CN1109696A - 电子信息装置 - Google Patents

Abstract

一种电子信息装置显示和计算一系列单独的可 以包括字母和/或数字标记或一个组可见和/或可 听标记的整体或任何一个或多个整数的组合之间的 关系。该装置具有多个标记环(23a～23g)，它们每 一个可以独立转动，但彼此维持一个预定的空间关 系。每个标记环(23)包括多个区段，每个区段显示与 所述整体相应的标记。当该环(23a～23g)被旋转 时，所述区段按照一编码系统被排列成一个有效窄 带，这些区段将显示各整体之间的相互关系。有效窄 带内的每个区段能够被触发的激励一个可听或可视 响应。

Description

本发明涉及一种电子信息装置，特别涉及这样一种装置，它能被用来帮助显示和计算一组单独整体之间的关系，并能提供一个特定整体和/或整体间关系的可听或可视重放。这些整体可以包括字母和/或数字标记，或者包括一组可听和/或可视的标记或任一个或多个整数的组合。

在本发明的优选实施例中，涉及一种装置，它能被用来帮助计算各种音阶，并能同时显示所有键的音阶，它还能提供一个所选择音符或一组音符，或所计算音阶的音符的一个和弦的可听重放。在美国专利4，134，326的说明书中已说明了一种能提供音符间关系的可视重放的装置。这种装置有多个环，可旋转地安装在一个轴上。音阶的音符名被写在每个环的周边表面上，这样，当环适当排列时，即确定了音乐关系。这个已有装置的主要目的是帮助调弦。为了使用这个装置，用于一个特定弦的键或调在一个特定环上被选择，并且其它的环根据弦上的其它音符加以排列，这些环然后被锁定在一个位置，并且这些环作为一个整体转动，以便利用一个可移动的视屏读出另一个键的相应类型的弦。

在英国专利申请2119154A的说明书中，说明了一种有两个表面的音阶指示器。一个表面是观测面，包括八个相互分离且重叠在一起的圈。这些圈被分为两组，每组标上一个或多个音符名。第二个面是翻转面，它有一个窗，通过该窗口可以看见在观测面上相应的音符面。

美国专利4，961，362的说明书提供了这样一种装置，它用于计算和弦和一段乐曲的键构成。这个装置使用一个固定的轮子，轮子上分为多个含有标记的区段。通过一个窗口可以看到指定的区段，该窗口位于轮子外的窗罩上。该装置还包括一个基座，该基座在轮子的径向伸展，带有其它的标记，这些标记包括和弦的指示。某些和弦指示有特定的颜色。

在欧洲专利申请WO93/25995中，提供了一种音乐教具，它由多个标记环构成，每个环可以独立地移动，但与其它的环保持预定的位置关系。每个标记环有多个区段，每个区段可以独立识别，这样，当这些标记环的区段按照一个预定的编码系统排列时，这些连续环的相应区段将表示一个无半音音阶的音符。这些区段可以由一种编码标记，这些编码由标记环表面上的特定颜色或颜色范围构成。在该发明的一种改型中，这些区段上的识别特征由雕刻标记形成，这些标记还包括颜色以指示特定的音阶或音符。

本发明的目的是要提供一种电子装置以帮助计算和显示信息并示出这些信息之间的关系。

根据本发明的一个方面，一个电子信息装置包括：

多个标记环，每个环可独立地移动并保持一种预定的空间关系，每个环有多个区段，每个区段可由一种预定的编码系统标记;以及

一个活动带;

其特征在于在这些标记环的所选择的区段按照一个预定的编码系统排列在活动带上时，所排列的这些区段将表示这些区段之间的一种预定关系，其中在活动带上的一个或多个区段能激励以启动可视或可听的响应。

