CN105489209A - 一种电声乐器节奏可控的方法及其对卡拉ok的改进 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种对模拟电声乐器音乐节奏的控制方法，涉及电声乐器和音乐节奏控制领域。包括了乐曲的录制和数字化绑定制作方法，利用电脑生成特制电子乐谱的方法，以及对制成的乐曲或乐谱进行控制节奏演奏播放的方法及设备，这些方法需要利用对应的电脑程序软件来分别实现。通过本发明可以让使用者无需经过乐器专门培训，即可以自由舒畅的在触控设备上演奏制成的乐曲。本发明的方法还可以用来对卡拉OK或钢琴类设备进行改进。

Description

一种电声乐器节奏可控的方法及其对卡拉OK的改进

技术领域

本发明涉及一种电声乐器，特别是涉及电声乐器音乐节奏的控制，以及对卡拉OK设备和钢琴类设备的改进。

背景技术

很多人喜欢音乐，但是却只会唱，不会演奏任何一门乐器，更加无法使用乐器来伴唱。其实，每个人都有一个演奏乐器的梦想，而这个梦想，不应该成为人生的遗憾。

单独的乐器演奏，需要演奏者经过长期专门的训练，以及使用专业的乐器；乐队的演奏，更需要多人按照乐谱协调流畅的配合，才能演奏出一首乐曲。如果任何未经乐器专门培训的普通人，在不使用专业乐器的情形下，随时随地都能够方便的操作模拟乐器来满足自己的演奏欲望，将会帮助很多人实现自己的音乐梦想。

到目前为止一些关于智能模拟乐器的专利文献都是围绕如何拟真真实乐器，比如中国实用新型专利公告号CN201662986的《电子拨弦乐器及其拨弦装置》，提供了一种简化琴弦的方法；中国发明申请公布号CN102047319的《一种数字乐器》，提供了一种无弦数字吉他。这些专利办法的弱点在于：他们都尽量模拟了真实乐器‘弹奏-发音’的功能，但是也如同真实乐器一样，演奏者没有经过专门训练就只能弹奏出‘发音’，而无法顺利的弹奏出整首乐曲。

再比如中国发明申请公布号CN104505073的《一种电子吉他》，第4页[0025]提出“显示屏13上用于显示出指示用户按压相应的触摸按键12的指示块”，比上述方法有了进步，提供了辅助指示效果，但也只是引导用户被动跟随预先录制的歌曲的节奏并且需要找到正确的按键。这就失去了乐器弹奏的灵魂-‘弹奏自由度’。弹奏者不能自主控制乐器弹奏的节奏，这与真实乐器演奏感的差距很大。

同样，目前所有的卡拉OK设备，都是唱歌者跟随事先录制好的整部伴唱音乐来唱歌，因此其唱歌节奏是被动跟随录音的。但是每个人唱歌的快慢节奏其实是有差别的，只有以自己最舒适的节奏来唱歌，才能体验到最大的演唱乐趣和获得成就感，而这一点恰恰是目前卡拉OK设备所无法提供的。

市场上有一种按照预先输入的琴谱或录制的弹奏顺序自动弹奏的钢琴，与普通钢琴有相似的发声和琴键下落的动作，但是这种弹奏无法人工操作。如果能有一种类似于普通钢琴那样可以由人工按键的钢琴，但无论按哪个键，都不影响此钢琴按预定的电子琴谱发声，而是人工仅能控制‘按键-发声’、‘不按键-不发声’和‘长按键-长发声’等功能，那么所有人都可以在此钢琴上‘熟练表演’钢琴演奏了。

发明内容

本发明解决了未经专业培训的普通人无法顺利演奏乐曲的难题，提供了在模拟乐器上主动控制乐曲演奏节奏的功能，以便很大程度的仿真使用真实乐器演奏乐曲的效果。但本发明的实用型模拟乐器产品并不是如同真实乐器那样可以随意弹奏随意发音，而是一种预先存储乐曲或制作电子乐谱，然后通过控制节奏的播放来模拟演奏的新型模拟电声乐器。

本发明的技术方案包括对乐曲的录制和数字化绑定制作方法，利用电脑生成电子乐谱的方法，以及对制成的乐曲或乐谱进行演奏播放的方法，这些方法需要利用对应的电脑程序软件来分别实现。本发明的这些方法也可以用于对卡拉OK和钢琴类乐器进行改进。

