CN106297750A - 钢琴键盘数字信号输出系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钢琴键盘数字信号输出系统，包括若干红外线发射装置、若干红外线接收装置、控制总线、中央处理器、数据输出接口、电路板；每个琴键下方均设有一个红外线发射装置和一个红外线接收装置，每个红外线发射装置发射的红外线经与其对应的所述琴键底部反射后，可以被相邻的所述红外线接收装置接收并转换为电信号后，电信号经过控制总线传递给中央处理器，中央处理器根据预设的红外线接收装置可以识别的高度阈值来比较判断琴键是否被按压，当中央处理器判断琴键被按压后，生成音乐数字信号经由所述数据输出接口发送到与钢琴相通讯的弹奏演示设备。本发明客观直接的展现出演奏的按键顺序，并自动识别出错按、漏按等指法错误问题。

Description

钢琴键盘数字信号输出系统
技术领域
本发明属于乐器领域，特别涉及一种钢琴键盘数字信号输出系统、应用该系统的钢琴、钢琴纠错管理系统平台，以及一种钢琴键盘数字信号输出方法。
背景技术
钢琴(如图1)作为现在社会渐渐普及的乐器，越来越多的被大家学习和演奏。面对现如今众多的钢琴初学者，如何敏锐的发现错弹的音节并有效的纠正是急需解决的技术问题。随着电子科技的进步，利用计算机协助解决上述技术问题有了大量的应用。比如针对解决错弹音节的问题，中国专利CN200910053967.5公开了一种智能机器人识别钢琴节奏并纠错的方法，通过对弹奏的音调、节奏进行录音，然后通过对比设定好的乐谱拟合出错误信息，但还是无法精准快速的实现音节的纠错。但是上述技术问题的关键在于，如何将钢琴每次案件的信息都记录下来，现有技术有针对每次弹奏的声音进行记录的解决方案，但是该方案的误差非常大。因此现有技术中，迫切需要一种钢琴键盘数字信号输出系统、以及利用该系统的钢琴纠错管理系统平台。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明解决的第一个技术问题是提供了一种利用红外线识别技术的钢琴键盘数字信号输出系统，具体技术方案如下：
本发明提供了一种钢琴键盘数字信号输出系统，该钢琴键盘数字信号输出系统主要设置在钢琴的琴键下方，钢琴键盘数字信号输出系统包括若干红外线发射装置、若干红外线接收装置、控制总线、中央处理器、数据输出接口、电路板；每个琴键下方均设有一个红外线发射装置和一个红外线接收装置，每个红外线发射装置发射的红外线经与其对应的所述琴键底部反射后，可以被相邻的所述红外线接收装置接收并转换为电信号后，电信号经过控制总线传递给中央处理器，中央处理器根据预设的红外线接收装置可以识别的高度阈值来比较判断琴键是否被按压，当中央处理器判断琴键被按压后，生成音乐数字信号经由所述数据输出接口发送到与钢琴相通讯的弹奏演示设备。
本发明的钢琴包括但不限于三角钢琴和立式钢琴。
该系统中设有中央处理器处理电信号，中央处理器包括红外线数据接收模块、数值比较模块、编码生成模块、编码输出模块，
红外线数据接收模块，用于接收来自红外线接收装置的电信号，并将电信号提供给数值比较模块；
数值比较模块，用于预设的红外线接收装置可以识别的高度阈值，并将该高度阈值与从红外线数据接收模块接收来的电信号进行比较；
编码生成模块，用于当红外线数据接收模块接收来的电信号大于高度阈值时，将电信号转化为音乐数字信号；
编码输出模块，用于将音乐数字信号提供给来自数据输出接口的调用请求。
进一步优选的是电路板包括主电路板、若干按键电路板，主电路板与按键电路板上均设有连接点，主电路板与按键电路板依次通过连接在连接点间的排线相连。
进一步优选的是主电路板与按键电路板上均还设有通孔，通孔用于使用螺丝与钢琴固定。
进一步优选的是红外线发射装置为LED红外发射器、红外线接收装置的总功率为500mA；音乐数字信号midi数据；数据输出接口为USB接口。本发明的MIDI(Musical Instrument Digital Interface)，是指乐器数字接口。
进一步优选的是位于同一琴键下的红外线发射装置6和红外线接收装置7可以水平或垂直排列。
本发明解决的第二个技术问题是提供了一种钢琴纠错管理系统平台，该平台利用前述系统发来的数字信号，在显示屏上客观直接的展现出演奏的按键顺序，并自动识别出错按、漏按等指法错误问题，为方便纠正错误提供指导依据，具体技术方案为：
