CN111627411A - 一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，包括数据采集单元，用于采集演奏者动作数据；控制换算单元，用于预设动作数据与音频映射关系且将动作数据转换为相应视频数据；发音单元，可选择不同乐器对应的音色、调节音量大小并将音频数据输出。其有益效果是：本发明可预设动作数据与音频的对应关系，通过数据采集单元采集演奏者动作数据，通过控制换算单元将动作数据换算成对应的音频，再由发音单元输出。改变了传统乐器的演奏方式，增加了演奏过程中的趣味性与自主性。
Description
技术领域
本发明涉及乐器技术领域，具体涉及一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器。
背景技术
目前市场上的电子乐器，大多数都是传统乐器的电子化，主要表现在声音输出部分的电子化，但是演奏输入部分并没有革新，大部分乐器依然采用传统的演奏方式和技巧。传统乐器演奏需要经过长时间的大量训练，一般消费者难以在短时间内掌握。
同时各种乐器由于自身结构的不同，其演奏方式和技巧均不相同，单一乐器的熟练掌握即需要较长的时间，而市场上暂无一种通用的方式可运用于所有乐器的演奏。因此改进传统乐器输入，提供一种通用控制方式，成为传统乐器改进的方向。
发明内容
为克服现有技术中传统乐器的输入方式无法统一、演奏方式复杂的缺点，本发明提出一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其具体技术方案如下：
一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，包括数据采集单元，用于采集演奏者动作数据；控制换算单元，用于预设动作数据与音频映射关系且将动作数据转换为相应视频数据；发音单元，可选择不同乐器对应的音色、调节音量大小并将音频数据输出。
进一步地，所述数据采集单元包括电子陀螺仪和电子加速度计。
进一步地，所述动作数据包括空间夹角、角速度和空间加速度。
进一步地，所述控制换算单元为单片微型计算机。
进一步地，所述发音单元为带有音频输出子系统和扬声器的发音器材。
进一步地，所述数据采集单元和控制换算单元集成于可穿戴设备或手持装置，所述控制换算单元与所述发音单元无线连接。
进一步地，所述数据采集单元设置于可穿戴设备或手持装置上，所述控制换算单元与所述发音单元集成，所述数据采集单元与所述控制换算单元无线连接。
进一步地，所述数据采集单元、控制换算单元、发音单元相互集成，均设置于可穿戴设备或手持装置。
本发明的有益效果是：本发明可预设动作数据与音频的对应关系，通过数据采集单元采集演奏者动作数据，通过控制换算单元将动作数据换算成对应的音频，再由发音单元输出。改变了传统乐器的演奏方式，统一了不同乐器的演奏方法，加强了用户与乐器之间的交互，增加了演奏过程中的趣味性。
附图说明
图1是本发明第一实施例结构框图。
图2是本发明第二实施例结构框图。
图3是本发明第三实施例结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明主要包括用于采集演奏者动作数据的数据采集单元、将相应动作数据转换为相应音频的控制换算单元、根据音频数据发音的发音单元。数据采集单元采集演奏者动作数据后，将动作数据传递至控制换算单元，控制换算单元将动作数据解析并转换为相应的音频数据然后将音频数据传递至发音单元，发音单元再根据接收到的音频数据发音。数据采集单元、控制换算单元和发音单元之间可以采用物理电气连接，也可采用无线连接。
第一实施例，如图1所示，数据采集单元和控制换算单元集成，控制换算单元与发音单元无线连接。
在本实施例中，数据采集单元包括独立运行的电子陀螺仪和电子加速度计。电子陀螺仪通过测量三维坐标系内陀螺转子的垂直轴与设备之间的夹角，并计算角速度，通过夹角和角速度来判别物体在三维空间的运动状态；加速度计传感器是基于加速度的基本原理去实现工作，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质。因此，演奏者的动作数据包括空间夹角、角速度和空间加速度三个指标。数据采集单元在采集完成后将相应数据传递至控制换算单元内。
在控制换算单元内，需要预先设置动作数据与音频数据之间的映射关系，以下以阿拉伯数字“1234567”表示乐谱中对应的“do”“re”“mi”“fa”“sol”“la”“si”。自定义设置可以是：设置从原点向左水平运动并返回原点为“1”、从原点向右水平运动并返回原点为“2”、从原点向上垂直运动并返回原点为“3”，从原点向下垂直运动并返回原点为“4”，在水平面上顺时针画圆为“5”，在水平面逆时针画圆为“6”，在垂直面上顺时针或逆时针画圆为“7”。也可以设置一个动作与音符对应的映射关系表，比如一个九宫格，演奏者持设备从原点向左上，正上，右上，正左，正右，左下，正下方向往返运动，分别代表“1”“2”“3”“4”“5”“6”“7”。在控制换算单元中是将空间夹角、角速度和空间加速度换算成相应的音频数据，再将音频数据传输至发音单元。