本发明制作乐曲的方法分为三种：录制真实乐器演奏音效并进行数字化绑定加工；通过电脑处理生成适用的电子乐曲音效；以及通过电脑处理生成可直接使用的电子乐谱。大部分乐器按演奏及发音效果可分为两类:连续发音型乐器，和非连续发音型乐器。连续发音型乐器指乐器的发音可以是连续不间断的，比如手风琴，笛子，小提琴，马头琴，二胡等。非连续发音型乐器指乐器的发音是非连续，间断的，比如钢琴，吉他，古筝，竖琴等。此种分类方式是为了在演奏播放时，可选用不同的触控方法。

第一种乐曲制作方法，录制真实乐器演奏需要首先对乐曲进行发音单位的划分，如图1和图2所示，录制时以乐谱中的每个音符或和弦为发音单位，或者以歌词的每个单字或词所对应的音符为发音单位，分别对应录制乐器的演奏音效，并对所录制的发音单位（即划分单位）音效进行发音时长的智能化处理，目的是为了适应演奏者演奏音乐时由于触控频率的不同而表现出不同的延音效果。连续发音型乐器和非连续发音型乐器都是按乐谱中每个音符演奏的，因此录制方式相同。

比如录制时某个发音单位音效的发音时长为1秒，经智能化处理可以表现为0.1秒到10秒之间的任意几个不同发音时长的延音效果，具体方法为利用录制音效内可用的部分，进行无缝复制延长或截断缩短，并按需求制作衰减效果。在时长内的发音效果可以为恒定，或衰减，或由恒定到衰减等，以适应不同的演奏需要，并根据乐器种类设定最大持续发音时长，以此来模拟真实乐器的自由演奏效果。前后两个发音单位音效之间的切换可以按需求设定为直接截断式，或渐变衰减式等方式。

对每首乐曲录制后的全部发音单位音效，通过电脑将各发音单位音效按乐曲的顺序进行排序。对于含有歌词的歌曲，可以将一个或几个发音单位音效与歌曲的歌词按顺序分别进行绑定处理，绑定是指这些类别的个体要做到一一对应锁定。有电子乐谱的可以绑定在乐谱中的位置。最终做到：对包含发音单位及音效、发音顺序、歌词、乐谱中的位置、原乐曲设定的发音时长、乐器种类这些类别进行全体相互对应的数字化绑定和存储，或尽可能多的绑定这些类别，至少发音单位音效和发音顺序需要被绑定。这样就完成了真实乐器演奏乐曲的录制和加工制作。

对乐曲的第二种制作方法可以是通过电脑处理生成适用的电子乐曲音效。方法是，向电脑输入普通乐谱或普通电子乐谱来自动生成各种乐器的演奏音效，然后与上边描述的一样，对演奏的音效也要根据乐谱按发音单位来划分，并按程序设定生成每个发音单位不同时长的延音效果，最终做到：对包含发音单位及音效、发音顺序、歌词、乐谱中的位置、原乐曲设定的发音时长、发音乐器种类这些类别进行全体相互对应的数字化绑定和存储，或尽可能多的绑定这些类别。这样就完成了电脑模拟发音乐曲的生成和加工制作。

对乐曲的第三种制作方法是，用电脑制作可以后期直接使用的电子乐谱。这个方法不用预先录制或生成乐曲音效，制作过程是直接把包含普通乐谱音符、发音时长、发音顺序、歌词（非必需）的数据进行一一对应绑定输入电脑并生成已划分发音单位的特制电子乐谱，后期在演奏时可由电脑即时根据此电子乐谱、所选乐器种类和演奏者的触控信号给出相应的电脑合成发音或调用预存的音符库发音，同时由电脑实时计算出发音单位任意时长的延音效果。电脑合成的发音可以在触控播放演奏时选择不同的高低音域。

接下来说明对制成的乐曲或电子乐谱进行可控节奏的演奏播放方法。演奏是通过对触控设备的操作，来播放预先制成的乐曲，模拟真实乐器‘演奏-发音’的功能。按前述方法制作完成的乐曲或电子乐谱在演奏前可以存储在设备的存储器或互联网云存储服务器上。根据预设的触控程序，触控设备操作方式是由演奏者不断的触控感应开关、触控屏或键盘类触控设备，使乐曲的发音单位按次序被触发播放。对于歌词已绑定的乐曲，也可以选择触击触摸屏上显示的歌词或符号来触发播放相应歌词或符号所绑定的发音单位，或是每次触击屏幕代表一个依照乐曲顺序的歌词或符号所绑定的发音单位。一个典型的触控播放演奏流程见图6。

