CN108140371B - 用于表现簧管乐器的声音的系统 - Google Patents

Abstract

参照图7a，本发明涉及与具有形成谐振腔的气室(15)的簧管乐器(201)一起使用的换能器设备(200)，该谐振腔的谐振特性通过打开和封闭将气室连通到簧管乐器的外部的音孔(17A、17B)来控制。换能器设备包括用于将该换能器设备可释放地固定到簧管乐器的吹嘴(201)以代替簧片的附接装置(202)。簧片替换部分(203)具有壳体，该壳体具有邻接表面，用于邻接吹嘴的表面部分，该表面部分将与固定到吹嘴的簧片邻接。空气通道从进气口(211)延伸穿过簧片替换部分(203)的壳体，通过该进气口，乐器的演奏者可以吹气到出气口(213)，演奏者吹入的空气通过该出气口被传送到大气中，而不经过簧管乐器内的气室(15)。扬声器(208)由壳体支撑并将声音传送到气室(15)。气室麦克风(209)由壳体支撑并接收气室(15)中的声音。电子处理单元(204)具有：激励单元(101)，其产生用于驱动扬声器(208)的激励信号；处理器(102)，其用于接收由麦克风产生的测量信号并根据该测量信号检测由乐器演奏的音符；合成器(220)，其用于生成体现与所检测到的音符相对应的音符的电子信号；以及输出装置(103)，其用于将合成器生成的音符发送到换能器设备外部的接收器。本发明还涉及一种用于表示具有换能器设备的组件的簧管乐器的声音的系统、一种用于确定由具有换能器设备的组件的簧管乐器所演奏的音符的电子系统、以及一种练习演奏乐器的方法，包括使用换能器设备的组件。

Description

用于表现簧管乐器的声音的系统

技术领域

本发明涉及一种使得演奏者能够(例如，在练习时)安静地演奏簧管乐器的设备。

背景技术

演奏簧管乐器(例如，单簧管、双簧管、萨克斯管、巴松管)的普通方法是众所周知的。使用者吹气使得簧片振动，从而将一套复杂的音调(tone)引入乐器。提供了具有多个键的谐振腔。根据哪个键被按下，产生谐振，从而形成与谐振腔的谐振匹配的驻声波。这样就形成了传统上已知的音符(note)。

通常在练习时，出于对附近人员的礼貌，期望减少簧管乐器的噪音输出。

US 2014/0224100A1描述了一种与风笛一起使用的系统，其中常规簧片被包括扬声器和麦克风的换能器设备替代。扬声器将声音传送到风笛的气室，扬声器由包括由线性调频波(chirp)组成的周期性信号的测试信号驱动，每个线性调频波仅包括高于16Khz的频率，即在可听范围之外。麦克风检测传送到气室的声音，并然后扬声器播放的信号与麦克风所检测到的信号相关联，以产生声学系统的响应功能，并从而产生由乐器演奏的音符。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于表示簧管乐器的声音的系统。

使用压力传感器能够控制系统的操作时间，例如，在通过麦克风到气室的声音的输出中或合成音符的输出中。

优选地，由压力传感器发送到处理单元的信号另外指示使用者正以多大力度通过吹嘴进行吹奏。这可以用来改变合成音符输出的音量，或者用来识别可以通过演奏者用力吹奏而在某些簧管乐器中实现的八度音阶。此外，气压变化可以用于调制合成的声音，例如，以识别演奏者何时将颤音呼吸输入应用到簧管乐器，并且作为响应将颤音输入到合成的声音中。

优选地，激励单元被布置成驱动扬声器以基于环境噪音的量而选择的音量产生声音。例如，音量可以被选择为超过环境噪音预定的量。可以使用任何已知的传感器来测量环境噪音的水平，但是优选地使用麦克风或通过测量乐器外的噪音的单独的环境噪音麦克风来进行测量。在一个实施方式中，使用者可以选择操作模式，其中可以手动选择由激励装置产生的声音的音量。

本发明使得音乐家能够利用安装到簧管乐器上的系统进行练习，而不会产生任何可能干扰附近人员的显著噪音。

输出装置可以是以下中的一个或更多个：用于计算机的接口；用于使用短波长UHF无线电波在短距离上交换数据的无线装置；MIDI(乐器数据接口)连接；HD协议接口；和/或发送器。

扬声器和麦克风安装在壳体上，该壳体适于附接到簧管乐器的气室，使得该扬声器和麦克风与气室连通。这允许该系统轻易地改装成音乐家的乐器。扬声器和麦克风可以与其中形成的空腔连通地安装在壳体的内表面上，该壳体适于附接到簧管乐器的气室，使得该扬声器和麦克风与气室连通。壳体适于附接到簧管乐器的吹嘴，并且壳体被布置成在吹嘴和气室之间形成屏障。

气压传感器使得系统能够检测到使用者正在吹奏并且只在这些时间播放音调。另外，如上所述，吹奏的强度可以被考虑到产生输出信号和/或所识别的颤音输入呼吸和并入合成音符中的颤音元素中。

处理单元可以被布置成接收测量信号，根据测量信号识别出演奏的音符并然后合成相应的音符，所述合成考虑到孔中的气压和由扬声器产生的声音与由麦克风接收到的声音之间的差异的特性二者。

处理器可以通过合成簧管乐器的声音来生成输出信号，其中合成的声音的频率基于测量信号的频率成分并且也基于由气压传感器感测到的气压，并且其中该合成的声音的幅度基于由气压传感器感测到的气压。

本发明可以使用具有可听范围内的最低频率的指数调频波，其至少近似对应于簧管乐器可演奏的最低音符。相比之下，US 2014/0224100A1的系统使用线性调频波而不是指数调频波，并且该调频波仅包括高于16KHz的频率，即高于可听频率范围。使用线性调频波意味着调频波中只能包括较小范围的频率，并且这不允许识别簧管乐器中引起的频率位移，例如，通过使用寄存器移位键。现有技术使用可听范围外的高能信号，而本发明使用包括可听范围内的频率的低音量信号。这可以提供演奏近乎无声的乐器的效果，同时提供可靠的音符识别。

具有对应于演奏音符的分量的激励信号的选择允许从测量信号进行可靠的音符检测，并且允许使用具有调谐到相关音符的滤波器的滤波器组。这可以提供演奏近乎无声的乐器的效果，同时允许可靠的音符检测。

本发明可以采用反馈装置，其中在初始检测到所演奏的音符之后对激励信号进行调整，使得其包含更适合于检测测量信号中所演奏的音符的频率。这可以提供演奏近乎无声的乐器的效果，同时允许可靠的音符检测。