钢琴纠错管理系统平台包括交互界面控制模块、记忆模块、比较模块、数据解码模块、接口模块和播放模块；
交互界面控制模块为钢琴弹奏者录入用户信息、向记忆模块发出调取曲目指令；
记忆模块用于保存预定曲目，收到来自交互界面控制模块的调取指令后，向比较模块提供该曲目数字信息；
比较模块用于接收来自记忆模块和数据解码模块的曲目数字信息，将比较结果信息传递给播放模块；
接口模块用于接收来自钢琴键盘数字信号输出系统的音乐数字信号，传递给数据解码模块进行解码；
数据解码模块用于接收接口模块发送来的音乐数字信号，解码后发送给比较模块进行与选定曲目比较；
播放模块用于接收来自比较模块的数字信息，以图像的形式展现在播放屏幕上。
进一步优选的是播放模块包括虚拟琴键，虚拟琴键包括预设曲目显示琴键和实际弹奏显示琴键，预设曲目显示琴键会依据曲目的音符显示正确的按键；实际弹奏显示琴键会在弹奏者按键错误时显示第一颜色，正确时显示第二颜色。
本发明解决的第三个技术问题是提供了一种钢琴键盘数字信号输出方法，具体包括如下步骤：
S1：在每个钢琴的琴键下方各设置一个光源发射装置和一个光源接收装置；
S2：琴键可以反射有光源发射装置发出的光形成反射光；
S3：为光源接收装置预设一个检测阈值，使光源接收装置能够只检测大于检测阈值的由步骤S2所发出的反射光，并形成电信号；
S4：将电信号转码为音乐数字信号。
本发明解决最后一个技术问题是提供了一种安装本发明任一钢琴键盘数字信号输出系统的钢琴。
本发明的有益效果在于，巧妙的利用了红外线发生和接收装置的配合，根据琴键位置来转换成数字信号，实现了钢琴键盘数字信号输出。同时本发明的电路板为模块化设计，便于组装、设计合理。利用本发明的钢琴键盘数字信号输出系统的钢琴纠错管理系统平台，能客观直接的展现出演奏的按键顺序，并自动识别出错按、漏按等指法错误问题，为方便纠正错误提供指导依据。最后本发明还提供了一种利用光源接收装置检测大于检测阈值的反射光原理的钢琴键盘数字信号输出方法，为本技术领域全新的方法。
附图说明
图1.为现有技术的三角钢琴的结构示意图；
图2-1.为实施例1的装有钢琴键盘数字信号输出系统钢琴结构示意图；
图2-2.为图2-1中A部局部放大图；
图3-1.为实施例3的钢琴键盘数字信号输出系统电路结构示意图；
图3-2.为图3-1中B部局部放大图；
图4.为实施例1中未按压琴键与红外线相应装置位置关系的结构示意图；
图5.为实施例1中按压琴键与红外线相应装置位置关系的结构示意图；
图6.为实施例7中的钢琴纠错管理系统平台示意图；
图7.为实施例2中钢琴键盘数字信号输出系统示意图；
图8.为实施例1中央处理器模块运行示意图；
图9.为实施例1中预设曲目显示琴键示意图；
图10.为实施例1中实际弹奏显示琴键结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2-1、2-2所示，本实施例提供了一种钢琴键盘数字信号输出系统，钢琴键盘数字信号输出系统5主要设置在钢琴1的琴键3下方，钢琴键盘数字信号输出系统5包括88个红外线发射装置6、88个红外线接收装置7、控制总线8、中央处理器9、数据输出接口10、电路板11；每个琴键3下方均设有一个红外线发射装置6和一个红外线接收装置7，每个红外线发射装置6发射的红外线经与其对应的琴键3底部反射后，可以被相邻的红外线接收装置7接收并转换为电信号后，将电信号经过控制总线8传递给中央处理器9，中央处理器9根据预设的红外线接收装置7可以识别的高度阈值来比较判断琴键3是否被按压，当中央处理器9判断琴键3被按压后，生成音乐数字信号经由数据输出接口10发送到与钢琴1相通讯的弹奏演示设备。
实施例2
如图7所示，实施例2的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例1基本相同，其区别在于，中央处理器9包括红外线数据接收模块25、数值比较模块26、编码生成模块27、编码输出模块28，
红外线数据接收模块25，用于接收来自红外线接收装置7的电信号，并将电信号提供给数值比较模块26；
数值比较模块26，用于预设的红外线接收装置7可以识别的高度阈值，并将该高度阈值与从红外线数据接收模块25接收来的电信号进行比较；