对模拟连续发音型乐器和非连续发音型乐器，可以采用划动和触击等不同的触控方式。图3所展示的是对非连续发音型乐器的触击式触控播放原理，图4所展示的是对连续发音型乐器的划动式触控播放原理，都采用常见的触摸屏平板电脑来举例说明。这些仅为举例，实际上触击和划动以及用不同力度按压触摸屏，都可通过规则设定来对应连续发音型乐器和非连续发音型乐器的触控播放。

触控播放每触发一次，依照乐曲顺序播放一个或几个预先录制的发音单位音效，或是选择播放歌词的一个单字或词所绑定的一组发音单位音效。演奏者通过自由控制前后两次触发的时间间隔，来控制乐曲的播放速度，以获得舒适的演奏自由度，并能体验真实演奏的感觉。

两次触发的间隙，或者一次划动的进程，可以在播放程序中预先设定该类乐器的发音规则是进行持续恒定的发音，或是逐步衰减的发音。程序中可以设定在下次触发后，上次触发的发音是立即停止，或是逐渐衰减并停止，这样的衔接处理使得乐曲在不同的触控播放频率下都可以表现出被流畅演奏的效果。

按照图5所展示的，在板式触摸屏上可以任意划分多个虚拟区域（分屏），标记7为虚拟分屏线示例，这样演奏者可以用双手同时演奏相同或者不同的模拟乐器。

随着触控屏科技的发展，触控操作通过对包括触控屏的触击、划动、按压力度大小、持续按压时长、触碰的位置这些参数的设置，来分别对应不同的发音规则，比如不同的触击或划动压力可以激发不同的音量，所有这些规则都可以预先设定在程序里。

触摸屏电脑只是触控播放设备中的一种，还可以选用包括触摸屏智能手机，电脑配合键盘，电脑配合鼠标，键控耳机，笔状或棒状播音器，按键遥控器，感应式接收器，压力感应接收器，带触点开关或触摸屏的拾音器（话筒）在内的其它能满足触控播放要求的设备。对触摸屏来说，也可以用非接触感应式接收器来替代触摸屏的触控部分。对有显示屏的触控设备或感应设备，可以在显示屏上选择性显示包括歌词、乐谱、触控位置、乐器模拟图、特殊符号在内的触击信息或提示信息。

本发明的上述制作乐曲及触控播放方法除了可以模拟单独乐器进行乐曲的演奏播放，也可用于模拟多种乐器组合的乐队演奏。方法为：按照乐曲所对应的不同乐器的乐谱，利用前述方法对不同乐器的演奏分别进行制作和统一的数字化绑定，后期演奏时，演奏者可以按图3或图4的方法，在一定的快慢频率范围内（比如0.1秒到5秒内）统一操控播放整个乐队的演奏。

模拟乐队演奏的另一个方法是，几名演奏者各自使用本发明的实用化模拟演奏设备进行组网，可以设定一名演奏者的演奏节奏为基准，统一协调的联网演奏。在一定快慢频率范围内（比如1.5秒内）可以允许出现节奏差别，超出设定的快慢频率范围，则把快于或慢于基准节奏的那些演奏设备进行发音位置回撤或跃进，以达到协调的效果。

在另一个实施例中，本发明可应用于对卡拉OK设备和演唱方式的改进，变传统的被动跟随录音演唱方式为主动控制录音播放节奏以适应歌者的演唱速度。具体方法为：预先对卡拉OK的乐曲按前述方法进行绑定制作。后期在演唱者利用卡拉OK进行演唱时，使用带触点开关或触摸屏的拾音器（话筒）来控制乐曲的播放节奏，同时也可按前述方法，利用触控设备来操作模拟乐器或乐队进行伴唱。

作为本发明利用卡拉OK或触控电声乐器进行伴唱的一种改进，可以用语音控制技术来部分或全部替代触控。具体方法为：利用类似苹果电脑Siri（苹果智能语音助手）的功能，在演唱者按照歌词唱歌时，语音助手识别所唱歌词或歌词的韵律，利用歌词绑定乐曲发音单位和发音顺序的设计来找出对应的发音单位并播放，还可以通过学习演唱者的唱歌节奏来自动调节发音单位的发音时长。

