CN108877747A - 一种乐器弹奏按键的引导提示方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及人机交互技术领域，尤其是一种乐器弹奏按键的引导提示方法及装置。其中，方法包括S1、设置一长度与琴键键盘的长度相匹配的显示装置；S2、获取显示装置的第一长度端的视角最大宽度；S3、获取琴键键盘的按键信息并根据视角最大宽度预设与按键信息相匹配的提示物出现在视角最大宽度范围内的位置；S4、预设提示物由显示装置的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的角度；提示物按照预定速度沿运动轨迹从显示装置的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置。由于提示物的初始位置是处于演奏者的舒适视角区域内，使得演奏者能够集中观察提示物出现的位置，保证演奏者能够根据提示物进行正确的按键反馈。

Description

一种乐器弹奏按键的引导提示方法及装置

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，尤其是一种乐器弹奏按键的引导提示方法及装置。

背景技术

周知，键盘乐器是指排列有按键的乐器总称，比如钢琴、电钢琴、电子琴、管风琴等等。此类乐器上的每个琴键都有固定的音高，在琴键下设置有共鸣管或其它可供共鸣的装置；当演奏时按下琴键，通过乐器内的机械装置或电子组件来产生声音。由于键盘乐器的音域宽广、音量宏大、音色变化丰富，因而倍受作曲家或音乐爱好者的关注和喜爱。

以钢琴或电钢琴为例，目前在练习较难乐曲或者钢琴教学的过程中，通常会利用诸如引导提示器等辅助装置来引导或提示演奏者下一步需要按下的按键；如图1所示，此类辅助装置所采用的引导提示方法为：根据乐曲的音符节奏，在显示器1上会逐渐地呈现出与对应音符按键2(即：钢琴键盘的按键)相对应的提示物3，而所有的提示物3都是从显示器1的屏幕上方以垂直下落(即：类似于瀑布流)的方式且一般按照音符变换速度(即：相当于需要按动不同音符按键2时的切换速度)滑落至显示器1的屏幕下方，从而使演奏者能够根据出现的提示物3来准确快速地敲击或按动对应的音符按键2，进而完成乐曲的演奏或练习。

目前医学界普遍认可的人眼对运动物体的舒适观测角度大概只有36度左右，而随着大尺寸屏幕显示器的逐渐应用(尤其是与钢琴按键的尺寸等大或者接近或大于钢琴按键的尺寸时)，由于每个出现的提示物3的位置和运动轨迹是与音符按键2相对应的，提示物3可能出现的位置往往会超出人眼的某一舒适的观测角度范围，如当音符节奏落差较大时，不同提示物3所出现的位置就会在显示器1中横跨较大的范围，此时往往会因为提示物3(如图1中所示的位于观测线A的右侧范围或位于观测线B的左侧范围内的提示物3)超出了人眼能够集中或舒适的关注范围而需要演奏者频繁地转动眼球或头部以改变观察视角，从而通过捕捉提示物3后来敲击或按动相应的音符按键；同时，当提示物3的下落速度较快或者数量较多时(即：乐曲的音符节奏变换较快时)，也会出现因为人眼无法快速准确地捕捉到相应的提示物3而造成提示指引效功能失效的问题；基于此，不但会导致引导提示效果大大折扣，而且很容易引起视觉疲劳或头部疲劳，降低乐曲演奏或练习的效果。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种乐器弹奏按键的引导提示方法；本发明的另一个目的在于提供一种用于实现上述方法的引导提示装置。

为了实现上述目的，本发明采用第一个技术方案为：

一种乐器弹奏按键的引导提示方法，包括：

S1、设置一长度与琴键键盘的长度相匹配的显示装置；

S2、获取显示装置的第一长度端的视角最大宽度；

S3、获取琴键键盘的按键信息并根据视角最大宽度预设与按键信息相匹配的提示物出现在视角最大宽度范围内的位置；其中，所有提示物出现在视角最大宽度范围内的位置正比于出现在显示装置的第二长度端的位置；

S4、预设提示物由显示装置的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的角度；其中，提示物按照预定速度沿运动轨迹从显示装置的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置。

优选地，所述按键信息至少包括琴键键盘的按键数量和按键的排列关系。

优选地，所述运动轨迹为若干段由显示装置的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像，所述直线图像的数量及排列关系与琴键键盘的按键数量及排列关系相同；