编码生成模块27，用于当红外线数据接收模块25接收来的电信号大于所述高度阈值时，将电信号转化为音乐数字信号；
编码输出模块28，用于将音乐数字信号提供给来自数据输出接口10的调用请求。
实施例3
如图3-1、3-2实施例3的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例2基本相同，其区别在于，电路板11包括主电路板12、若干按键电路板13，主电路板12与按键电路板13上均设有连接点14，主电路板12与按键电路板13依次通过连接在连接点14间的排线15相连。
实施例4
继续结合图3-2所示，实施例4的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例3基本相同，其区别在于，主电路板12与按键电路板13上均还设有通孔16，通孔16用于使用螺丝与钢琴1固定。
实施例5
继续结合图3-2所示，实施例5的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例4基本相同，其区别在于，红外线发射装置6为LED红外发射器、红外线接收装置7的总功率为500mA；音乐数字信号midi数据；数据输出接口10为USB接口，USB连接线17通过该接口与台式电脑或平板电脑相连。
实施例6
继续结合图3-2所示，实施例6的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例5基本相同，其区别在于，位于同一所述琴键3(黑键)下的所述红外线发射装置6和红外线接收装置7为水平排列，位于同一所述琴键3(白键)下的所述红外线发射装置6和红外线接收装置7为垂直排列。
实施例7
如图6所示的钢琴纠错管理系统平台18，包括交互界面控制模块19、记忆模块20、比较模块21、数据解码模块22、接口模块23和播放模块24；
交互界面控制模块19，为钢琴弹奏者录入用户信息、向所述记忆模块20发出调取曲目指令；
记忆模块20，用于保存预定曲目，收到来自所述交互界面控制模块19的调取指令后，向比较模块20提供该曲目数字信息；
比较模块20，用于接收来自记忆模块20和数据解码模块22的曲目数字信息，将比较结果信息传递给播放模块23；
接口模块23，用于接收来自钢琴键盘数字信号输出系统5的音乐数字信号，传递给数据解码模块22进行解码；
数据解码模块22，用于接收接口模块23发送来的音乐数字信号，解码后发送给比较模块20进行与选定曲目比较；
播放模块23，用于接收来自比较模块20的数字信息，以图像的形式展现在播放屏幕上。
实施例8
实施例8的一种钢琴键盘数字信号输出系统与实施例7基本相同，其区别在于，播放模块23包括虚拟琴键29，虚拟琴键29包括预设曲目显示琴键和实际弹奏显示琴键，结合图9所示，预设曲目显示琴键会依据曲目的音符显示正确的按键30；结合图10所示，实际弹奏显示琴键会在弹奏者按键错误时显示第一颜色31，正确时显示第二颜色32。
实施例9
为一种钢琴键盘数字信号输出方法，包括如下步骤：
S1：在每个钢琴1的琴键3下方各设置一个光源发射装置和一个光源接收装置；
S2：琴键3可以反射有光源发射装置发出的光形成反射光；
S3：为光源接收装置预设一个检测阈值，使光源接收装置能够只检测大于检测阈值的由步骤S2所发出的反射光，并形成电信号；
S4：将电信号转码为音乐数字信号。
以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种钢琴键盘数字信号输出系统，所述钢琴键盘数字信号输出系统(5)主要设置在钢琴(1)的琴键(3)下方，其特征在于，所述钢琴键盘数字信号输出系统(5)包括若干红外线发射装置(6)、若干红外线接收装置(7)、控制总线(8)、中央处理器(9)、数据输出接口(10)、电路板(11)；每个所述琴键(3)下方均设有一个红外线发射装置(6)和一个红外线接收装置(7)，每个所述红外线发射装置(6)发射的红外线经与其对应的所述琴键(3)底部反射后，可以被相邻的所述红外线接收装置(7)接收并转换为电信号后，将所述电信号经过所述控制总线(8)传递给所述中央处理器(9)，所述中央处理器(9)根据预设的所述红外线接收装置(7)可以识别的高度阈值来比较判断所述琴键(3)是否被按压，当所述中央处理器(9)判断所述琴键(3)被按压后，生成音乐数字信号经由所述数据输出接口(10)发送到与所述钢琴(1)相通讯的弹奏演示设备。