在本实施例中，数据采集单元和控制换算单元内置于可穿戴设备如手表、手环的内部，也可设置于手持装置如指挥棒的内部。由于数据采集单元主要采集的是演奏者的动作数据，特别是手部运动数据，因此其他符合要求的设备或装置也可适用。在此实施例中，可穿戴设备或手持装置的外部均设置有多个用于调节音调高低的按键。在具体实施例中，控制换算单元采用单片微型计算机。控制换算单元与发音单元之间采用常见的无线连接方式如Wifi连接、Zigbee连接或者BT连接。
发音单元可采用带有音频输出子系统和扬声器的发音器材。发音单元在接收到控制换算单元的音频数据后，调用相应乐器的输出参数，使扬声器发出相应的音乐。在具体实施例中，发音单元可以为带有相应软件程序的手机、平板、智能音箱等。
音乐主要包括响度、音调和音色，在本发明中，响度可通过发音单元对输出声音的强度进行调节，音色可根据在发音单元内选择的乐器进行调节；由动作采集单元对应输出的是最终听到的音调，从而改变传统乐器的输入方式。
第二实施例，如图2所示，控制换算单元与发音单元集成，数据采集单元与控制换算单元无线连接。在此实施例中，发音单元外置可采用如手机、平板、音箱等终端进行输出。第二实施例与第一实施例相比，产品的稳定性更高，生产成本更低。
第三实施例，数据采集单元、控制换算单元和发音单元整体集成，且内置于如手表表带、手环或指挥棒中。在此实施例中，数据不经过无线方式传输，数据采集单元选用电子陀螺仪和电子加速度计，控制换算单元采用PCB线路板，发音单元可采用如扬声器的发声结构。动作数据经数据采集单元采集，由PCB线路板转换为电信号，由扬声器将电信号转换为相应的声信号进行输出。第三实施例与第一实施例或第二实施例相比，结构集成度更高，但扬声器随演奏者运动，处于非稳定状态，会影响听感。
使用步骤：1.预设控制换算单元中动作与音频的对应关系；2.在发音安远选择不同乐器对应的音色；3.佩戴带有数据采集单元的可穿戴设备或者手握带有数据采集单元的手持装置，即可开始音乐演奏，在演奏过程中可在发音单元处适当调节音量大小。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，包括
数据采集单元，用于采集演奏者动作数据；
控制换算单元，用于预设动作数据与音频映射关系且将动作数据转换为相应音频数据；
发音单元，可选择不同乐器对应的音色、调节音量大小并将音频数据输出。
2.根据权利要求1所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述数据采集单元包括电子陀螺仪和电子加速度计。
3.根据权利要求2所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述动作数据包括空间夹角、角速度和空间加速度。
4.根据权利要求1所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述控制换算单元为单片微型计算机。
5.根据权利要求1所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述发音单元为带有音频输出子系统和扬声器的发音器材。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述数据采集单元和控制换算单元集成于可穿戴设备或手持装置包括手机，所述控制换算单元与所述发音单元无线连接。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述数据采集单元设置于可穿戴设备或手持装置上，所述控制换算单元与所述发音单元集成，所述数据采集单元与所述控制换算单元无线连接。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的基于电子陀螺仪和电子加速度计的电子乐器，其特征在于，所述数据采集单元、控制换算单元、发音单元相互集成，均设置于可穿戴设备或手持装置。
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| CN107358970A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-11-17 | 深圳市大语科技有限公司 | 一种低成本单片机的音乐生成方法及其系统 |
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