该装置将包括所要求数量的标记环以便能使各种整体之间的关系得以显示。假如该装置是要用来显示各种音阶的计算，那么该装置最好包括七个环，但环的数目也可以根据所显示的音阶类型而变。除了标记环之外，有助于计算音阶的这种装置还包括一个或多个显示音符时值的环，特别是显示一个完整的音符，二分之一音符、四分之一音符、八分之一音符、十六分之一音符、三十二分之一音符等的环。这些环也可以在同一环或其它环上显示相应的剩余值，即整音符剩余值、二分之一音符剩余值、四分之一音符剩余值、八分之一音符剩余值、十六分之一音符剩余值和三十二分音符剩余值等。也可采用一些手段，通过以预定速度击打某些区段以编写节奏。

在本发明的一个改型中，该装置还包括一个标记环，它可以显示音阶量，诸如六度音程，七度音程，九度音程，135三和弦、351三和弦、513三和弦音程以及上述相反的三和弦。

在本发明的另一个改型中，该装置可包括一个能够存贮所选择信息的存贮器，该所选择信息用于直接由该装置或通过另一媒体例如一个计算机处理器在以后重放。

在本发明的又一个改型中，该装置可包括产生连续重复脉冲的装置，该连续重复脉冲能够被作为可听信号重放，从而达到一个节拍器的作用。这样一个改型最好包括在一个预定范围内在连续脉冲之间改变延迟的装置。在这一个改型的一个变型中，该节拍器还能够起着一个时间控制器的作用，用于所有被存的乐曲和所有操作方式的速度的时间控制。

最好每个标记环与每个邻接标记环是同轴的，并且每个环被独立地安装在一个圆筒形框架上。

该编码系统最好包括一系列预定颜色。

最好每个标记环彼此是相互同轴的，和安装在一个可以具有盘形、锥形或圆柱形，或者其它形状的一个框架上，该框架能够显示和维持每个标记环处在与其余的标记环正确的空间关系上。

该编码系统最好是这样一种系统，即在存取信息时它将同时激励多种感觉。

现在通过参考附图将描述本发明的一个优选形式。

图1是所述装置的一个优选形式的示图。

图2是图1所示装置的一个剖视图。

图3是一种操作图1所示装置的电路的框图。

图4是适于例如图1所示装置使用的一种软件程序的初始状态的简化流程图。

图5是一个方式测试程序的软件流程图。

图6是一个顺序演奏方式程序的软件流程图。

图7是一个和弦演奏方式程序的软件流程图。

图8和8（ctd）是一个演奏方式程序的软件流程图。

图9是一个转换读程序的软件流程图。

参考附图特别是图1，该装置包括一个框架20，其上安装有多个标记环23a，23b，23c，23d，23e，23f和23g。如该图所示，使用了七个标记环。当该装置演示一个音阶时，这是要被使用的标记环的最佳个数。标记环的数量也能够被改变。

所述框架的一种形式包括多个圆筒形套管20a，套管的数量与标记环的数量相对应。每个套管20a包括一个外部环状台阶20b和一个内部环状台阶20c，以便通过一个套管的外部环状台阶与邻接套管的内部环状台阶的啮合，逐个套管能够被同轴地叠放并被维持在这种叠放状态下。每个套管2a还包括一个从该套管径向地突出并形成一个环状垫片形部件的环状凸缘20d。正如从图2所能看到的，每个标记环23a～23g包括一个套管，它们内径是超过各个套管20a的外周围的一个净配合，以便标记环能够在套管上自由地转动。在其被装配的情况下，套管20a被适当地夹持在一起，以构成框架2a的主要部分，并且在这样一种情况下，每个标记环将在其各自套管上自由地转动和可以独立于其余标记环转动。

每个标记环23a～23g的圆周面被分成若干区段28。每个区段显示一个特定的标记。取决于该装置的形式，区段的数量将变化，以便使每个标记环能够包括要被显示信息的整个区段或多个区段。例如，如果该装置将被用作演示音阶，那么该标记环将包括12个区段28，并且每个区段上的标记将表示该音阶的一个音调。