本发明使得演奏者能够容易且快速地将他/她自己的簧管乐器转换成允许几乎无声练习的版本。

附图说明

为了更好地理解本发明，并且为了说明如何实施本发明，现在仅通过示例的方式来参考附图，其中：

图1是传统单簧管的简化横截面图；

图2是单簧管的改进的管部分的横截面图；

图3是单簧管的改进的吹嘴的横截面图；

图4是如由本发明的任何所述实施方式使用的电子控制单元的示意图；

图5a示出了本发明的实施方式；

图5b示出了图5a的优选版本；

图6示出了图5a和图5b的实施方式中所使用的假簧片；

图7a和图7b均示出了与簧管乐器一起使用的换能器设备的透视图；

图8是图7a和图7b的换能器设备的仰视图；

图9是图7a、图7b和图8的换能器设备的第一端视图；

图10是图7a至图9的换能器设备的第二端视图；

图11是图7a至图10的换能器设备的组件的一侧的视图。

具体实施方式

虽然将参照单簧管进行详细描述，但应该理解，这仅仅是作为示例，本发明可以与任何合适的吹奏乐器(尤其是簧管乐器)一起使用。

簧管乐器(例如单簧管、双簧管、萨克斯管、巴松管)的声学特性是众所周知的。演奏者提供风能，使得簧片振动，从而将各种音调引入到乐器中。根据按下哪个键，在乐器的气室中产生谐振腔，使得驻留的声波与谐振腔的谐振相匹配地建立起来，并且导致声音在听觉上被识别为演奏的音符。术语第一谐波和基波通常用作演奏音符的最低频率分量的替代术语；即可听到的频率。

参照图1，示出了典型单簧管10的一部分的简化横截面。图中示出的是基本上圆柱形且中空的吹嘴11。在吹嘴的近端处，用绑带(未示出)将簧片12附接到吹嘴11。在远端处，吹嘴11具有减小的直径的切除部分。嵌入该部分的是接榫软木13，其围绕减小的直径部分的外围延伸。

单簧管10还包括也是圆柱形且中空的管体14(也称为脖管socket)。管体14的外径和内径基本上类似于吹嘴11的外径和内径。管体14的内径的一部分在其近端被移除，以便利用吹嘴11的接榫软木13密封。

管体14的远端与单簧管10的上接合部16接合。管体14的内径的一部分再次在其远端被移除，以便利用上接合部16的接榫软木19密封。上接合部16设有多个音孔，仅以17A、17B示出了其中的两个，音孔环和键18A、18B安装在音孔上方。所述键可以处于未压下状态18A或者压下状态18B，以分别打开或覆盖孔17A、17B。然后将上接合部16附接到下接合部和钟形件(未示出)以形成完整的单簧管。这些组件限定了贯穿单簧管10延伸的圆柱形气室15。

为了演奏单簧管10，使用者吹气入吹嘴11，使得簧片12振动。在气室15中形成驻波，该气室的形状使得它们与公知的音阶相对应。孔17A、17B的打开和关闭改变了所产生的驻波的形状，并由此改变了所产生的音符。

图1的管体14被图2的管体20替代。该管体20包括扬声器28和麦克风26，这二者均设置在气室15中。如图4所示，扬声器28由激励单元101(电子处理单元100的一部分)驱动以产生声音。声音可以特别安静，或者可以超出人类听觉的频率范围。声音必须适合于在气室15中形成声波，这是被按下的键18A、18B的组合的特征。由扬声器28传送到气室15的声音通过气室15的声学传递函数而被修改。通过麦克风26测量气室15中的声音(其将包括由扬声器28传送到气室的声音)，麦克风26输出代表被测声音的测量信号。由簧管乐器的演奏者通过打开和封闭音孔(例如17A、17B)来设置气室15的声学传递函数，所述音孔沿着乐器的长度定位并且在沿着气室15的长度间隔开的多个不同位置处将乐器的气室15连通到乐器的外部，如稍后将进一步进行描述的。这些音孔(例如17A、17B)可以通过簧管乐器的演奏者的手指直接打开和封闭，或者通过连接到由簧管乐器的演奏者手动控制的键的音孔环来打开和封闭。由演奏者选择的打开和封闭音孔(例如17A、17B)的组合决定了乐器演奏什么音符。在正常使用簧管乐器时，通过演奏者吹奏穿过簧片12的簧片12的振动产生声音，该声音然后通过气室15的声学传递函数而被修改，以生成典型地经由在气室15的与簧管乐器的吹嘴11相反的端部处的钟形部分从簧管乐器输出的音符。所产生的声音的时间、音调和音量还将受到簧管乐器的演奏者何时以及用多大力度吹入乐器10的吹嘴11的影响。

本发明认识到，簧管乐器的演奏者经常难以在不会不适当地干扰他人的情况下进行练习，并因此提供了一种布置，通过该布置，演奏者仍然可以按正常的方式吹入吹嘴11并且打开和封闭音孔(例如17A、17B)，但不会产生会打扰他人的声音。相反，扬声器28将向乐器10的气室15传送大体上或完全听不见的声音，该声音将通过由演奏者通过打开和封闭音孔(例如17A、17B)而选择的气室15的声学功能被修改，然后经修改的声音形成由麦克风16接收的气室15中的声音的一部分，麦克风16将输出测量信号，根据该测量信号可以确定乐器的演奏者通过打开和封闭音孔17A、17B选择了哪个音符。测量信号然后可以被系统用来产生例如由耳机传送给演奏者的声音，使得演奏者可以所演奏的音符，而乐器不会产生可能打扰他人的声音。如下面将要描述的，与麦克风分开并且独立的压力传感器可以用于确定演奏者何时以及以多大力度吹入吹嘴11(该吹嘴将不具有功能性簧片)，以使得可以相应地改变例如经由耳机作为声音传送给演奏者的音符的时间和音量。

上述设备具有用于以基本上听不见的方式演奏乐器的操作模式，例如该设备可以被布置成限制激励单元101(见图4)的功率输出以驱动扬声器28以低音量产生声音。可以基于环境声音的测量来选择低音量。可以由麦克风26来进行环境声音的测量。另选地，可以提供附加的麦克风，其不被引入气室15中，而是被引至乐器10的外部以直接测量乐器10外部的环境声音。

例如，可以将扬声器28的功率输出选择为大于或小于测得的环境声音等级预定的量或预定的倍数。

优选地，当麦克风26(或通过第二环境噪音麦克风)对环境声音进行测量时，扬声器28的功率输出被选择为大于测得的环境声音等级预定的量或预定的倍数。在这样的实施方式中，扬声器28的功率输出可以是由麦克风26(或第二环境噪音麦克风)接收到的环境噪音的功率的两倍或更多倍。

以这种方式，可以对功率输出的选择进行配置(针对给定的乐器)，使得由扬声器28产生的声音由簧管乐器以将有效地允许乐器被安静地演奏使得它不能高于周围噪音的声音而被听到的等级来表达。

该设备被布置成激励扬声器28，使得由扬声器28产生的声音的频率在20Hz至20KHz之间。发送到扬声器28的激励信号优选地包括一系列指数调频波。该调频波将优选地同等激励选定范围的可听频率。每个调频波优选是指数调频波，有时称为指数扫描调频波或几何调频波，但可以是在仔细选择的频率处的正弦波组合。在指数调频波中，信号的频率根据时间呈指数变化：f(t)＝f₀k^t，其中，f0是起始频率(在t＝0处)，k是频率指数变化率。与线性调频波不同，指数调频波具有呈指数增加的频率变化率。指数调频波将为乐器的每个音符提供相同的频率鉴别力，因此解决了由于存在环境噪音而导致某些音符的信噪比可能更高的问题，否则可能导致音符识别不佳。