在另一个实施例中，本发明可应用于将包括钢琴、电子琴、风琴或手风琴在内的按键琴类乐器改进为半自动弹奏形式。具体方法为：利用前述方法对琴曲进行制作和存储，把这些琴改变为所有琴键按下都不会主动发声，只起到电路触控开关或压力感应器的作用，然后按照前述的演奏方法，使琴键、电路和电脑处理器具备包括‘按键-发声’、‘不按键-不发声’、‘长按键-长发声’和‘重按键-增大发声音量’在内的功能，所谓半自动是指无论是否按错琴键，都不影响乐器按存储的乐谱发出正确的发音，所有位置的琴键都具有相同的触控开关功能。发音时长和延音效果按照前述的预先处理方法或电脑实时处理方法，根据预设的规则由按键时长来控制发音时长。

作为对这些琴类乐器进一步的改进，可以在琴键附近或琴键上设置提示灯，通过电脑对琴曲的计算，在正确弹奏顺序应该弹下的那个键旁边点亮提示灯，对弹奏者进行提示，当需要多个手指和弦演奏时可以多个指示灯同时亮，但这些指示灯的提示仅做参考，弹错键时依然能发出正确的声音。

为保护音乐的知识产权及通过实施本发明所制作的乐曲文件或电子乐谱的知识产权，在将乐曲文件或乐谱经授权后下载、复制或安装至使用设备时，可以智能绑定该设备的IMEI(国际移动设备标识)码或其它专有特征码，以防止任意复制。

附图说明

图1中用分割线表示一首歌曲可以以每个音符为发音单位，或者以歌词的每个单字为发音单位，按先后顺序分别数字化录制存储。连音或延音也可以归入一个发音单位。

图2的箭头表示根据不同乐器的播放演奏需要，也可完全以音符为发音单位进行录制，遇到连音或延音可以拆分为不同的发音单位。

图3举例说明用触摸屏设备模拟非连续发音型乐器的演奏方法。

图4举例说明用触摸屏设备模拟连续发音型乐器的演奏方法。

图5举例说明在触摸屏设备上划分两个以上的区域（分屏）以便可以用双手模拟两种乐器的演奏方法。

图6是一种触控播放演奏流程的示意图。

附图标记：

1-手指；2-平板类智能触摸屏；3-手指或触控笔上下触击触摸屏；4-非连续发音型乐器的播放音效示意；5-手指或触控笔在触摸屏上划动；6-连续发音型乐器的播放音效示意；7-虚拟分屏线示例。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。

如图1和图2所示，制作乐曲时以乐谱中的每个音符或和弦为发音单位，或者以歌词的每个单字或词所含有的音符为发音单位，按先后顺序分别数字化录制发音效果。并对所录制的发音单位中音效可用的部分进行发音时长的无缝复制延长或截断缩短处理，比如录制时某个发音单位音效的发音时长为1秒，经智能化处理可以表现为0.1秒到10秒之间的任意几个不同发音时长的延音效果。此种延长或截断处理也可视情况放在触控播放时由电脑临时做出计算模拟。

处理后的发音单位需要与发音单位音效、发音顺序、歌词、乐谱中的位置、原乐曲设定的发音时长、发音乐器种类等类别进行数字化绑定和存储，完成乐曲的制作。

图3所展示的是对非连续发音型乐器的触控播放原理，采用常见的触摸屏平板电脑做样本。预先制作的乐曲或特制电子乐谱存储在电脑存储器或云存储服务器上。在触控播放时，由演奏者用手指1（或触控笔）以自己喜欢的频率触击平板电脑的触摸屏2，标记3表示触击，每次触击会操作平板电脑按顺序播放出预先录制的一个发音单位或电子乐谱中的一个发音单位，连续触击后就产生如标记4所示的非连续发音型乐器的发音效果。演奏者前后两次触击之间的时间间隔用来作为发音单位的播放时长，播放时长内的音效可以是恒定的，也可以是衰减的。演奏者触击屏幕后立即抬起手指，或是触击后手指附着在屏幕上，可以通过程序设定不同的发音效果。