每个区段28显示一个可视和/或可触摸的码。在一个优选的形式中，该码可以由一个特定的区别颜色构成，该颜色最好是被取自彩虹色。显示该颜色最好是光谱中的七色，但这并不是必需的。必需的是这些码被选择以识别要被显示信息的各个整体。例如，如果该装置将被用来演示一个音阶，则各音阶和音调被分配特定的颜色，这些特定颜色将确定与音调改变方式之间的一种相互关系。取决于所采用编码的形式，在区段内编码可以包括一个边框，或者区段的其余部分包括相同或不同编码的区段中包括一个边框，并且表示特定音调的字符可以包括反衬色，中间色，无色或各种彩色和/或一个中间色和或无色的一个组合。在另一个形式中，该区段可以全部由彩色构成，其中表示特定音调的字符可以包括反衬色、中间色或无色或各种彩色和/或中间色和/或无色的一种组合。

在本发明的另一种形式中，每个区段能够通过除了彩色的组合以外的手段来标识。编码的其它形式的典型例子是色灯的使用，这样各区段加入了一种图形即发光的图形。在又一种形式中，编码可以包括诸如在Braille系统中使用的圆点圆形的例子。在进一步的一种形式中，标识手段可以是一系列的数字，这些数字可以按照预定的编码系统被单独地编码，以表示标记。

形成每个区段28，这样它可以被触发以产生一个与该区段上所显示的字符相对应的可视或可听响应，可以使用激励或触发该响应的各种方法，例如通过使用键的按压按钮、触摸传感表面的形式，和现有技术中公知的类似装置或方法。

在一个最佳形式中，每个区段28被形成一个键，该键是一个按钮开关，以便当按压该区段时，该开关将能够实现电接触，以使得能够激励可听或可视响应。

在图1所示实施例中，其中该装置适于演示一个音阶的各种音调之间的关系，标记环已被旋转到这样的一个位置。即在此位置包括D大调音阶的音以与该装置的纵轴平行的一行被显示出。在这个音阶中的每个区段包括相同的彩虹光谱色。

图2示出了一种特别适合图1中所示装置的一种按钮键结构的构成。如该图所示，一个区段28包括一个键29，它适于由本领域公知的塑料材料或类似材料构成。键29呈一种按钮的形状并被嵌入在标记环23a上形成的一个凹槽30中，该凹槽30被做成使键29能在其内径向地受限活动。这种活动是通过一个自该凹槽的底板30a突出的销32的配合获得的，以便在该凹槽30内基本径向地突出。键21被提供有一个适当的阻挡孔（图中未示出），所述的销突入该阻挡孔，这样键29可以在该销32上往复活动。提供一个适当弹性装置，诸如围绕销32设置并处于受压状态的弹簧33，这样键29将被迫使朝向其最大限度径间向外的位置。

键29还可以包括一个环状突缘29a，它将与自凹槽30的壁向内径向突出的凸起部30b相触，以限制该键的向外移动。

还提供一些装置（在该图中未示出），以便当键29被按压时，这些装置构成一个电开关，该开关能够激励一个软件程序以产生相应于所选区段和所造方式的一个可听和/或可视响应。

可以使用各种形式的能够构成电开关的用于触发或激励一个音调或多个音调的键，图2所示结构仅示出了本发明可以使用的多种不同方法中的一种。所必需的是通过按压或触摸所述区段，与该区段上的标记相对应的一个可听或可视响应的产生将被激励。结果，该键能够作为如本领域公知一个电气/机械开关或一个部分电气/电子或一个纯电子开关操作。

该装置最好但不是必须的还可以包括一些附加特征，诸如以标号40表示的一个on/off电源开关，一个以标号41表示的方式选择开关，一个以标号42表示的信号音量控制和一个以标号43显示的音频或射频输出插座。该装置最好还包括一个指示灯45，它可以被适当地连接到电路上，以便如将在下面描述的当一系列区段被准确地对准时，该指示灯将会发光。