所述直线图像在显示装置上的显示时间同步于沿其移动的提示物出现的时间，或所有所述直线图像预先显示在显示装置上。

优选地，每个所述提示物所对应的运动轨迹均由两段间隔分布且由显示装置的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像构成，所述提示物由对应的两段直线图像之间从显示装置的第一长度端移动至第二长度端；

所述直线图像在显示装置上的显示时间同步于沿其移动的提示物的出现时间，或所有所述直线图像预先显示在显示装置上。

优选地，所述提示物按照乐曲节奏和/或按键按下的速度及力度沿运动轨迹从显示装置的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置。

优选地，所述提示物为显示在显示装置上的滑块图像或流向指示图像。

优选地，所述运动轨迹的起始端部作一定距离的模糊化图像处理。

优选地，还包括S11、获取显示装置的第一长度端与演奏者之间的观测距离以及显示装置的高度、琴键键盘或显示装置的长度；

在S2中，根据获取的观测距离并通过公式一计算视角最大宽度；其中，公式一为：b＝2*tanβ*a，式中，a为观测距离，单位为mm；b为视角最大宽度，单位为mm；β为人眼对运动物体进行观测时的舒适视角角度的一半，角度范围为15-18°；

在S3和S4中，根据获取的视角最大宽度并通过公式二计算与按键信息相匹配的提示物从显示装置的第一长度端移动至第二长度端的移动角度，从而得出提示物出现在视角最大宽度范围内的位置及提示物由显示装置的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的角度；其中，公式二为：

式中，为移动角度；L为琴键键盘的长度或显示装置的长度，单位为mm；H为显示装置的高度，单位为mm。

本发明采用第二个技术方案为：

一种乐器弹奏按键的引导提示装置，它包括：

一显示器，所述显示器装设于琴键键盘的前上方且长度与琴键键盘的长度相匹配；

一信息处理器，所述信息处理器与琴键键盘相连以用于获取琴键键盘的按键信息并同时对当前演奏的乐曲进行分析处理；

一距离位置检测器，所述距离位置检测器装设于显示器上并与信息处理器相连以用于检测显示器的屏幕与演奏者之间的距离；

一显示控制器，所述显示控制器分别与信息处理器和显示器相连以用于根据获取的琴键键盘的按键信息及当前演奏的乐曲分析结果于显示器中显示与琴键键盘的按键信息相匹配的提示物和提示物的运动轨迹。

优选地，所述距离位置检测器为声波位置传感器或图像传感器。

由于采用了上述方案，本发明通过设定视角最大宽度可使得显示装置上所呈现出的提示物的显示范围的形状呈近似于梯形，对于演奏者而言，其所观察到的提示物沿运动轨迹在显示装置上的移动状态则是具有一定景深且由远及近、由小到大的渐变滑动状态，由于提示物的初始移动的位置是处于演奏者的视线范围内的，使得演奏者可以在舒适的视角区域内跟踪所出现的提示物，而无需频繁地转动眼球或头部来捕捉相应的提示物，从而可有效避免传统引导提示方法中因提示物是以垂直下落的方式进行引导提示而容易导致人眼捕捉提示物不准确或造成提示物的引导提示功能失效的问题，有助于演奏者练习乐曲。

附图说明

图1是现有技术中按键引导提示方法的原理状态示意图；

图2是本发明实施例中获取角度最大宽度的原理示意图；

图3是本发明实施例的引导提示方法原理状态示意图；

图4是本发明实施例的装置的结构原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图2和图3所示，本实施例提供的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，包括：

S1、设置一长度与琴键键盘4的长度相匹配或大于琴键键盘4的长度的显示装置10，其中，显示装置10可设置于琴键键盘4的前上方或者演奏者的视线前方侧；本实施例所述及的“长度相匹配”可以理解为是包括但不限于显示装置10的尺寸与琴键键盘4的尺寸等大小或接近大小的情况；当然作为优选方案，显示装置10的长度与琴键键盘4的长度等长或接近等长；

S2、获取显示装置10的第一长度端的视角最大宽度b，即：演奏者定向观察显示装置10时，显示装置10的第一长度端落入演奏者的视线范围内的最大宽度；其中，所述及的第一长度端优选为显示装置10的长度方向上的顶部边沿；

