CN110322864A

CN110322864A - 一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统

Info

Publication number: CN110322864A
Application number: CN201810262993.8A
Authority: CN
Inventors: 王传胜; 张宏; 董恒
Original assignee: Harbin University of Science and Technology
Current assignee: Harbin University of Science and Technology
Priority date: 2018-03-28
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2019-10-11

Abstract

本发明提供了一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，以克服现有的电钢琴演奏过程中，灯光的颜色与演奏的音乐没有关联的问题。本发明包括微处理器单元、按键单元、分布式RGB混光显示单元、接口单元、文件存储单元、解码单元、音频信号处理单元和分布式音乐播放单元；本发明能够根据文件存储单元里存储的音频文件，和电钢琴现场演奏的音乐使分布式RGB混光显示单元显示出不同的颜色，其中，各个分布式RGB混光显示单元可以按照延时、同步等多种模式进行演示，使听众获得视觉上和听觉上的双重刺激，从而迎合了神经学当中提出的联觉理论，能够显著提高演奏效果。本发明可以广泛的应用于各大音乐演奏厅当中,可以使听众更好的沉浸在音乐中。

Description

一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统

技术领域

本发明涉及一些心理学和神经学理论，还涉及信号处理领域。

背景技术

随着科技的发展和人们的生活水平不断提高，人们越来越关注自身的精神享受。现有的色彩音乐中存在显示的色彩与演奏的音乐不关联的问题。

众所周知，神经学中的联觉理论表示，人们在听到某种音调之后，会不自觉的会联觉到某种特定的颜色。我们可以以联觉理论为基础，利用电子技术和计算机技术，使灯光显示的颜色随着演奏的音乐或是播放的音乐的做出相应的变化，并且具有分布式效果，消除了负载不平衡的问题。

从而迎合了神经学中联觉的理论，使听众获得视觉上和听觉上的双重刺激，可以令听众更好的欣赏音乐。单片机具有处理能力强、运行速度快等特点，能够在本发明中发挥着重要的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，以克服现有的钢琴演奏过程中，配合演奏的灯光的颜色与正在演奏的音乐的旋律没有关联这一问题。

该适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统包括：

微处理器单元、按键单元、分布式RGB混光显示单元、接口单元、文件存储单元、解码单元、音频信号处理单元和分布式音乐播放单元；

其中，所述微处理器单元耦接所述按键单元，其中每个按键都对应钢琴的一个琴键；所述微处理器单元耦接所述分布式RGB混光显示单元；所述微处理器单元通过所述接口单元耦接所述文件存储单元和所述解码单元的输入端；所述解码单元的输出端耦接所述音频信号处理单元的输入端；所述音频信号处理单元的输出端耦接所述微处理器单元；所述解码单元耦接所述分布式音乐播放单元。

进一步地，所述的微处理器单元采用STM32F103C8微处理器。

进一步地，所述的按键单元采用力度键。

进一步地，所述的分布式RGB混光显示单元采用RGB-LED显示电路。

进一步地，所述的接口单元采用SPI总线。

进一步地，所述的文件存储单元采用U盘。

进一步地，所述的解码单元采用VS1005音频解码芯片。

进一步地，所述的音频信号处理单元采用音频信号调理电路。

进一步地，所述的分布式音乐播放单元采用音箱。

有益效果：

本发明结构简单，设计合理，具有成本低廉、运行速度快等优点，可以根据文件存储单元中存储的音乐文件或现场演奏的音乐使分布式RGB混光显示单元显示出不同的颜色，本发明迎合了神经学中联觉的理论，使听众能够获得更好的视觉和听觉的享受，从而使听众可以更好的沉浸在音乐中。

附图说明

图1示意性的示出根据发明实施例的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统的一个示例框图。

其中：微处理器单元-1、按键单元-2、分布式RGM混光显示单元-3、接口单元-4、文件存储单元-5、解码单元-6、音频信号处理单元-7、分布式音乐播放单元-8。

图2是本发明专利的一个应用示例的电路图。

其中：STM32F103C8型微处理器-1、力度键-2、RGB-LED显示电路-3、SPI总线-4、U盘-5、VS1005型音频解码器-6、音频信号调理电路-7、音箱-8。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然后，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须作出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂的费时的，但得益于本公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

下面将参考附图并结合实施例，来详细的说明本发明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

在图1示例中，一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统包括：

微处理器单元1、按键单元2、分布式RGB混光显示单元3、接口单元4、文件存储单元5、解码单元6、音频信号处理单元7和分布式音乐播放单元8。

其中，所述微处理器单元1耦接所述按键单元2，其中每个按键都对应钢琴的一个琴键；所述微处理器单元1耦接分布式RGB混光显示单元3；微处理器单元1通过接口单元4耦接文件存储单元5和解码单元6的输入端；解码单元6的输出端耦接音频信号处理单元7的输入端；音频信号处理单元7的输出端耦接微处理器单元1；解码单元6耦接分布式音乐播放单元8。

如图1所示，微处理器单元1通过接口单元4耦接文件存储单元5，其中，微处理器单元1采用STM32F103C8型处理器，接口单元4采用SPI总线，文件存储单元5采用U盘。微处理器单元1读取文件存储单元5中的音乐文件。STM32F103C8单片机运行速度快、稳定性强、性价比高，可以作为本发明的主控芯片。U盘具有体积小、存储容量大等优点，适合本发明的使用，其中微处理器单元1可以识别MP3/AAC/WMA/MIDID等各种常见的音乐文件。微处理器单元1通过接口单元4耦接至解码单元6的输入端，这样，微处理器单元1就可以将从文件存储单元5中读取到的音乐文件发送给解码单元6，解码单元6可以将微处理器单元1发来的音乐文件进行解码，将音频信号解码成模拟信号，解码单元6采用VS1005型音频解码器，VS1005型音频解码器可以识别MP3、WMA、MIDI等格式的音乐文件，能够实现本发明所需的功能。