最好还提供一个读数指示器50，以给出逐个标记环上各区段必须被对准的方式的可视指示，以产生所需的结果。当各标记环上的所有区段在该读数指示器50之间被准确地对准时，此时它们占据并形成了一个有效窄带，并且每个区段此时可以被作为一个启动开关操作。在本发明的一个改型中和为了特定目的，该装置可以被如此构造以便能够使用一个以上的有效窄带。也可以考虑使这种有效窄带加宽，并被包含在一个盒中。

下面说明当该装置适于演示音阶的音调时，用于在标记环上标记字符的优选方案中的一个种。

从标记环23a上标号60的字符开始，它代表音调60，并且绕标记环从左至右转动，C大调音阶（C，D，E，F，G，A，B）的每个全音阶的音按光谱中彩色的顺序被赋予一个光谱色。因而，包含字符C的区段呈红色，包含字符D的区段呈橙色，包含字符E的区段呈黄色，包含字符F的区段呈绿色，包含字符G的区段呈兰色，包含字符A的区段呈靛青色，而包含字符B的区段呈紫色。这种编码形式将启动一个将能使用户识别任何大调音阶中的音调的编码系统，而无需任何预先的乐曲知识。当所有橙色区段被垂直对准时，该装置将展示D大调音阶中所有的音。

当仍沿标记环23a水平转动时，落在C音阶的全音阶音调（即一个大调音阶的第一式主调的音调）之间的和弦直接收一个中间色。例如，标记环上的E^b会呈现一种淡黄的黄色色调，能使其被识别为处于其自己右侧的一个音阶，而且还表明它是比随后的音E降半音的可视和可听音。

在四分音程等值的大调音阶的情况下，即在音调上是相同的，但能够写成两种不同的形式（如C^＃&D^b）的音阶，采用两种中间色，即C^＃被赋于鲜红色，而D^b被赋于淡橙色。

在该装置上具有三个四分音程大调音阶，它们是B大调音阶也被称为C^b大调音阶，C^＃大调音阶也被称为D^b大调音阶，和F^＃大调音阶也被称为G^b大调音阶。

在该标记环上中没有彩色但呈白色的三角形区段61中呈现的其它音是A^＃，D^＃和G^＃。这些音没被赋于彩色是因为它们不构成一个被认可的调音阶的主调或基调。

大调音阶必须总是遵循字母排列顺序，以便在四分音程音出现在一个音阶中的情形，该以正确字母排列顺序的音是被着色与该音阶匹配的音。例如，在F大调音阶中，B^b呈绿色，而其四分音程等值A^＃为白色，表示B^b是该音阶中音调的正确名称。

在一个可替换的形式中，A^＃能够呈现为明黄色，这仍然表示它不是F大调音阶的正确音名，而仍然表示在所有方面即从光谱色彩上、字母排列顺序以及最后的听觉上它比恰好在音F左边的音A高。这一可替换形式能被用于当前显示在附图所示装置上白色三角区段中的所有四分音程音。

所述装置上的三角区段是极其相关的。使用四分音程等值C＃/D^b作为例子，显然上部的三角区段含有C＃，这表示在所有方面它都比在前的C高，不仅是在字母排列顺序上，而且在光谱色彩和在目前所描述的这种装置的听觉上。从而其四分音程等值D^b呈现在下部的三角区段，表示在所有方面它比随后的D低。这对于进一步音乐知识的获取则变得更加有意义，即该装置可以帮助用户区别那些被认为是降半音的音阶（加入了降半音音调的音阶）和升半音的音阶（那些加入了升半音音调的音阶）。

通过使用标记环连同一个预编码系统，有可能提供一种装置，该装置将保持对称的形式，并且所述编码系统将保持由用户使用的利用度，因为通过该编码系统用户将能够快速地识别各整体的关系。