S3、获取琴键键盘4的按键信息并根据视角最大宽度b预设与按键信息相匹配的提示物3出现在视角最大宽度b范围内的位置；其中，所有提示物3出现在视角最大宽度b范围内的位置正比于出现在显示装置10的第二长度端的位置，其中，所述及的第二长度端优选为显示装置10的长度方向的底部边沿；可以理解为：如果琴键键盘4上的所有按键2均在显示装置10具有一个对应的显示位置并同时显示在显示装置10上时，那么在视角最大宽度b范围内，所有按键2所显示的位置关系与按键2在琴键键盘4上的实际位置关系是呈正比对应的，同理，所有按键2在显示装置10的第二长度端所显示的位置关系也是与按键2在琴键键盘4上的实际位置关系是呈正比对应的；

S4、预设提示物3由显示装置10的第一长度端(即：位于视角最大宽度b范围内)运动至第二长度端的运动轨迹的角度(可以理解为：所述及的运动轨迹的角度是指任何一个按键2所对应的提示物3由第一长度端移动至第二长度端时的直线移动轨迹的倾斜角度)；其中，提示物3按照预定速度沿运动轨迹从显示装置10的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置10。

由此，通过设定视角最大宽度b可使得显示装置10上所呈现出的提示物3的显示范围的形状呈近似于梯形，对于演奏者而言，其所观察到的提示物3沿运动轨迹在显示装置10上的移动状态则是具有一定景深且由远及近、由小到大的渐变滑动状态，由于提示物3的初始移动的位置是处于演奏者的视线范围内的，使得演奏者可以在舒适的视角区域内跟踪提示物3，而无需频繁地转动眼球或头部来捕捉相应的提示物3，从而可有效避免传统引导提示方法中因提示物3是以垂直下落的方式进行引导提示而容易导致人眼捕捉提示物3不准确或造成提示物3的引导提示功能失效的问题。

作为优选方案，本实施例的按键信息应至少包括琴键键盘4的按键数量和按键的排列关系，从而使得与每个按键信息相匹配的所有提示物3在显示装置10中均分别具有一个与琴键键盘4上的按键数量及排列关系呈正比例匹配的位置以及相应运动轨迹；当然，所述及的按键信息也同时当前弹奏乐曲的音符信息，而每个音符信息均应匹配有一个按键2，进而相当于提示物3也与音符信息相匹配。

为能够为演奏者提供多样的视觉感官，本实施例的运动轨迹可根据具体情况采用类似于模拟轨道或者黑白网格式的显示效果，具体为：

一、运动轨迹为若干段由显示装置10的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像，直线图像的数量及排列关系与琴键键盘4的按键数量及排列关系相同；直线图像在显示装置10上的显示时间同步于沿其移动的提示物3出现的时间，或所有直线图像预先显示在显示装置10上。由此，可构成类似于模拟轨道的显示效果，以起到标示引导提示物3的运动轨迹，即：提示物3沿相对应的直线图像进行直线移动；同时，运动轨迹可采用预先全部显示在显示装置10上的方式，也可采用若隐若现的显示方式(即：当与按键2相匹配的提示物3出现时，提示物3所对应的运动轨迹才会显示在显示装置10上)。

二、每个提示物3所对应的运动轨迹均由两段相邻间隔分布且由显示装置10的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像构成，提示物3由对应的两段直线图像之间从显示装置10的第一长度端移动至第二长度端；直线图像在显示装置10上的显示时间同步于沿其移动的提示物3的出现时间，或所有的直线图像均预先显示在显示装置10上。由此，可构成类似于黑白网格的显示效果，以使提示物3在网格空间内进行移动。

作为优选方案，本实施例中所出现的提示物3可根据具体情况按照乐曲节奏和/或按键2被按下的速度及力度等速度指标沿对应的运动轨迹从显示装置10的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置10。由此，当演奏者根据乐曲的乐谱信息弹奏乐器时，与乐曲音符相匹配的提示物3显示在显示装置10上后可预先按照乐曲的节奏速度沿运动轨迹进行移动，一旦演奏者敲击或按压与此提示物3相对应的按键2时，此提示物3可采用快速移动至第二长度端并消失于显示装置10的方式进行移动。