麦克风26然后获得气室15中的声波波形，该声波波形将包含由气室15的声学传递函数修改的扬声器28输出的波形，这种声学传递函数由簧管乐器的演奏者通过打开和封闭音孔来选择。该信号被传递给处理器102(见图4)。处理器102分析该信号以检测正在演奏哪个音符。处理器102将测量信号的频域分析与一组存储的频域分析进行比较，这组存储的频域分析中的每一个都与由簧管乐器演奏的音符相关。处理器102针对每个测量信号确定测量信号与该组存储的信号之间的皮尔森相关系数，以选择与测量信号最密切相关的存储的信号。以这种方式选择的存储的信号将与由簧管乐器演奏的音符相关。处理器102结合了一个合成器(图8中的220)，该合成器产生体现该音符的信号到输出装置103。输出装置103然后经由放大器111连接到耳机112，以便将合成的音符再现给戴着耳机112的使用者。另选地或另外，无线传输装置116、118可以包含在诸如使用蓝牙(RTM)无线技术标准的无线传输装置的设备中，用于在短距离上交换数据(例如使用2.4至2.485GHz的ISM(工业、科学和医疗)无线电频段中的短波长UHF无线电波)。无线传输装置将发送供耳机112使用的信号。

图6示出了可以提供替代簧片212的一种方式。簧管乐器的常规吹嘴11的尖端包括与吹嘴的孔连通的开口。替代簧片212可以代替正常簧片12而被应用于吹嘴。该替代簧片将是一个硬性非振动簧片。替代簧片212可以可选地构造成封闭在吹嘴11的尖端处的开口。有利地，替代簧片212可以在其中形成有沿着替代簧片212的表面的空气释放凹槽213或者从第一位置到排气孔214延伸穿过替代簧片212的空气释放通道。所述第一个位置被选择成接收来自使用者的呼吸气流。

如果设置凹槽213(如图6所示)，则这可以与吹嘴配合以共同形成空气释放通道。这可以给演奏者一个他/她正常演奏乐器的印象，但不允许激励气室。压力传感器37可以安装在通道213中(例如，作为图5a和图5b中的传感器37的位置的替代方案)。

压力传感器37可以发送信号以指示演奏者何时和/或以多大力度和/或以何种方式(例如颤音)吹过通道213。图6的替代簧片212通常将与图5A或图5B的设备结合使用。替代簧片212的使用将消除对图5A和图5B的设备中的通道313的需求。

尽管图4的实施方式描绘了将输出信号发送到耳机112，但是该信号可以被发送到任何合适的装置，诸如但不限于扬声器、互联网连接、混合控制台或游戏控制台。所生成的信号不一定必须被装置用来模拟正在演奏的簧管乐器的输出。例如，其可以用作计算机游戏的一部分，其中使用者在正确的时间演奏正确的音符而被奖励，或者可以合成不同于正在演奏的乐器的乐器。

在图3中，提供新的吹嘴30。吹嘴30包括按照前述实施方式起作用的扬声器28和麦克风26。孔35在吹嘴的近端处没有开口，因此气室被密封在其吹嘴端。取而代之的是，穿过吹嘴30设有小孔32，该小孔具有通向吹嘴30外部的出口。该孔32可以被成形为模仿单簧管10在其被演奏时的通常的气压特性。孔32不与气室35连通。

孔32设置有压力传感器37，该压力传感器37向处理器102(见图4)发送信号以指示使用者何时和/或以多大力度吹过吹嘴30。处理器102然后使用该数据来决定何时启动扬声器28和/或麦克风26和/或由合成器220(参见图8)生成音符输出信号和/或操作输出装置103。该信号还可用于改变合成音符信号的特性，例如当感测到高压时表示较高的音高或将颤音元素引入合成音符。

图5a示出了本发明的实施方式。图5a示出了用于吹嘴件11和乐器主体(例如单簧管的上接合部)之间的附接的换能器设备。在图5a中，换能器设备被形成为单簧管的形状并且代替单簧管的管体14。图5a的换能器设备包括用于将嘴件11与乐器主体中的气室15隔开的屏障。扬声器28和麦克风26被布置成与乐器的主体中的气室15连通，而压力传感器37被布置成与吹嘴11连通。例如，扬声器28和麦克风26可以安装在屏障的与安装压力传感器37的一侧相对的一侧上。

图5b示出了根据本发明的换能器设备的另一个版本。在该变型中，吹嘴和乐器的其余部分之间的屏障包括壳体，该壳体包含用于为换能器设备供电的电池以及该装置的电子处理单元100(包括激励单元101、处理器102、输出装置103和存储器104中的一个或更多个)。另外还可以在壳体中或壳体上提供：可以是输出装置103的一部分或附加到输出装置103的充电和/或通信连接点(例如微型USB连接器)；耳机插孔；用于激活装置或其各种特征的控件；和/或状态显示器(例如一个或更多个LED)。

尽管图5a中所示的换能器设备具有两个阴连接器(用于连接到主体和吹嘴的阳连接器)并且图5b的换能器设备具有一个阳连接器和一个阴连接器，但所示换能器设备中的每一个可以被配置成具有为了与所需的簧管乐器相互配合而需要的阳和/或阴连接器的任何组合。图5a的换能器设备被设计成替换单簧管的管体，而图5b的换能器设备可以除了单簧管的管体外另外提供(优选地，在管体和吹嘴之间，其中尺寸通常被标准化)。

图5a和图5b的换能器设备中的每一个可以在其中形成有从吹嘴侧到排气孔214的通道313。这可以给演奏者留下他们正在演奏乐器的印象，但不允许他们自己激励气室15。压力传感器可以安装在通道313中。

图4示出了用于合成簧管乐器的声音的系统的示意图。图4的系统可以与上面给出的任何一种结构布置或下面提到的任何实施方式一起使用。有许多众所周知的分析谐振腔来测量或估计谐振的技术。这些包括但不限于应用最大长度序列、时域反射计、扫频正弦分析、调频波分析和混合正弦分析。不管实施方式或处理方法如何，已经发现扬声器28和麦克风26分开小于5cm的距离是有利的。

在本发明的一些实施方式中，使用基于简单正弦音调的应用的方法。刺激帧(stimulus frame)包括针对单簧管10(或其它簧管乐器)的每一个可能的音符选择的音调。音调可以分散地或连续地依次应用。每个音调可以由多于一个的频率分量组成。刺激帧包括以已知次序排列的音调。

刺激帧作为激励应用到扬声器28。激励可以定期执行，或者可以在事件之后开始(例如当压力传感器37感测到使用者已经吹入吹嘴时)。麦克风26获得所产生的刺激帧和谐振并将该信息传递至处理器102。处理器应用滤波器组或快速傅立叶变换来测量不同频率下接收到的声音信号的强度。根据强度测量可以识别出由簧管乐器演奏者演奏的音符。