在本发明的另一种形式中，该编码系统包括一个可触摸系统，它对视力受损的用户有着特别的好处。一个这样的系统是使用了如Braille方法所使用的圆点图形。当所述装置适于演示一个音阶的音调的关系时，一个触摸系统的例子是通过使用C大调音阶，如其垂直呈现的，音CDEFGAB会收到它们相应的按照Braille系统的Braille字符。包括每个区段，最好有一个表示其音是全音阶的音阶的额外Braille字符。例如，标记环23b上的含有音D的区段会包含用于音D的Braille符号和用于表示字母C的一个略小的Braille符号，表示它是属于C大调音阶的全音阶音D。因而，就彩色编码系统来说，相同的逻辑能被用于对该系统下的编码。

当on/off开关40移到其on（打开）的位置，所述装置被加电时，该系统经历一个初始阶段然后进入一个空闲状态。该初始阶段将构造一个与模拟接口通信的端口，用于激励可视或可听响应，和用于装入被用来转换各值成为音调信息的表。而在其空闲状态中，一个空闲环路在预定时间间隔对方式选择开关取样和对各有效开关取样。

如果方式选择开关41表示一个演奏方式，则程序立即分支到该演奏方式，而与该有效开关的状态无关。

如果该方式开关不是处在演奏方式，则各有效开关被读取。当某个有效开关的一个键被压下时，软件则分支到如由方式选择开关41确定的适当的和弦式程序方式。

当该装置被作成用于演示音阶的各音调的关系时，使用三种操作方式，它们分别是和弦程序和演奏方式。

在和弦方式中，标记环23a，23c和23e上所选的音被选为演奏一个三和弦序列。这些音首先按顺序每个被演奏大约一秒钟，然后三个音被一起演奏大约一秒钟。发出这些音的时间长度最好是一秒钟，但是，正如本领域技术人员将会理解的，该时间长度是可以改变的。

三和弦序列中发声的音是从由标记环23a限定的发声八度音内的音构成的，这就是说，如果标记环23a上显示字符C的键被按下，被演奏的其它两个音将处在属于相邻更高的B的区域C中。该三和弦序列的演奏是通过按压含有所需字符的标记环上的键（且当该键处在有效窄带上时）未启动的。这导致标记环23a，23c和23e将被读取。程序此时分支到和弦演奏程序以演奏三和弦序列。当结束时，该程序返回到空闲程序，它检查方式选择开关，和然后检查是否任何有效开关已被压下。该软件能够适于演奏三个音以上的和弦。

程序方式是一种有效的音阶和调式演奏方式。从一个基础音开始，在本例中该基础音是标记环23a上在有效开关上显示的字符，该装置将以有效窄带上递降的顺序演奏各音，以按升高的顺序提供一系列音。被演奏的音由在标记环23b至23g的其余部分的有效窄带上的音的顺序确定。

该方式的目的是为演奏从标记环23a上有效开关开始的形成基础音的音阶。因此，可演奏的音是在标记环23a开始的八度音。为了完成一个音阶，第8个音是取自由标记环23a上有效开关所选的音，但被演奏成一个高八度的高音。

在程序方式中并利用C大调作为例子，通过按压标记环23a上的音C，该装置将演奏C爱奥尼亚调式即C大调音阶。如果被按下的第一个音是标记环23b上的字符D，该装置将演奏D多利安调式并转到D一个高八度的高音。因此，取决于哪个有效键被第一个压下，该装置将演奏爱奥尼亚至Locrian的所有调式。

该程序方式是通过方式选择开关41的适当选择来启动。各标记环被间隔地旋转，这样使将要被演奏的音所有都排列在有效窄带上。当环23a的有效开关被按下时，程序演奏开始。在此时刻所有七个标记环的有效开关都被扫描。然后软件分支到程序演奏程序，并且按顺序演奏标记环上有效开关选择的七个音各一秒钟，然后演奏第八个音一秒钟。在该程序的结尾，程序返回到空闲状态，在该状态它检查方式选择开关41，并且还检查是否任何标记环上的任何有效开关已被压下。