为优化提示物3的显示效果，以便起到引导提示的功能，本实施例的提示物3可根据具体情况采用显示在显示装置10上的滑块图像或流向指示图像等等；当然，也可采用其他的具有一定几何形状的图像。

为增加景深感，尤其是是演奏者的实现能够集中在提示物3出现的其实位置，以便敲击或按压与提示物3相匹配的按键2，在运动轨迹的起始端部可进行一定距离的模糊化图像处理。

为最大限度地优化整个方法，保证演奏者能够以最舒适的视角观测提示物3并正确地进行按键2的敲击按压，如图2所示，本实施例的方法还包括S11，即预先获取显示装置10的第一长度端与演奏者之间的观测距离a以及显示装置10的高度H、琴键键盘4或显示装置10的长度L；由此，可通过以下方式来获取视角最大宽度、提示物3出现的位置及其运动轨迹在显示装置10上的倾斜显示角度等，具体为：

在S2中，根据获取的观测距离a并通过公式一计算视角最大宽度b；其中，公式一为：b＝2*tanβ*a，式中，a为观测距离，单位为mm；b为视角最大宽度，单位为mm；β为人眼对运动物体进行观测时的舒适视角角度的一半，角度范围为15-18°；从而，通过观测距离b以及目前医学界普遍认可的人眼睛对运动物体的舒适观测角度值为30-36度这一结论数据，即可计算出视角最大宽度b，进而也决定了提示物3初始阶段所出现区域的最大宽度。

在S3和S4中，如图3所示，根据获取的视角最大宽度b并通过公式二计算与按键信息相匹配的提示物3从显示装置10的第一长度端移动至第二长度端的移动角度而依据移动角度即可间接地确定提示物3出现在视角最大宽度b范围内的位置及提示物3由显示装置10的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的倾斜角度；其中，公式二为：式中，为移动角度；L为琴键键盘的长度或显示装置的长度，单位为mm；H为显示装置的高度，单位为mm。由于显示装置10的第二长度端的长度必然会大于视角最大宽度，故利用移动角度即可确定绝大部分提示物3的运动轨迹均是以一定的倾斜角度延伸至第二长度端，从而即可使得提示物3及运动出现的区域在显示装置10上呈现为类似于梯形，而演奏者所观察到的影像则是具有一定的景深且提示物3是由远及近、由小到大的渐变移动效果。

基于上述方法，如图4所示，本实施例还提供了一种乐器弹奏按键的引导提示装置，其与诸如钢琴、电钢琴等键盘乐器配合使用，它包括：

一显示器1，其可以根据实际情况采用但不限于诸如液晶显示器、LED显示器、OLED显示器等可以用来显示多媒体动态效果的显示器件；且显示器1装设于琴键键盘4的前上方且长度与琴键键盘4的长度相匹配；当然作为优选方案，本实施例所述及的长度相匹配是指显示器1的长度最好与琴键键盘4的长度等长或接近等长；

一信息处理器5，其与琴键键盘4相连，主要是用于获取琴键键盘4的按键信息(如按键2的数量及排列关系、按键2的敲击位置及力度等等)，当然同时还要具备对当前演奏的乐曲的乐谱进行分析处理的能力；

一距离位置检测器6，其装设于显示器1上(如显示器1的屏幕顶边沿的中心处)并与信息处理器5相连，主要用于检测显示器1的屏幕(如顶部)与演奏者的眼睛之间的垂直距离；其可根据具体情况采用但不限于诸如声波位置传感器或图像传感器等距离检测器件；

一显示控制器7，其分别与信息处理器5和显示器1相连，主要用于根据信息处理器5所获取的琴键键盘4的按键信息及当前演奏的乐曲分析结果在接受信息处理器5的控制指令后于显示器1中显示与琴键键盘4的按键信息相匹配的提示物3和提示物的运动轨迹。