处理器102可以使用来自压力传感器37的数据来决定何时启动扬声器28和/或麦克风26和/或生成输出信号和/或操作输出装置103。该信号还可以用于改变由包含在处理器102中的合成器220(参见图8)生成的输出信号的特性，例如当感测到高压时表示较高的高音。在优选实施方式中，扬声器28在操作期间可以持续有效。例如，可以驱动扬声器28以产生重复的声音序列。在这种情况下，处理器102可以使用来自压力传感器37的信号来重新开始序列。也可以使用由压力传感器37测量的气压变化来调制由合成器(图8中的220)生成的合成音符，例如，以识别演奏者何时将颤音呼吸输入应用到簧管乐器，并且作为响应将颤音输入到合成音符中。

预定的一组刺激帧可以被存储在存储器104中。

该系统可以被编程以学习乐器10对刺激帧内的一个或每个音调的响应。例如，可以通过用户界面指示使用者按下演奏一个或更多个音符(可能是所有可能的音符)所需的键18以表征乐器10的谐振。在按下每个键18的同时，激励单元101用激励帧激励扬声器28，并且使用麦克风26接收响应。处理器102可以分析接收到的响应并且使用该响应来将所演奏的音符的表示存储在存储器104中。以这种方式，系统可以适应其所应用的特定乐器10。

另选地，或另外，学习过程可以用来调整刺激帧。例如，如果麦克风26接收具有比由扬声器28发送的音调更高的主基频(例如，最低接收频率)的声音能量，则处理器可以将该刺激帧的那个音调的频率(或该刺激帧的所有音调)增加一个因子，该因子等于麦克风26接收的主要基频与由扬声器28发送的音调的比率。

另选地，包括激励单元101、处理器102、输出装置103和存储器104的处理单元100可以根据由麦克风26发送至处理器102的测量信号生成包括时间序列数据的输出信号，该时间序列数据表征由激励单元101驱动的扬声器28产生的声音与麦克风26所接收到的声音之间的差异。由激励单元101产生的激励信号可以被转发到处理器102，以允许与由处理器102从麦克风26接收到的测量信号进行直接比较。该差异指示气室15的声学传递函数，并且这转而表示由演奏者演奏的音符；因此处理器103可以选择所演奏的音符，例如，通过将所指示的声学传递函数与存储在存储器104中的一系列声学传递函数(其中的每一个将与特定的音符相关联)进行比较。处理器102的合成器220(见图8)然后可以合成被选择为由输出装置103输出(例如，到耳机112)的音符。

当演奏者正在演奏图2的乐器10时，演奏者可以采用通常的姿势，但不需要吹入乐器。另选地，吹嘴的簧片可以被移除，使得演奏者可以吹而不形成可以谐振的音符。在这种情况下，可以通过按键(乐器的键18或为此提供的单独的键)来触发音符的合成。微型开关可以与一个或更多个键相关联以允许这种情况，其中，所述微型开关向处理单元100发送键位置信号以供其使用。

当使用者正在演奏图3的乐器10时，使用者将吹入乐器，但空气流不会到达气室15。气压传感器37将感测压力的变化并将压力信号提供至处理器102。压力信号102可以用于指示应当何时合成音符。例如，当气压传感器37感测到超过阈值的压力时可以开始音符的合成，并且当压力下降到低于阈值时停止合成音符。

压力信号102也可以用于触发扬声器28的激励。例如，当空气压力传感器37感测到超过阈值的压力时可以触发激励，并且持续直到压力下降到低于阈值为止。当使用刺激帧方法时，刺激帧可以在激励过程中重复。在扬声器28连续产生重复的声音序列的实施方式中，处理器102可以使用来自压力传感器37的信号来重新开始序列。

该压力信号还表示使用者想要演奏的音符的音量。处理器102指示输出装置103合成具有取决于感测到的压力的音量的音符。

对于一些乐器10，使用者所提供的空气压力也会影响所演奏的音符。在一些实施方式中，处理器102中的合成器(图8中的220)将合成具有取决于感测到的压力的音高的音符。此外，压力信号可以指示演奏者何时将颤音应用到簧管乐器，并且当检测到该情况时，则合成器(图8中的220)将生成包含颤音元素的音符信号。

不管麦克风26、扬声器28以及可选的气压传感器37如何安装(即如图2、3、5或6的情况那样)，系统可以以相同的方式工作。该系统可以以多种方式应用，包括以下方式。

安静的演奏：系统可被提供有安静的操作模式，其中激励单元101被布置成驱动扬声器28以产生基于环境声音的测量而选择的音量的声音。环境声音的测量可以由麦克风26(或者分离且独立的环境噪音麦克风)来进行。通过这种方式，乐器可以由使用者“演奏”(或者不吹，或者利用如图3、5和6所示重新导向的呼吸)，而不以正常方式通过乐器生成声音，但是使得输出装置103产生输出信号，该输出信号可以驱动耳机等向使用者播放合成的声音。因此，使用者可以安静地进行练习。

游戏接口：输出装置103可以适用于向被编程为挑战使用者演奏某段音乐的计算机提供信号。基于由麦克风26产生的信号的时序和/或频率，计算机可以实时显示所演奏的音符和/或评分使用者演奏该段音乐的能力。这也可以可选地应用安静的操作模式。

虚拟乐队：输出装置103可以适用于向通信装置(例如，互联网连接)提供信号。通信设备可以接收来自其它这样的装置和/或其它类型的乐器的信号并合成同时演奏的多个乐器的声音。再次，这可以可选地应用安静的操作模式。

图7a至图11示出了被构造成可附接到簧管乐器(例如单簧管)的吹嘴201来代替该乐器的簧片的换能器设备200。典型地，簧管乐器将具有用于将簧片可释放地固定在吹嘴201上的绑带。为了使用换能器组件200，演奏者将松开绑带并将簧片从吹嘴201释放并移除(也许连同绑带一起)。然后，如图7a和图7b所示，将换能器设备200代替簧片固定到吹嘴201上。该换能器设备具有通常由塑料材料模制而成的环圈202，该环圈202被附接到该设备的簧片替换部分203上。如图9和图10所示，簧片替换部分203通常也由塑料材料模制而成，并且从端部看时为U形。在图9和图10中可以看出，当从端部观察该设备时，环圈202也是U形的。当换能器设备200安装在吹嘴201上时，环圈202和簧片替换部分203环绕吹嘴201，其中环圈202在吹嘴201的“上”外表面(“上”的意思是当以传统方式演奏簧管乐器时，该表面将指向向上的方向)上延伸并与其接合，并且环圈202由此将簧片替换部分203固定到吹嘴，以代替通常固定到吹嘴201的簧片。当簧片替换部分203固定就位时将占据吹嘴上通常由簧片占据的位置。簧片替换部分的面向内的表面(向内面向吹嘴)接合并邻接吹嘴201的“下”外表面。