无论何时当一个程序在被演奏时，任何标记环都能够被旋转的形成一个新程序。无论何时当标记环23a上的有效开关被按下时，该新程序将被演奏。

无论何时当在演奏一个音阶式调式时，任何标记环都能被旋转，以把不同的字符形成有效窄带上的一列，从而形成一个新程序。当标记环23a上的有效开关被压下时，该新程序将被演奏。

在演奏方式中，该装置起着一个键盘的作用。无论可时当任何有效开关被按下时，将发出一个音的声音，其长度等于按压该开关的长度。可以按压立即一个以上的有效开关，以允许能够演奏和弦。通过移动方式选择开关41到演奏方式选择该演奏方式。然而在做这些之前，所有标记环必须被适当地对准。

当所有有效开关在有效窄带上被适当地对准时，指示灯45将发光。在本发明的一个改型中，还可以提供装置，从而当所有开关在有效窄带上已被适当对准时通过提供展示触感指示装置能够简化有效窄带中各开关的对准。这样的触感指示装置可以由本领域技术人员清楚的任何适合的机械或电子/机械装置构成。

当该演奏方式被选定且假设所有的有效开关都适当地在有效窄带上被对准时，所有七个标记环位置都被读取。标记环23a上的有效开关被作为一个升高的八度音的基础音。其它六个标记环其音高被定在八度音之内，即任何在音高上低于基础音的音被自动地升高一个八度。被按下的任何有效开关此时将发出处在该八度音内的一个音的声音。

为了增加可演奏的音高区域，任何标记环23b至23g能够被旋转，以升高或降低所演奏的音高在由标记环23a选择的八度音的任一侧两个八度音的区域。可获得的可听区域将取决于再生各频率的硬件的能力。因此，取决于所用的硬件可实现较大的八度音跨度。

如果标记环23a被旋转到一个新位置，则演奏方式可以通过移动方式选择开关41到两种方式中的任何一个然后回到演奏方式而被重新选择。这使得程序能在新读取所有的标记环位置根据该标记环23a上的有效开关构成一个新的八度音。无论何时当一个音没发出声响时，演奏方式检查方式选择开关41的位置，如果它已被选择，将变到新的方式。

图5至图9的流程图给出了用于本装置特定实施软件的操作的详细描述，并且现在将对标记环上有效开关的相对位置的读取进行描述。

每个标记环编入一个特定位置牵引，每个位置与一个唯一的可听或可视整体相对应。为了使该系统能够工作，必须确定每个标记环的特定索引位置。为了做到这些，四个开关被如此连接到每个标记环，使它们形成一个二进制编码开关闭合的唯一模式，每种模式对应着该开关的一个特定索引位置。在该实施过程中，一个开关闭合相应着一个逻辑1。

在本特定实施例中所用的开关模式如下：

A＝0000  （0）

A^＃＝0001 （1）

B＝0010  （2）

C＝0011  （3）

C^＃＝0100 （4）

D＝0101  （5）

D^＃＝0110 （6）

E＝0111  （7）

F＝1000  （8）

F^＃＝1001 （9）

G＝1010  （10）

G^＃＝1011 （11）

为了检测有效窄带上任何开关的操作，每个标记环在沿有效窄带设置的键下面有一个按钮开关。这些开关中的每一个都是到处理器的一个输入。

还假设是一个电制动机构。每个标记环有一个将指示其是恰好处于其制动位置的开关。这些开关以半联方式被导线连接到指示灯45，当标记环被适当地设置时，该指示灯将发光。当使用演奏方式时这个特征是重要的，因为直到每个标记环被适当地设置时，才能进入该方式。

当由方式选择开关41选择了和弦方式时，软件保持在其空闲环路直到任何有效开关被按下为止。此时该程序分支到“和弦”方式程序。

第一个操作是读取标记环上的所有有效开关。每个开关的值被转换成一个音高值。这些音高值被存贮在一个音调表中，每个音高值是对于每个可能演奏的音需要发出一个特定音高的音的相位增量值。该音调表包括演奏处在A＝110Hz至A＝880Hz区域的音的音高值。