由此，利用距离位置检测器6可检测演奏者与显示器1的屏幕之间距离，进而为信息处理器5依据目前医学界普遍认可的人眼睛对运动物体的舒适观测角度为30-36度这一结论数据来计算演奏者观测显示器1的屏幕时的视角最大宽度提供数据支持，以便于演奏者在敲击琴键键盘4上的按键2时，信息处理器5能够控制显示控制器7在显示器1上显示与此按键2的位置相对应或与当前演奏的乐曲的音符相对应的提示物3，并为提示物3以倾斜的方式从显示器1的顶部(即：位于视角最大宽度范围内)位置滑落至显示器1的底部提供条件，从而可有效避免传统引导提示装置中因提示物3以垂直下落的方式进行引导提示所带来的系列问题。同时，当演奏者根据乐曲的乐谱弹奏按键2后，信息处理器5可采集相应的按键信息并对按键信息进行分辨，无论是按键信息是否与乐谱的音符相匹配，均可控制显示控制器7来改变与乐谱音符相匹配的提示物3或与按键信息相匹配的提示物3的颜色，从而起到引导提示功能。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，包括：

S1、设置一长度与琴键键盘的长度相匹配的显示装置；

S2、获取显示装置的第一长度端的视角最大宽度；

S3、获取琴键键盘的按键信息并根据视角最大宽度预设与按键信息相匹配的提示物出现在视角最大宽度范围内的位置；其中，所有提示物出现在视角最大宽度范围内的位置正比于出现在显示装置的第二长度端的位置；

S4、预设提示物由显示装置的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的角度；其中，提示物按照预定速度沿运动轨迹从显示装置的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置。

2.如权利要求1所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，所述按键信息至少包括琴键键盘的按键数量和按键的排列关系。

3.如权利要求2所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，所述运动轨迹为若干段由显示装置的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像，所述直线图像的数量及排列关系与琴键键盘的按键数量及排列关系相同；

所述直线图像在显示装置上的显示时间同步于沿其移动的提示物出现的时间，或所有所述直线图像预先显示在显示装置上。

4.如权利要求1所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，每个所述提示物所对应的运动轨迹均由两段间隔分布且由显示装置的第一长度端延伸至第二长度端的直线图像构成，所述提示物由对应的两段直线图像之间从显示装置的第一长度端移动至第二长度端；

所述直线图像在显示装置上的显示时间同步于沿其移动的提示物的出现时间，或所有所述直线图像预先显示在显示装置上。

5.如权利要求1所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，所述提示物按照乐曲节奏和/或按键按下的速度及力度沿运动轨迹从显示装置的第一长度端移动至第二长度端并直至消失于显示装置。

6.如权利要求1所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，所述提示物为显示在显示装置上的滑块图像或流向指示图像。

7.如权利要求1所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，所述运动轨迹的起始端部作一定距离的模糊化图像处理。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种乐器弹奏按键的引导提示方法，其特征在于，还包括S11、获取显示装置的第一长度端与演奏者之间的观测距离以及显示装置的高度、琴键键盘或显示装置的长度；

在S2中，根据获取的观测距离并通过公式一计算视角最大宽度；其中，公式一为：b＝2*tanβ*a，式中，a为观测距离，单位为mm；b为视角最大宽度，单位为mm；β为人眼对运动物体进行观测时的舒适视角角度的一半，角度范围为15-18°；

在S3和S4中，根据获取的视角最大宽度并通过公式二计算与按键信息相匹配的提示物从显示装置的第一长度端移动至第二长度端的移动角度，从而得出提示物出现在视角最大宽度范围内的位置及提示物由显示装置的第一长度端运动至第二长度端的运动轨迹的角度；其中，公式二为:式中，为移动角度；L为琴键键盘的长度或显示装置的长度，单位为mm；H为显示装置的高度，单位为mm。

9.一种乐器弹奏按键的引导提示装置，其特征在于，它包括：

一显示器，所述显示器装设于琴键键盘的前上方且长度与琴键键盘的长度相匹配；

一信息处理器，所述信息处理器与琴键键盘相连以用于获取琴键键盘的按键信息并同时对当前演奏的乐曲进行分析处理；

一距离位置检测器，所述距离位置检测器装设于显示器上并与信息处理器相连以用于检测显示器的屏幕与演奏者之间的距离；

一显示控制器，所述显示控制器分别与信息处理器和显示器相连以用于根据获取的琴键键盘的按键信息及当前演奏的乐曲分析结果于显示器中显示与琴键键盘的按键信息相匹配的提示物和提示物的运动轨迹。

10.如权利要求9所述的一种乐器弹奏按键的引导提示装置，其特征在于，所述距离位置检测器为声波位置传感器或图像传感器。