换能器设备200具有印刷电路板204，在该印刷电路板204上安装有各种电子组件，所述电子组件一起提供处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)，其功能已经在上面进行了描述并且稍后将进行进一步描述。印刷电路板204附接到在使用中背向嘴件201的簧片替换部分203的外表面。

如从图9和图10中可以看出的，换能器设备200设有臂205，该臂附接到簧片替换部分203并且远离其朝向环圈202延伸。在使用中，当换能器设备200被固定到吹嘴201时，臂205将延伸穿过吹嘴201的下外表面中的孔，进入到簧管乐器的气室15中。图9示出了臂205的面206，该面206朝向演奏者的嘴唇接合的吹嘴201的端部使用。图10示出了臂205的面207，该面207远离演奏者的嘴唇接合的吹嘴201的端部使用，例如，面向单簧管的钟形件的面207。

如在图10中可以看出的，臂205为扬声器208和麦克风209提供了壳体，两者都通向臂205的面207。使用中的扬声器208将基本居中定位在吹嘴201的圆形横截面孔中。麦克风209位于扬声器208与簧片替换部分之间。扬声器208和麦克风209均通过延伸穿过臂205的导线电连接到处理单元217。U形屏障210从面207延伸出来并且将麦克风209相对于扬声器208屏蔽，以减少从扬声器208输出的直接“短路”到麦克风209的声音的量。

簧片替换部分203具有空气通道，该空气通道从图9所示的入口211延伸穿过直到图11所示的出口213，图11示出了簧片替换部分203的下外表面。在使用中，簧管乐器的演奏者将通过入口211进行吹奏。入口211与出口213之间的通道的形状和尺寸被设定为提供对气流的阻力，该阻力将类似于在演奏附接有簧片的乐器时演奏者所感受到的阻力。压力传感器212容纳在簧片替换部分203中，并测量入口211与出口213之间的通道中的空气压力。压力传感器212产生指示演奏者何时以及以多大力度和以何种方式(例如颤音)吹入通道的压力信号。压力传感器被连接到由印刷电路板204上的电子组件提供的处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)。

换能器设备200还设置有环境噪音麦克风214，该环境噪音麦克风214面向设备200的外部并且接收设备200周围的环境声音。环境噪音麦克风214产生环境噪音信号，该环境噪音信号被转发到由印刷电路板204的电子组件提供的电子信号处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)。

优选可再充电的电池215和216被提供在印刷电路板204上以给电路板204上的电子组件供电。还提供无线发送器218以无线发送来自换能器设备200的输出信号，例如，以便由无线耳机的接收器接收。

在使用中，换能器设备200将被安装在簧管乐器的吹嘴201上以代替簧片。然后演奏者将通过设备的入口211吹气，同时手动操作簧管乐器的键以打开和封闭乐器的音孔，从而选择乐器将要演奏的音符。通过入口211的吹气将由压力传感器212检测，该压力传感器212将会将压力信号发送至由印刷电路板204上的电子组件提供的处理单元。处理单元(100、217)响应于指示演奏者吹风的压力信号将激活处理单元(100、217)的激励单元(101、222)以向扬声器208输出激励信号，该激励信号将然后将声音输出到簧管乐器的气室15。考虑到由压力传感器212输出的压力信号，激励信号的频率和/或幅度可以由激励单元(101、222)改变，以便考虑演奏者以多大力度吹气。也可以使用由压力传感器212测得的空气压力变化来调制合成的声音，例如，以识别演奏者何时将颤音呼吸输入应用到簧管乐器，并且作为响应将颤音输入到合成的声音中。考虑到由环境噪音麦克风214输出的环境噪音信号，也可以通过激励单元(101、222)改变激励信号的频率和/或幅度，例如，以确保由扬声器208输出的声音水平至少大于高于环境噪音水平的预编程的最小值。

麦克风209将接收气室15中的声音，并将测量信号输出到处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)。处理单元(217、100)将将测量信号或其频谱与存储在印刷电路板204上的存储器单元219(也在图4中示出为104)中的预先存储的信号或预先存储的频谱进行比较，以找出最佳匹配(这可以在从测量信号中去除由环境噪音麦克风214提供的环境噪音信号指示的环境噪音之后完成)。预先存储的信号或频谱中的每一个都将与音符相对应。通过找出测量信号或其频谱与预先存储的信号或频谱的最佳匹配，处理单元由此确定由簧管乐器的演奏者演奏的音符。处理器102包含合成器220(见图8)，该合成器220合成代表检测到的音符的输出信号。这个合成的音符由输出装置103(例如经由无线发送器218(在图8中示出))输出到无线耳机，使得演奏者可以听到由耳机输出的所选音符。处理单元(100、217)可以在检测什么音符已经被选择和/或什么音符信号被合成并输出的过程中附加地使用压力信号和环境噪音信号(例如输出信号的幅度可能响应于压力信号而改变，因为压力信号将指示演奏者的呼吸强度并因此指示演奏者期望的音符的响度)。

如上所述的换能器设备具有以下优点：

i)该换能器设备是一种单元，该单元能够容易地安装到标准簧管乐器的吹嘴上并从其取下，或者可以永久地安装到备用(便宜的)吹嘴上。

ii)该换能器设备具有内置压力传感器，该压力传感器允许对由扬声器输出的激励信号的音量调制，并且还允许控制何时输出合成的音符。另外，由压力传感器输出的压力信号可以指示何时将颤音空气压力应用到簧管乐器，并且这允许将颤音元素并入到合成的音符中。

iii)该换能器设备具有内置嵌入式信号处理装置和无线信号输出。

iv)该换能器设备允许数据传送到可以运行提供图形用户界面的软件的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机/计算机平板电脑/智能电话应用，包括现场音符频谱在屏幕上的视觉显示。

v)该换能器设备可以可选地配备有演奏者操作的内置激励音量控制。

vi)该换能器设备可以配备有环境噪音感测麦克风，其允许从气室麦克风测量信号消除环境噪音。优选的是，环境噪音麦克风尽可能靠近乐器以给出精确的环境噪音读数。

vii)该换能器设备的处理单元(100、217)包括内置合成器(图8中的220)，该合成器提供合成的音符输出以用于给演奏者的听觉反馈。

viii)该换能器设备包括内置电池并由其供电，因此不需要连接到该单元的引线，其可能会抑制簧管乐器的演奏者的移动性。

ix)该换能器设备有利地处理安装在簧管乐器上的电子组件中的麦克风信号，并因此靠近麦克风以保持系统中的较低的任何延迟并使数据传输成本和损失最小化。

上面的实施方式通过内置于换能器设备200中的小型扬声器208引入电子刺激，所述小型扬声器208放置在乐器的吹嘴与其余部分的连接处附近。选择刺激使得通过按压任何键的组合产生的谐振引起由至少一个小型麦克风(例如上述的麦克风209，优选靠近由扬声器208提供的刺激)获得的声波波形改变。因此，对声波波形(当其由麦克风208转换成电测量信号时)的分析和/或信号的导数允许识别与所演奏的键位置相关联的预期音符。