从标记环23a上的有效开关开始，其值被读取并加上24。这是因为在和弦方式中所使用的基本八度音在A＝220Hz开始。它是音调表中的第24项。接着继续其它有效开关，如果被读取的开关值大于标记环23a上有效开关的值，则读取的开关值加上12。如果读取的开关值小于标记环23a上有效开关的值，则读取的开关值加上24，使音高升高一个八度。这些相位增量值以一个矩阵的形式被存贮，以便以后当音被发声时使用。该矩阵中的每个值对应着一个标记环。

为了发出一个音或多个音的声音，该和弦方式程序发布一个属于该程序的命令表，以产生可听或可视响应。在被构造的装置用于演示音阶的音的关系的情况下，这些命令包括一个被用于设定音高的相位增量值和一个开始/持续/衰减持续值。

在和弦方式中所述命令如下：

演奏与标记环23a上有效开关对应的音。开始并持续1秒钟。衰减30毫秒。

演奏与标记环23c上有效开关对应的音。开始并持续1秒钟。衰减30毫秒。

演奏与标记环23e上有效开关对应的音。开始并持续1秒钟。衰减30毫秒。

演奏与标记环23a、23c和23e上有效开关对应的组合音。开始并持续1秒钟。衰减30衰秒。

在这两种操作的结尾软件返回到其空闲状态。

操作中，除了与所有七个标记环上的有效开关对应的音以一秒的间隔被顺序演奏外，程序方式与和弦方式基本上相同。第八个音被演奏1秒钟，但一个八度音比基本音要高。

当方式选择开关被移到其单独的演奏方式位置时，进入所述的演奏方式。软件保留在一个循环中直到所有的开关被适当地制动，并且在该阶段，所有有效开关的值都被读取以便根据标记环23a上的有效开关的值形成一个在一递降八度音内的音值表。

这时持续地监视各有效开关直到一个有效开关的键被压下为止。当任何标记环23b至23g被旋转时，其新的音高状态被存贮。如果有效开关的任何键被按压，则与这些有效开关对应的音就被演奏。当一个键或多个键被按压时，以38毫秒的间隔对这些键取样。对于处在八度音窄带中的每个键，每38毫秒间隔之间存在四种演奏情况。

1.键刚刚被按下。这告诉音发声程序开始并保持该音38毫秒。

2.键刚刚被释放。这告诉音发声程序衰减该音至零音量并保持在原位。

3.在预先取样以后键仍被按下。发声程序以全音量持续这个音38毫秒。

4.在预先取样以后键仍被释放。发声以零音量持续这个音38毫秒。

一旦已进入演奏方式，该方式将被持续直到方式选择开关被移动为止。

每个音通过数系方式产生。通过将波形的数字取样按取样音提供给一个数字/模拟转换器来形成各个音。对于本装置，使用每秒8000取样的取样速率。假设以高于将被发声的音的最高频率成份两倍的速率提供取样，则根据这些取样将可实现适当的重建。为了产生各个取样，使用了一种“相位提前”技术。

作为例子，为了生成具有500Hz基本频率的一个声音，每个取样将按下式表示成一种相位提前：

(2π)/8000 ×5＝ (2π×5)/(80 8) ＝π弧度

为了产生特定音的音色，要存贮或计算所需波形类型的整个周期。每个新的取样相位是通过把相位增量与预先的相位值相加权2π获得的。根据新相位值，取样值能够通过查表或计算获得。为了防止相位抖动，该相位值转确到16比特。于是，如果使用查表，内插法是必要的。最好（但不是必须），该装置使用直接从相位值计算的三角波。