根据一种实现方式，接口单元4使用SPI总线串行外设接口，文件存储单元5和解码单元6全部通过SPI总线与微处理单元1相耦接。

解码单元6的输出端耦接音频信号处理单元7的输入端，将解码后的音频信号发送给音频信号处理单元7。音频信号处理单元7的输出端耦接微处理器单元1。这样，音频信号处理单元7就可以将音频信号解码成的模拟信号进行放大，然后将此模拟信号发送给微处理器单元1。微处理器单元1接收到放大后的模拟信号后，将此模拟信号转换为数字信号，然后利用这些数字信号进行本音乐的和弦提取，然后将以提取出来的和弦作为一种控制信号来控制分布式RGB混光显示单元3的显示。

此外，音频信号处理单元7还包括音频信号调理电路。音频信号调理电路的输入端耦接解码单元6的输出端，并且音频信号调理电路的输出端耦接微处理器单元1。这样，就可以通过音频信号调理电路对音频进行放大处理，然后通过分布式音乐播放单元8播放该音乐。

如图1所示，微处理器单元1耦接按键单元2，按键单元2采用力度键，具体使用几个力度键要根据实际情况而定，力度键2的数量要和钢琴的琴键数量一致，每个琴键对应一个力度键。力度键可以让声音的响度能跟随按键动作的力度大小做出响应。按键单元2同时给微处理器单元1发送两个信号，一个信号代表了具体哪个按键被按下，另一个信号代表了按下的力度大小。微处理器单元1识别了按键单元2传来的信号后，来控制分布式RGB混光显示单元3显示的亮暗程度以及显示的颜色。

分布式RGB混光显示单元3使用RGB-LED显示电路，其中包含红（R）、绿（G）、蓝（B）三种基色，三种基色按不同的比例混合时，就会产生一种新的颜色。通过微处理器PWM输出，驱动LED发光管根据不同占空比驱动这些红、绿、蓝三种发光管，给人视觉范围变换出不同颜色，从而形成混光效果。本发明不只使用一路RGB-LED显示电路，而是使用多路RGB-LED显示电路，多路RGB-LED显示电路全部通过微处理器单元1的控制，让它们之间相互配合从而更好的完成本发明。

根据一种实现方式，可以预先根据已有的心理学和神经学的研究成果，设定标准和弦音的联觉颜色。确定好标准和弦音对应的颜色后，将目前正在演奏中的音乐的和弦音识别确定后，即确定了与之相对应的色彩，从而完成本发明的基本任务。

如图2所示，图2示出了本发明的一个应用示例电路图。如图2所示，在该应用示例中，STM32F103C8型微处理器1（作为微处理器单元1的示例）其通过SPI总线4（作为接口单元4的示例）耦接U盘5（作为文件存储单元5的示例），并通过SPI总线4（作为接口单元4的示例）耦接VS1005型音频解码器（解码单元6的示例），VS1005型音频解码器6的输出通道耦接音箱8（作为音乐播放单元8的示例）和音频信号调理单元7（作为音频信号处理单元7的示例），音频信号调理单元7的输出端耦接STM32F103C8型微处理器1的模数转换器，即图中的ADC。

此外，STM32F103C8型微处理器1还耦接力度键2（作为按键单元2的示例）。力度键可以让声音的响度能跟随按键动作的力度大小做出响应，力度键2中的每个按键对应钢琴中的每一个按键。

力度键盘由琴键、磁块、琴架和感应印制板构成，按键动作带动磁块运动，在感应线圈中产生力度信号。其强度与按键力度对应。

我们可以通过STM32F103C8型微处理器1的引脚电平变化来判断哪个引脚被按下，和被按下的程度，然后以此作为控制信号控制 RGB-LED显示电路3的显示模式。

此外，STM32F103C8型微处理1器控制RGB-LED显示电路3（作为分布式RGB混光显示单元的示例）。STM32F103C8型微处理器1可以控制RGB-LED显示与音乐和弦对应的颜色。

在上文中并没有明确写明各个单元之间的具体耦接方式，这些技术对于本行业的开发人员来说都是基本技术，所以在这里不一一赘述。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

以上所述，仅是本发明的最佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对此作出的任何形式的简单修改，等同变化范围内，都属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统包括有：

其中，所述微处理器单元耦接所述按键单元，其中每个按键都对应电钢琴的一个琴键；所述微处理器单元耦接分布式RGB混光显示单元；微处理器单元通过接口单元耦接文件存储单元和解码单元的输入端；解码单元的输出端耦接音频信号处理单元的输入端；音频信号处理单元的输出端耦接微处理器单元；解码单元耦接分布式音乐播放单元。

2.根据权利要求1所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的微处理器单元采用STM32F103C8型微处理器。

3.根据权利要求1所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的按键单元采用力度键。

4.根据权利要求1所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的接口单元包括SPI总线。

5.根据权利要求1所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的文件存储单元采用U盘。

6.根据权利要求1所述的一种适用于电钢琴演奏的分布式色彩音乐系统，其特征在于，所述的解码单元采用VS1005型音频解码器。