通过扬声器208提供的刺激可以被供以非常少的能量，并且通过对测量信号进行适当的处理，仍然可以识别预期的音符。这可以给簧管乐器的演奏者提供演奏几乎无声的乐器的效果。

预期的音符的识别优选导致音符的合成，典型地(但不一定)，选择成模仿演奏的乐器类型。该电子声音合成将由设置在印刷电路板204上的声音合成器220来执行。合成的声音将被转发到耳机或其它电子接口，使得由乐器演奏的音符的合成声学表示被演奏者听到。电子处理可以近乎实时地向演奏者提供这种反馈，使得乐器可以以自然方式演奏而没有不适当的延迟。因此，演奏者可以非常安静地练习乐器，而不会打扰听力所及范围内的其他人。

通过使用换能器设备200来改进乐器的管嘴201以替换通常安装在簧管乐器的管嘴201上的簧片。演奏者将空气从由入口211提供的小孔吹入通道中，该通道终止于永久打开的通气孔中，该通气孔将出口213提供至乐器的外部，典型地在簧管乐器的吹嘴201与其余部分之间的接合部附近。通气孔的目的优选是双重的；模仿演奏者体验到的正常演奏空气压力；以及为排出冷凝水分提供路径。另选地，可以提供第二通气孔，该第二通气孔被密封直到通过小键打开以允许排出冷凝水分。选择该通气孔或每个通气孔的尺寸以模仿演奏常规乐器时施加的正常压力范围。

如上所述，入口211与出口213之间的通道内的空气压力由压力传感器212检测。通常，表示所测得的压力的模拟信号被提供至在图4中示出为100并在图7a至图10中示出为217的电子处理单元。空气压力的绝对值或变化可用于发起刺激的应用、和/或麦克风信号的处理和/或合成的模拟声音的生成。空气压力变化也可以用来调制合成的声音，例如，当应用颤音时。在入口211和乐器的其余部分之间没有空气通道，所以演奏者的呼吸不能到达簧管乐器的气室15。

电子处理单元(100、217)将使用各种众所周知的技术中的一种或更多种来分析测量信号，以便发现由簧管乐器的气室15提供的谐振腔的传递函数(工作在时域或频域)，并从而发现预期的音符。这些技术包括应用最大长度序列(在单个或重复的基础上)、时域反射计、扫频正弦分析、调频波分析和混合正弦分析。

现在将描述基于简单正弦音调的连续应用的实施方式，但是可以使用替代的处理方法。

在优选实施方式中，发送给扬声器(例如扬声器208)的刺激信号将是由针对乐器的每个可能的音符选择的音调片段组成的刺激帧。音调可以彼此相继离散地或连续地应用。音调片段的每一个可以由多于一个的频率分量组成。音调片段按照已知的顺序排列以构成刺激帧。刺激帧被作为激励应用到扬声器(例如208)，典型地通过演奏者吹入乐器(如由压力传感器212检测到的)发起。由麦克风209获得包括通过气室的(由任何演奏的键和由此产生的共振设置的)声学传递函数修改的刺激帧的版本的信号。时域测量信号例如通过滤波器组或快速傅里叶变换(fft)来处理，以提供已知频率处的一组测量。频率测量允许通过与预先存储的演奏音符的频率测量值的比较或通过与存储的通过机器学习技术获得的频率测量值的比较来识别演奏的音符。有关刺激帧内的顺序和时间安排的知识可用于协助该识别过程。

刺激帧通常在演奏者维持空气压力的时段(如由压力传感器212感测到的)以循环方式重复应用。当压力传感器212给出指示演奏者已经停止吹奏的压力信号时将停止应用刺激帧，并且当检测到由压力传感器212指示的新计时音符时将重新开始应用刺激帧。由处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)的组件输出的演奏的音符输出信号的时序(关于演奏的音符的识别)优选通过演奏的音符的识别和测得的空气压力的组合来确定。演奏的音符输出信号随后被输入到在合成器220上运行的合成软件，使得演奏的音符的模拟被处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)的合成器220输出，合成的音符信号及其时序通常例如通过无线耳机提供给演奏者。

期望向演奏者提供所演奏的音符的低等待时间反馈，尤其是对于基频的单个周期可能花费数十毫秒的低频音符。可以应用电子处理技术的组合以通过将不同频率处的一个或更多个音调应用到基波从而以低延迟来检测这些音符，使得仍然可以从响应检测到演奏的音符。

在一些簧管乐器上，借助打开至少一个附加“通气孔”的一个或更多个音区键或八度键或者另选地通过“用力吹奏(Overblowing)”(即演奏者以明显更高的压力吹奏)来改变演奏的音符，使得谐波发出声音而不是基波。压力传感器212可通过施加的附加空气压力来检测用力吹奏。使用音区键或八度键使得基波的谐振频率略微移动而不会显著影响高次谐波的频率，并因此提供了通过由麦克风209提供的测量信号进行识别的基础。另选地，音区键或八度键的位置可以通过各种常规方法检测，例如，通过使用磁性开关或微型开关。

发送到扬声器208的激励信号可以是从20Hz到20kHz运行的指数调频波。该信号将包括20Hz至200Hz范围内的最低频率。该信号通过扬声器重复激励簧管乐器的气室，从而形成刺激帧。扫描的起始频率被选择成低于乐器的最低基波(一次谐波)，在Bflat单簧管的情况下大约为150Hz。

应该注意的是，在许多簧管乐器上，与音区键相关联的开口相对于其它键开口在物理上是小的。这具有开口对高频很大程度上透明的效果，因为在重要的声能可以通过小孔逸出之前，波形的相位反转。重要的是，由发送到麦克风的刺激帧提供的线性调频信号的底部扫描频率至少与乐器的最低基频一样低，例如，标准Bflat单簧管约为150Hz。

存在于气室15中的声音被麦克风209感测并被组合成与指数调频波激励信号(其提供激励帧)完全相同长度的数据帧。因此麦克风数据帧和调频波被同步。

对由麦克风209提供的测量信号中的数据帧执行FFT，并且由此以标准方式生成幅度谱。

换能器设备优选具有训练模式，其中演奏者连续地演奏乐器的所有音符，并且由麦克风提供的测量信号的所得到的幅度谱被存储为与正在演奏的音符相关。优选地，该换能器设备设有信号接收器以及其信号发送器，并由此与运行应用软件的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话通信，所述应用软件使得演奏者能够控制该换能器设备。所述应用软件使得演奏者能够选择换能器设备的训练模式。典型地，设备的存储器单元(104、219)将允许存储三组不同的音符数据。演奏者将选择一组，并然后将选择一个音符存储在该组中。演奏者将手动操作乐器的相关键以演奏相关的音符，然后将使用应用软件来开始记录来自麦克风209的测量信号。换能器设备然后将循环产生激励信号的多个循环，并将在这些循环上获得的测量信号进行平均，以获得对于相关音符的良好参考响应。然后针对该乐器演奏的每个音符重复该过程。当演奏完所有音符并存储了参考谱时，处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)具有存储在存储器(104、219)中包括训练组的一组存储谱。可以(例如，针对不同的乐器)生成若干(例如三个)训练组，供演奏者稍后选择。膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话将优选地具有屏幕并且将显示由测量信号指示的每个演奏的音符的图形表示。如果演奏者看到任何有缺陷的音符数据，这将使得能够检查存储谱并重复训练模式的学习过程。