2.如权利要求1所述的钢琴键盘数字信号输出系统，其特征在于，所述中央处理器(9)包括红外线数据接收模块(25)、数值比较模块(26)、编码生成模块(27)、编码输出模块(28)，
所述红外线数据接收模块(25)，用于接收来自所述红外线接收装置(7)的电信号，并将所述电信号提供给所述数值比较模块(26)；
所述数值比较模块(26)，用于预设的所述红外线接收装置(7)可以识别的高度阈值，并将该高度阈值与从所述红外线数据接收模块(25)接收来的电信号进行比较；
所述编码生成模块(27)，用于当所述红外线数据接收模块(25)接收来的电信号大于所述高度阈值时，将所述电信号转化为所述音乐数字信号；
所述编码输出模块(28)，用于将所述音乐数字信号提供给来自所述数据输出接口(10)的调用请求。
3.如权利要求1所述的钢琴键盘数字信号输出系统，其特征在于，所述电路板(11)包括主电路板(12)、若干按键电路板(13)，所述主电路板(12)与所述按键电路板(13)上均设有连接点(14)，所述主电路板(12)与所述按键电路板(13)依次通过连接在连接点(14)间的排线(15)相连。
4.如权利要求2所述的钢琴键盘数字信号输出系统，其特征在于，所述主电路板(12)与所述按键电路板(13)上均还设有通孔(16)，所述通孔(16)用于使用螺丝与所述钢琴(1)固定。
5.如权利要求2所述的钢琴键盘数字信号输出系统，其特征在于，所述红外线发射装置(6)为LED红外发射器、所述红外线接收装置(7)的总功率为500mA；所述音乐数字信号midi数据；所述所述数据输出接口(10)为USB接口。
6.如权利要求2所述的钢琴键盘数字信号输出系统，其特征在于，位于同一所述琴键(3)下的所述红外线发射装置(6)和红外线接收装置(7)可以水平或垂直排列。
7.一种包括如权利要求1-6所述的任一钢琴键盘数字信号输出系统的钢琴纠错管理系统平台(18)，其特征在于：
所述钢琴纠错管理系统平台(18)包括交互界面控制模块(19)、记忆模块(20)、比较模块(21)、数据解码模块(22)、接口模块(23)和播放模块(24)；
所述交互界面控制模块(19)，为钢琴弹奏者录入用户信息、向所述记忆模块(20)发出调取曲目指令；
所述记忆模块(20)，用于保存预定曲目，收到来自所述交互界面控制模块(19)的调取指令后，向所述比较模块(20)提供该曲目数字信息；
所述比较模块(20)，用于接收来自所述记忆模块(20)和所述数据解码模块(22)的曲目数字信息，将比较结果信息传递给所述播放模块(23)；
所述接口模块(23)，用于接收来自所述钢琴键盘数字信号输出系统(5)的音乐数字信号，传递给所述数据解码模块(22)进行解码；
所述数据解码模块(22)，用于接收所述接口模块(23)发送来的所述音乐数字信号，解码后发送给所述所述比较模块(20)进行与选定曲目比较；
所述播放模块(23)，用于接收来自所述比较模块(20)的数字信息，以图像的形式展现在播放屏幕上。
8.如权利要求7所述的钢琴纠错管理系统平台(18)，其特征在于，所述播放模块(23)包括虚拟琴键(29)，所述虚拟琴键(29)包括预设曲目显示琴键和实际弹奏显示琴键，所述预设曲目显示琴键会依据曲目的音符显示正确的按键(30)；所述实际弹奏显示琴键会在弹奏者按键错误时显示第一颜色(31)，正确时显示第二颜色(32)。
9.一种钢琴键盘数字信号输出方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1：在每个钢琴(1)的琴键(3)下方各设置一个光源发射装置和一个光源接收装置；
S2：琴键(3)可以反射有光源发射装置发出的光形成反射光；
S3：为所述光源接收装置预设一个检测阈值，使所述光源接收装置能够只检测大于所述检测阈值的由步骤S2所发出的反射光，并形成电信号；
S4：将所述电信号转码为音乐数字信号。
10.一种应用如权利要求1-6所述的任一钢琴键盘数字信号输出系统的钢琴。
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