为了在开始和衰减的同时产生复调声音，要计算每个音的取样值。然后，每个取样值都与该音的一个包络值相乘。最后，这些结果被加在一起以形成取样值。

包络控制：包络控制功能向任何被演奏的音提供开始、持续和衰减。该包括产生一个音取样值，它与相关的音取样值相每次以设定音的音量。

在开始相位期间，音的幅度线性地增加超过256取样。

在衰减相位期间，音的幅度线性地减小超过256个取样。

对于持续功能，在整个的持续功能被要求的持续时间，音的幅度被保持在O或最大的幅度上。在演奏方式中，每300个取样周期对有效窄带取样一次，以确定各音是否应该处在开始、持续或衰减相位中。

在开始和衰减期间，幅度被递增或递减一个256取样周期，然而自动被持续直到300个取样周期为止，于是有效开关被再次取样。

在程序和和弦方式中，开始/衰减功能工作300个取样周期。然而持续被维持8000个取样周期（1秒）。在这两个方式中，有效窄带被取样直到一个有效键被按下为止。自这时起所有演奏被自动地执行无需对有效窄带进行扫描，直到该序列音已被演奏为止。

在本发明的一个改型中，当本装置被做成用作一个音乐教具时，它可以包括一个节拍器装置，以一个单音的断奏脉冲的形式，或以有调性或无调性的组合音的一个脉冲串的形式，以及白噪声或其它所需可听信号的形式产生一种重复可听的节拍。该可听节拍可以通过一个可视信号增音，例如一个发光二极管或类似器件。可以通过本领域公知的任何已知电子或电气-机械装置产生脉冲，并且最好提供能够按要求改变该节拍速度的装置。

虽然以上描述了以最佳形式被用作音乐教具的本装置的特定形状和结构，但可以理解，利用具有多个如所述的标记环的装置的规则和原理，可以作出各种应用变化。此外，可以改变其外形，尺寸和结构。例如：该装置可以是锥形或桶形，它可以包括多个同轴的环。本领域的技术人员不难看出，该装置的特定形状和结构能够被改变，修改或放大以适合特定的要求。

以上描述了本发明的最佳形式，可以理解本发明的范围并不限于所述的特定形式，对于最终理解本发明原理和规则的本领域技术人员来说，可以对本发明的最佳形式作出修改，改进和改变。因此，这里公开的专利的保护范围并不受特定实施例的限制，而是仅由本申请权利要求限定的本发明的范围给予限制。

Claims (12)

1、一种电子信息装置，包括：

多个标记环，它们中的每一个可独立地活动并维持一种预定的空间关系，每个标记环具有多个区段，其中的每个区段可通过一个预定编码系统来区别；和

一个有效窄带：

其特征在于当标记环的被选区段按照预定编码系统被排列成所述有效窄带时，该排列好的区段将表示区段之间的一个预定关系，并且处在该有效窄带中的一个或多个区段能够被触发以激励一个可视或可听响应。

2、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于每个区段显示表示半音阶上一个音的标记，其结构和设置在于当各区段按照编码系统被排列成有效窄带时，该有效窄带内的各区段将表示音阶的音。

3、根据权利要求2的电子信息装置，其特征在于当各区段被排列成有效窄带以表示音阶的音时，每个相续的标记环的相应区段也将表示一个音阶的音。

4、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于可听响应包括一个单音的生成。

5、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于可听响应包括一个由一系列音的生成构成的音调程序。

6、根据权利要求2的电子信息装置，其特征在于可听响应包括一个由一个和弦的生成构成的音调程序。

7、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于区别装置包括应用于每个区段的一个唯一触感图形。

8、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于包括一个以上的有效窄带。

9、根据权利要求1的电子信息装置，其特征在于每个标记标包括一个安装在一个框架上用于单独旋转的套管，在框架上提供有按与其余标记环的一预定空间关系维持每个标记环的装置。

10、根据权利要求2的电子信息装置，其特征在于产生可以响应的装置包括一个具有和弦方式操作、程序方式操作和演奏方式操作的软件程序。

11、根据权利要求2的电子信息装置，其特征在于包括一个节拍器装置。

12、根据权利要求11的电子信息装置，其特征在于所述节拍器装起着一个时间控制器的作用。

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