钢琴的智能辅助教学练习装置,其能够随意配置到任一架钢琴上、利用灯光提示弹奏者具体的弹奏按键、安装简单、并对弹奏的正确与否进行判断。
本发明的技术解决方案是:这种钢琴的智能辅助教学练习装置,该装置包括灯条和智能设备;
灯条包括CPU、与钢琴琴键数量相等的灯、第一通信模块,灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同,每盏灯的位置对应于每个琴键的位置,CPU控制每盏灯的亮灭并与第一通信模块连接;
智能设备包括控制单元、乐谱显示单元、声音采集单元、音频检测单元、第二通信模块,控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元,经过音频检测单元处理的检测结果输入控制单元,根据检测结果控制单元确定是否将预计点亮信号发送到第二通信模块并通过第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮。
由于钢琴的频谱特征非常明显,每个琴键对应发出的声音的频率都可以事先知道,本发明利用钢琴的这一特性采用了音频检测单元来判断已弹奏信号的正确与否;本装置是独立于钢琴的,所以能够随意配置到任一架钢琴上;本发明的灯条使得利用灯光提示弹奏者具体的弹奏按键;只要灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同且每盏灯的位置对应于每个琴键的位置就可以,所以本装置安装简单。
还提供了采用该钢琴的智能辅助教学练习装置的方法,包括以下步骤:
(1)开始;
(2)乐谱显示单元读取乐谱并显示;
(3)控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,通过第二通信模块、第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮;
(4)声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元;
(5)音频检测单元判断该已弹奏信号是否符合步骤(3)的预计弹奏音符,是则执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)乐谱显示单元判断是否为最后一个音符,是则执行步骤(7),否则跳转步骤(2);
(7)结束。
附图说明
图1示出了根据本发明的钢琴的智能辅助教学练习装置的结构示意图;
图2示出了根据本发明的采用该钢琴的智能辅助教学练习装置的方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示,这种钢琴的智能辅助教学练习装置,该装置包括灯条和智能设备;
灯条包括CPU、与钢琴琴键数量相等的灯、第一通信模块,灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同,每盏灯的位置对应于每个琴键的位置,CPU控制每盏灯的亮灭并与第一通信模块连接;
智能设备包括控制单元、乐谱显示单元、声音采集单元、音频检测单元、第二通信模块,控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元,经过音频检测单元处理的检测结果输入控制单元,根据检测结果控制单元确定是否将预计点亮信号发送到第二通信模块并通过第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮。
由于钢琴的频谱特征非常明显,每个琴键对应发出的声音的频率都可以事先知道,本发明利用钢琴的这一特性采用了音频检测单元来判断已弹奏信号的正确与否;本装置是独立于钢琴的,所以能够随意配置到任一架钢琴上;本发明的灯条使得利用灯光提示弹奏者具体的弹奏按键;只要灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同且每盏灯的位置对应于每个琴键的位置就可以,所以本装置安装简单。
另外,第一、二通信模块均是无线通信模块。现有的智能设备(智能手机或者平板电脑)与钢琴智能辅助教学(相当于本发明的灯条)都采用有线连接的方式,从而对智能手机或者平板电脑的摆放产生了进一步的限制,不利于弹奏者寻找最适合个人的摆放位置。而本发明采用了无线通信的模式,所以对智能设备的摆放无限制。
另外,第一、二通信模块均是WIFI或均是蓝牙模块。
另外,声音采集单元是麦克风。由于钢琴发出声音的频谱范围是27.5Hz到4.86KHz,是在麦克风可以采集的频率范围内,所以可以选用麦克风作为声音采集单元,这样制造成本也能大大降低。
如图2所示,还提供了采用该钢琴的智能辅助教学练习装置的方法,包括以下步骤:
(1)开始;
(2)乐谱显示单元读取乐谱并显示;
(3)控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,通过第二通信模块、第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮;
(4)声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元;
(5)音频检测单元判断该已弹奏信号是否符合步骤(3)的预计弹奏音符,是则执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)乐谱显示单元判断是否为最后一个音符,是则执行步骤(7),否则跳转步骤(2);
(7)结束。
下面给出一个具体的实施例。
1、乐谱显示单元根据某个乐谱,先在屏幕上显示一个音符,例如中央C。
2、乐谱显示单元通知控制单元,需要在中央C键上方亮灯。控制单元于是通过智能手机/平板中的WIFI/蓝牙模块,将数据发送到灯条,灯条对应于中央C的灯被点亮。
3、弹奏者看到屏幕上显示了中央C的音符,于是开始弹奏。
4、灯点亮后,音频检测单元开始工作,持续的从麦克风中检测采集到的已弹奏信号。如果发现采集到的已弹奏信号中对应于钢琴88个按键中某一个或多个琴键对应的频率,则通知乐谱显示单元。
5、乐谱显示单元根据音频检测单元报告的琴键序号,和它当前显示的音符对应的琴键序号进行比对:如果正确,则开始显示下一个音符给弹奏者;如果错误则继续监测,等待弹奏者按下下一个琴键。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何形式上的限制,凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种钢琴的智能辅助教学练习装置,其特征在于:该装置包括灯条和智能设备;
灯条包括CPU、与钢琴琴键数量相等的灯、第一通信模块,灯条的长度与钢琴键盘的宽度相同,每盏灯的位置对应于每个琴键的位置,CPU控制每盏灯的亮灭并与第一通信模块连接;
智能设备包括控制单元、乐谱显示单元、声音采集单元、音频检测单元、第二通信模块,控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元,经过音频检测单元处理的检测结果输入控制单元,根据检测结果控制单元确定是否将预计点亮信号发送到第二通信模块并通过第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮。
2.根据权利要求1所述的钢琴的智能辅助教学练习装置,其特征在于:所述第一、二通信模块均是无线通信模块。
3.根据权利要求2所述的钢琴的智能辅助教学练习装置,其特征在于:所述第一、二通信模块均是WIFI或均是蓝牙模块。
4.根据权利要求2所述的钢琴的智能辅助教学练习装置,其特征在于:所述声音采集单元是麦克风。
5.一种采用根据权利要求1所述的钢琴的智能辅助教学练习装置的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)开始;
(2)乐谱显示单元读取乐谱并显示;
(3)控制单元接收乐谱显示单元的预计弹奏音符处理后得到预计点亮信号,通过第二通信模块、第一通信模块、CPU来控制对应的灯点亮;
(4)声音采集单元将获取的已弹奏信号发送给音频检测单元;
(5)音频检测单元判断该已弹奏信号是否符合步骤(3)的预计弹奏音符,是则执行步骤(6),否则执行步骤(4);
(6)乐谱显示单元判断是否为最后一个音符,是则执行步骤(7),否则跳转步骤(2);
(7)结束。
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