作为对上述触控播放方法的一种改进，在发音单位已经与歌词绑定的情况下，可以在触摸屏上显示歌词或乐谱，演奏者触击歌词或乐谱就可激发播放相应歌词或音符所绑定的一个或一组发音单位音效。

图4所展示的是对连续发音型乐器的触控播放原理，采用常见的触摸屏平板电脑做样本。预先录制的乐曲或特制电子乐谱存储在电脑存储器或云存储服务器上。在触控播放时，由演奏者用手指1（或触控笔）以自己喜欢的频率在平板电脑触摸屏2上来回划动，标记5表示划动，每次单向划动会操作平板电脑按顺序播放出预先录制的一个或几个的发音单位，连续划动后就产生如标记6所示的连续发音型乐器的播放效果。通过单向划动的时长来控制发音单位的发音时长，通过改变划动方向来切换到下一个发音单位，发音时长内的发音效果可以是恒定的，也可以是衰减的，还可以通过不同的触摸压力而发生改变。演奏者在屏幕上完成一次划动后立即换向划动，或是完成一次划动后手指附着在屏幕上不动，或是离开屏幕，或是以非直线方向划动，都可以通过程序设定不同的发音效果。

在实际演奏时，除了上述触击、划动、压感的方法外，还可以通过摇动（振动）触控设备来发出信号激发播放辅助类的声音，比如鼓或镲的声音。

Claims (10)

1.一种乐曲演奏方法，包括对节奏的控制方法，其特征是乐曲或乐谱的加工制作，和利用触控设备或感应设备来控制节奏进行乐曲的播放。

2.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，所演奏播放的乐曲是通过录制和数字化加工制作的，数字化加工包括对乐曲的发音单位及音效、发音顺序、歌词、乐谱中的位置、原乐曲设定的发音时长、乐器种类这些类别中的至少两个类别进行相互对应的数字化绑定，或对全体类别进行相互对应的数字化绑定。

3.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，所演奏的乐曲是通过向电脑输入普通乐谱来自动生成各种乐器的演奏音效后进行数字化加工来制作的，数字化加工包括对乐曲的发音单位及音效、发音顺序、歌词、乐谱中的位置、原乐曲设定的发音时长、乐器种类这些类别中的至少两个类别进行相互对应的数字化绑定，或对全体类别进行相互对应的数字化绑定。

4.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，所演奏的乐曲可以是通过电脑读取特制电子乐谱来播放，特制电子乐谱是指按照发音单位的划分把包含普通乐谱音符、发音顺序、发音时长（非必需）、歌词（非必需）的数据进行一一对应绑定而制成的电子乐谱。

5.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，演奏是通过对触控设备或感应设备的操作，来播放预先制成的乐曲或特制电子乐谱，触控操作通过对包括触控屏的触击、划动、按压力度大小、持续按压时长、触碰的位置这些参数的设置，来分别对应不同的发音规则；使用者通过控制前后两次触控或感应的时间间隔，来控制乐曲的播放节奏和发音时长。

6.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，通过触击触摸屏上显示的歌词或符号来触发播放相应歌词或符号所对应绑定的一个或一组发音单位；或通过电脑的语音控制技术来控制播放相应的发音单位。

7.根据权利要求1所述的乐曲演奏方法，其特征是，对所制作乐曲的发音单位的发音时长进行智能化处理，按需求制作从0.1秒到10秒之间的任意几个不同发音时长的延音效果，并按需求制作衰减效果；或者在演奏时由电脑处理器实时计算出发音单位任意时长的延音效果和衰减效果。

8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的乐曲制作方法或演奏方法，其特征是，所述方法用于对卡拉OK设备和演唱方式的改进，包括乐曲的制作，控制节奏的方法，触控播放的方法，触控播放的设备，触控伴奏的方法。

9.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的乐曲制作方法或演奏方法，其特征是，所述方法用于对钢琴、电子琴、风琴、手风琴中任一产品进行改进，包括琴曲的制作，琴键功能的改进，控制节奏的方法，弹奏播放的方法，发音时长的设计，和提示灯的设计。

10.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的乐曲制作方法或演奏方法，其特征是，按所述方法制作的，或用于所述播放演奏方法的数字化乐曲文件，特制电子乐谱，卡拉OK乐曲文件，按键琴类的琴曲文件；用于制作这些乐曲文件或乐谱的电脑程序；用于演奏播放这些乐曲文件或乐谱的电脑程序。