CN104464704A - 一种智能钢琴 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能钢琴，多套光电传感装置设置在机械钢琴上，光电传感装置的信号输出端与琴键动作采集模块的信号输入端连接，琴键动作采集模块通过串行总线与下位控制模块连接；下位控制模块的信号输出端通过串行总线与琴键动作驱动模块的信号输入端连接，琴键动作驱动模块的信号输出端与击打动作执行模块的信号输入端连接；下位控制模块通过串行总线或蓝牙通讯与上位控制及显示模块连接，上位控制及显示模块还与互联网网络连接。本发明以机械钢琴为基础，且不改变原机械钢琴结构的前提下，加入已有智能演奏系统，并通过carod研究增加识别感应系统和网络同步传输系统，加入已有静音系统，加入carod智能教学系统，整合后把功能融合，实现智能钢琴远程同步演奏和其他多种功能。

Description

一种智能钢琴

技术领域

本发明涉及一种新型钢琴，尤其涉及一种通过网络实现两台或多台钢琴同步互联，远程同步演奏的智能钢琴，

背景技术

目前市面上的智能钢琴一般为电子钢琴，无机械击打装置，不能达到专业和网络同步传输系统流，并且所有电子钢琴均为扬声器发声，无音板共鸣，无模拟演奏的真实性无表现力。

现阶段，为了提升钢琴这一传统演奏乐器的可应用性，市面上已经出现了一些相关技术，这包括：

1、钢琴自动演奏系统。该系统主要包括系统控制模块、琴键驱动模块和琴键动作执行模块组成。控制模块从存储介质中读取事先准备好的演奏文件，通过解析文件内容向驱动模块发出琴键驱动指令，驱动模块接收到指令后驱动动作执行模块执行演奏动作。从而实现钢琴自动弹奏的功能。

2、钢琴静音系统。该系统主要包含有主控模块，琴键动作感应模块和弦槌拦截装置。通过在钢琴上安装弦槌拦截装置使得在演奏过程中弦槌无法敲打琴弦，从而钢琴本身无法机械发声。同时，琴键动作感应模块在弹奏过程中采集琴键弹奏动作，并将动作数据传送至主控模块。主控模块将动作数据转换成midi音乐文件进行存储，同时以电信号的形式输出到自带的扬声器(或耳机)发声。实现了机械发声到电子发声的转换。

3、钢琴学习系统。该系统包含一个主控显示模块和琴键动作采集模块。主控显示模块对标准的乐谱进行显示，同时接收动作采集模块传输来的动作数据，与主控显示模块上的标准演奏序列进行比对，从而实现演奏评分的功能。

现有市场上已经出现的一类与机械击打装置相结合的智能钢琴，往往只是采用上面介绍的钢琴自动演奏系统、钢琴静音系统和钢琴学习系统中的一种，使得已有的钢琴大多功能单一且不完善，所以现在继续推出一种功能完善，智能度高的智能钢琴来满足人们的需求。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种多功能的智能钢琴。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种智能钢琴，包括扬声器、机械钢琴、琴键动作采集模块、琴键动作驱动模块、击打动作执行模块、下位控制模块和上位控制及显示模块，所述琴键动作采集模块包括多套光电传感装置，多套光电传感装置设置在所述机械钢琴上，所述光电传感装置的信号输出端与所述琴键动作采集模块的信号输入端连接，所述琴键动作采集模块的信号输出端通过串行总线与所述下位控制模块的信号输入端连接；

所述下位控制模块的信号输出端通过串行总线与所述琴键动作驱动模块的信号输入端连接，所述琴键动作驱动模块的信号输出端与所述击打动作执行模块的信号输入端连接；

所述下位控制模块通过串行总线或蓝牙通讯与所述上位控制及显示模块连接，所述上位控制及显示模块还与互联网网络连接。

具体地，所述下位控制模块的音频信号输出端与所述扬声器的音频信号输入端连接。

具体地，所述琴键动作驱动模块包括多路驱动电路，一路所述驱动电路对应所述智能钢琴的一个琴键设置，多路所述驱动电路的驱动信号输出端分别与所述击打动作执行模块的驱动信号输入端连接。

具体地，所述击打动作执行模块包括对应所述智能钢琴的琴键设置的多个电磁感应线圈，每个所述电磁感应线圈的中心均设置有对应的活动金属棒，一个琴键上设置的一路所述驱动电路的驱动信号输出端与对应的所述电磁感应线圈的信号输入端连接，当所述电磁感应线线圈流过驱动信号电流时，所述电磁感应线线圈中心的所述活动金属棒击打对应的琴键。

本发明的有益效果在于：

本发明以机械钢琴为基础，且不改变原机械钢琴结构的前提下，加入已有智能演奏系统，并通过carod研究增加识别感应系统和网络同步传输系统，加入已有静音系统，加入carod智能教学系统，整合后把功能融合，实现智能钢琴拥有以下所有功能：