除了在单独的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上使用应用软件之外，该软件可以由换能器设备200本身的电子处理单元(100、217)运行，并且可以由例如可手动操作的控制器(例如提供在换能器设备200上的按钮)连同小型可视显示器(例如提供设备200的所选择的操作模式的指示、所选择的音符和所选择的数据集的LED)一起来运行。

加速度计221(见图8)可以被设置在换能器设备200中以感测换能器设备200的运动，然后演奏者可以移动该乐器以在训练模式中选择下一个音符的输入，从而消除让演奏者在演奏音符之间将他/她从乐器移开的任何需要。另选地，电子处理单元(100、217)或与之通信的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话可被布置成识别例如通过环境噪音麦克风214或膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话的麦克风接收到的诸如“下一个”之类的语音命令。作为另一替代方案，由压力传感器212提供的压力信号可用于该过程，识别演奏者停止吹奏和下一次开始吹奏(在适当的时间间隔之后)的事件作为从学习一个音符转至学习下一个音符的提示。

当换能器设备200然后在演奏模式下操作时，预先选择预先存储的训练组。可以使用在膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或与换能器设备通信的智能电话上运行的应用软件来进行选择。另选地，换能器设备200可以设有可手动操作的控制器以允许所述选择。幅度谱如上所述根据测量信号生成，但不是作为训练组存储，而是与训练组中的每个谱(训练组中表示单个演奏音符的每个存储谱)进行比较。各种技术可以用于所述比较，例如，最小二乘差分技术或最大化皮尔逊二次相关技术。另外，机器学习技术可以应用于所述比较，使得所述比较和/或训练组随时间调整以改善音符之间的区分。

从简单的理解和可视化角度来看，仅使用测量信号的幅度谱是方便的，但是也可以使用相位和幅度信息二者的全复合谱(具有两倍的数据)来提高音符识别的可靠性。然而，仅使用幅度谱具有处理和传输速度的优势，因为幅度谱大约是全复合谱的数据的50％。在说明书和权利要求中对“谱”的引用应被认为是对以下的参考：仅幅度谱；仅相位谱；相位谱和幅度谱的组合；和/或可以导出幅度和相位的复合频。

在另选实施方式中，滤波器组(理想地具有呈对数间隔的中心频率)可用于生成幅度谱，而不是使用快速傅立叶变换技术。可以选择后面的滤波器的中心频率，以便通过选择它们以与簧管乐器演奏的音符的频率相对应来给出改进的结果。

因此，信号处理的结果是激励的每一帧(或调频波)一个识别的音符。因此，最小延迟是调频波的长度加上生成谱的时间，并针对训练组执行识别过程。优选实施方式的处理单元(图7a至图10中的217、图4中的100)通常对于激励信号以93ms运行，对于测量信号的信号处理以约30ms运行。希望进一步减少延迟；FFT方法通常会降低谱分辨率，因为假定采样率恒定，将考虑更少的点。采用滤波器组方法时，可用的处理时间更少，并且滤波器的响应时间更少，但谱分辨率不一定会降低。

与其它优选实施方式一样，识别的音符立即被合成并通过有线耳机反馈给演奏者。另选地，合成的音符可以被发送以供在膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话或其它连接的处理器上运行的应用软件使用。该连接可以是有线的或者优选地是使用各种手段的无线连接，例如，蓝牙(RTM)。对操作不重要但有用的参数(例如幅度谱)也可以传递给应用软件用于每一帧。因此，应用软件可以在显示屏上生成输出，这使得演奏者能够看到演奏者的演奏缺陷的频谱中的视觉效果，例如没有完全封住一个洞。这使得演奏者能够调整他/她的演奏并从而提高他/她的技能。

可以实现激励信号生成和处理测量信号的替代方法，其中产生包括(通常谐波链接的)丰富混合的频率的激励信号。测量信号通过滤波器组或fft进行分析以提供复合频谱。然后该复合频谱通过识别算法运行，以便提供演奏的音符的第一个早期指示。这可以通过包括上述那些的各种识别技术来实现。然后使用演奏的音符的第一个早期指示来动态修改激励信号的频率混合，以便更好地区分演奏的音符。因此，通过反馈适合于强调演奏的音符的谱刺激来辅助识别过程。这些步骤可以连续重复，甚至可以逐个样本进行。识别算法将演奏的音符作为附加输出信号提供。

可以修改激励信号的内容以帮助识别过程。这与常规演奏簧管乐器发生的情况相似，因为簧片提供了谐波丰富的刺激，该刺激将通过簧管乐器的声学反馈进行修改，从而增强所演奏的音符的产生。然而，如上所述，存在以下缺点，作为激励信号的频率混合将基本上产生具有比使用覆盖相同频率的调频波更低的信噪比(SNR)的系统。这是因为如果总波形必须占据相同的最大幅度，则任何一个频率处的幅度必然会受到存在的其它频率的影响。例如，如果激励信号包括32个相等加权的频率的混合，则频率总和的总幅度将是在相同频率范围内扫描的调频波可实现的总幅度的1/32，并且这将反映在系统的SNR中。这就是为什么使用扫描的调频波作为激励信号，如上所述，具有固有的优越SNR；但是在随后被增强的激励信号中使用频率混合可以使得该设备在正被演奏的音符和被该设备识别的音符之间具有可接受的低延迟。

利用合适的通信，运行在乐器和/或换能器设备外部的装置上的应用软件也可以用于为整组乐器数据(尤其是训练组)提供备份/恢复功能。应用软件也可用于通过显示训练组中各个音符的谱向使用者演示正确的谱。所显示的正确谱可以与当前演奏的音符的谱一起显示，以便进行比较。

由于音符及其音量可每帧用于应用软件，所以可以使用各种装置来向演奏者呈现演奏的音符，这些包括音符的简单文字描述(例如G#3)或者提供听觉反馈的音符(通常更复杂)的合成，或者显示或突出显示所演奏的音符的乐谱，或者连接至标准音乐制作软件(例如Sibelius)的MIDI，用于显示现场音符或生成乐谱。

运行在与换能器设备通信和/或作为本发明的整个系统的一部分的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上的应用软件将允许：在视觉显示单元上显示演奏的音符的频率的图形表示；选择存储在存储器中的一组数据，用于通过设备进行的所演奏的音符的检测；演奏者控制扬声器输出的声音的音量；调整压力传感器的增益；调整合成的音符的重放音量；选择设备的训练模式或演奏模式操作；在训练模式期间选择要由该设备学习的音符；在训练模式期间视觉指示一组音符的学习进度或完成；将存储在换能器设备的板上存储器中的该组数据存储在膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话的存储器中(或者存储在其中任何一个的云存储器中)，该组数据随后将反过来导出(例如，恢复目的)到换能器装置200的板上存储器(104、219)；图形表示(例如用字母数字字符)演奏的音符；通过音符图形显示所演奏音符的谱，从而允许演奏者连续查看；生成谱的例如pdf文件。应用软件还可以提供下载和显示乐谱和练习的功能，以帮助那些学习演奏乐器的演奏者。