1、钢琴远程同步机械演奏

1、钢琴曲目播放(机械演奏)；

2、录制存储回弹；

3、静音演奏；

4、学习教材标准示范；

5、学习曲目名师录入个性化示范；

6、演奏纠错；

7、演奏评分；

8、网络实时传送；

9、钢琴学习计划监控；

10、钢琴维护服务预约；

11、钢琴学习交流平台。

附图说明

图1是本发明智能钢琴的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，本发明包括琴键动作采集模块。本模块为钢琴的每一个琴键都准备一套光电传感装置，感知钢琴演奏时的琴键动作。将动作数据收集后通过串行总线传输到下位控制模块。感知的动作数据包含了各个琴键按下的力度和按下的时间等信息。

下位控制模块。本模块是钢琴本地控制的中心。一方面，它把从动作采集模块获取的动作数据编码转换成mid音乐文件，并在本地存储或上传至上位控制模块。另一方面，它对本地已有的音乐文件或从上位控制模块获取的音乐文件进行解码，将其转换成一条条的琴键驱动指令，通过串行总线输送给琴键驱动模块。此外，还对音乐文件解码后通过本地扬声器(或耳机)播放。

琴键动作驱动模块。该模块为每一个琴键都准备了一路驱动电路，在接收到下位控制模块的驱动指令后，将其转换成对应琴键的驱动电流，以驱动动作执行模块击打琴键。

击打动作执行模块。该模块对应每一个琴键都有一个电磁感应线圈。当线圈流过驱动电流时，线圈中心的活动金属棒即会击打对应的琴键。

上位控制及显示模块。该模块是整个智能钢琴系统的人机交互中心，可以采用平板电脑和相应应用程序的方式实现。为了提升智能钢琴系统的便利性，上位控制及显示模块与下位控制模块采用无线蓝牙的方式通信，并预留有线串行总线接口。

上位控制及显示模块设计有智能钢琴的控制界面，可以完成曲目选择，自动演奏等功能。通过将控制指令和音乐文件下发至下位控制模块实现。

上位控制及显示模块可以本地播放和显示钢琴曲谱，并将下位控制模块传送的弹奏动作信息和标准音乐文件比对，实现演奏评分和纠错的功能。

上位控制及显示模块可以通过WiFi连接到互联网，从而实现本智能钢琴系统所有用户的互通。结合前面描述的自动演奏功能和琴键动作采集功能，可以实现实时的远程演奏示范功能。

在本发明中，各部分的功能完善，其优点主要体现在以下方面：

机械钢琴：高动力传送击打琴弦发生，可根据力量的大小控制音量力度，表现力强。区别于电子钢琴的触感，音质共鸣效果与表现力。

自动演奏系统，：通过每个键盘安装机械驱动装置，实现钢琴自动演奏，仅限于机器已事先录入的钢琴名曲示范，无采集现场演奏功能，无存储传送现场演奏信号功能，现场演奏和演奏者录入信号回放功能，现通过键盘下安装88个力度速度感应装置，实现现场录制、保存、网络传送与回放功能。

静音系统：通过安装可调节的装置，在不能影响外界安静环境的情况下，利用钢琴拦截装置弦槌，达到钢琴静音演奏，并通过88个感应装置，将演奏信号通过模拟钢琴音色传入耳机。

钢琴智能教学系统：在谱架链接一块触摸显示设备，结合以上系统，可显示所需弹奏曲谱，也可在钢琴自动演奏时观看现场或以往录制视频，通过网络传送视频教学、欣赏和交流。通过力度感应装置可实现纠错、评分和提供改善建议。通过app实现所有用户互通，远程教学，远程同步演奏，名家演奏以机械演奏方式在用户的钢琴上演奏欣赏。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能钢琴，包括扬声器其特征在于：包括机械钢琴、琴键动作采集模块、琴键动作驱动模块、击打动作执行模块、下位控制模块和上位控制及显示模块，所述琴键动作采集模块包括多套光电传感装置，多套光电传感装置设置在所述机械钢琴上，所述光电传感装置的信号输出端与所述琴键动作采集模块的信号输入端连接，所述琴键动作采集模块的信号输出端通过串行总线与所述下位控制模块的信号输入端连接；

所述下位控制模块的信号输出端通过串行总线与所述琴键动作驱动模块的信号输入端连接，所述琴键动作驱动模块的信号输出端与所述击打动作执行模块的信号输入端连接；

所述下位控制模块通过串行总线或蓝牙通讯与所述上位控制及显示模块连接，所述上位控制及显示模块还与互联网网络连接。

2.根据权利要求1所述一种智能钢琴，其特征在于：所述下位控制模块的音频信号输出端与所述扬声器的音频信号输入端连接。

3.根据权利要求1所述一种智能钢琴，其特征在于：所述琴键动作驱动模块包括多路驱动电路，一路所述驱动电路对应所述智能钢琴的一个琴键设置，多路所述驱动电路的驱动信号输出端分别与所述击打动作执行模块的驱动信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述一种智能钢琴，其特征在于：所述击打动作执行模块包括对应所述智能钢琴的琴键设置的多个电磁感应线圈，每个所述电磁感应线圈的中心均设置有对应的活动金属棒，一个琴键上设置的一路所述驱动电路的驱动信号输出端与对应的所述电磁感应线圈的信号输入端连接，当所述电磁感应线线圈流过驱动信号电流时，所述电磁感应线线圈中心的所述活动金属棒击打对应的琴键。