虽然关于演奏的音符的识别和音符的合成是通过换能器设备的板上电子组件执行的，但这些过程可以通过与安装在乐器上的设备物理上间隔开但与之通信的单独的电子器件来执行或者甚至通过在膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上运行的应用软件来执行。激励信号的生成也可以发生在与安装在乐器上的设备物理上间隔开但与之通信的单独的电子器件中，或者通过在膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上运行的应用软件来实现。

在所述设备的修改中，至少第二处理通道配备有一个或更多个独立的环境噪音麦克风214，其可以放置在印刷电路板204上。所述独立的环境噪音麦克风214将测量气室15外部的声音。这提供了两种可能性：

a)外部麦克风信号可用于直接通过提供由内部麦克风209提供的测量信号处理的环境噪音信号来在例如FFT处理和识别之前从测量信号中去除环境噪音，从而减少外部环境噪音。另选地，可以生成环境信号的复合谱或幅度谱并将它们从由麦克风209提供的测量信号的相应谱中去除。

b)外部麦克风信号可以替代地或附加地用于通过动态地增加扬声器208的音量来减少环境噪音对音符识别过程的影响，以帮助逐帧地克服环境噪音。

换能器设备200将优选地将处理的主状态和所有参数(例如所选择的训练组)保持在存储器(104、219)中。因此，换能器设备200被编程为针对所有参数改变更新由此实现的过程。在很多情况下，这些变化(例如训练音符的选择)将由膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上的应用软件发起。然而，换能器设备200也将产生本地状态改变，例如，如由压力传感器212所指示的当前施加的压力或当前最近被识别的音符。

上述本发明的实施方式可以通过添加包括在设备中的加速度计来改进。来自加速度计的信号将指示簧管乐器的移动，从而向演奏者提供由乐器移动支配的表现控制和/或自动通电/断电。这种控制可以在安装到簧管乐器上的电子器件中执行，也可以在与安装在簧管乐器上的设备进行通信的膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上运行的应用软件中实现。

虽然上述电子处理单元(100、217)包括在联接到提供激励信号并输出合成的音符的簧管乐器的装置中，但乐器安装装置与膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话之间的快速通信链路将允许膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话上的应用软件产生激励信号，然后将激励信号转发至安装在乐器上的扬声器，并接收来自麦克风的测量信号并从中检测所演奏的音符并合成演奏的音符(例如通过膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话的扬声器)，或者转发至演奏者佩戴的耳机。内置于膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话中的麦克风可用作环境噪音麦克风。膝上型计算机、平板电脑或个人计算机或智能电话在使用时也会接收来自压力传感器和/或加速度计的信号。

例如发送到由簧管乐器的演奏者佩戴的耳机的合成的音符可以模仿演奏的簧管乐器，或者可以是布置成模拟完全不同乐器的声音的音符。以这种方式，一个有经验的簧管乐器演奏者可以通过本发明演奏他/她的簧管乐器，从而产生例如弹吉他的声音。演奏者只能通过耳机听到该声音，或者通过扬声器向观众播放。这对于某些簧管乐器的练习尤其有用，例如，低音簧管乐器是非常大的和昂贵的，因为能够在配有本发明的Bflat单簧管上练习一首音乐将在许多情况下(例如在旅行时)远比在低音乐器本身上进行练习方便得多。

Claims (15)

1.一种用于表现簧管乐器的声音的系统，所述系统包括：

输出装置；

扬声器，所述扬声器被驱动以通过激励单元产生声音，所述扬声器被布置成将声音传送到所述簧管乐器的气室；

麦克风，所述麦克风被布置成接收所述气室中的声音并提供测量信号；以及

处理单元，所述处理单元被布置成接收所述测量信号，

其中，所述系统具有操作模式，在该操作模式下：

所述处理单元根据所述测量信号生成输出信号，所述输出信号指示所述簧管乐器正在演奏哪个音符；并且

所述输出装置输出所述输出信号；

其中，所述系统还包括与所述麦克风分开并独立的压力传感器，该压力传感器向所述处理单元发送信号以指示所述簧管乐器的使用者何时通过所述簧管乐器的吹嘴吹气，并且所述处理单元使用所感测到的空气压力来控制生成所述输出信号的时刻；

其特征在于：

所述扬声器和所述麦克风安装在壳体上，所述壳体附接到所述簧管乐器，使得所述扬声器和所述麦克风与所述气室连通；

所述壳体附接到所述簧管乐器的所述吹嘴上；并且

所述壳体被布置成在所述吹嘴与所述气室之间形成屏障。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力传感器安装在所述壳体上以便与所述吹嘴连通。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，由所述压力传感器发送到所述处理单元的所述信号另外指示所述使用者以多大力度通过所述吹嘴吹气，并且所述处理单元使用由所述压力传感器发送的所述信号来控制所述输出信号的幅度。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元根据所述测量信号生成差异信号，所述差异信号包括表征由所述扬声器产生的声音与由所述麦克风接收到的声音之间的差异的时间序列数据。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述操作模式下，所述激励单元被布置成驱动所述扬声器以一定范围的频率产生声音，所述一定范围的频率包括20Hz至200Hz之间的最低频率。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激励单元被布置成以指数调频波驱动所述扬声器。

7.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括用于获得环境噪音的测量的装置，其中，在所述操作模式下，所述激励单元被布置成驱动所述扬声器以基于环境噪音的测量所选择的输出功率产生声音。

8.根据权利要求7所述的系统，其中，环境噪音的所述测量是通过所述麦克风或通过分开并独立的环境噪音麦克风来进行的。

9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激励单元被布置成驱动所述扬声器以产生连续的输出声音或一系列重复的调频波。

10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激励单元被布置成驱动所述扬声器以产生一组音调或重复的音调组。

11.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括存储一组音调的存储器，其中：

每个音调都与能够由所述簧管乐器产生的音符相关联；并且

所述激励单元被布置成驱动所述扬声器以产生所存储的音调的每一个的序列。

12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元被布置成通过合成簧管乐器的所述声音来产生所述输出信号，并且所述输出装置是以下中的一个或更多个：扬声器；头戴式耳机；和/或入耳式耳机。

13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述输出装置是以下中的一个或更多个：用于计算机的接口；midi连接；用于使用短波长UHF无线电波在短距离上交换数据的无线装置；和/或发送器。

14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元基于所述测量信号的频率成分和/或时序来生成所述输出信号。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述处理单元通过合成簧管乐器的声音来生成所述输出信号，其中，所合成的声音的频率基于所述测量信号的频率成分并且也基于由气压传感器感测到的所述空气压力，并且其中，所述合成的声音的幅度基于由所述气压传感器感测到的所述空气压力。

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