CN111951640A - 一种光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置及使用方法，包括练习床，所述练习床的一端固定撅棍、第一气息练习组，另一端固定第二气息练习组，练习床的顶部依次设置有三角吊环、皮筋吊环以及圆形吊环，可折叠床垫通过滑轨设置在练习床上，练习床的外侧设置有光子衰减器组件。该装置结构简单，易于装配、操作，成本低，技术上易于实现，有利于在声乐领域大规模推广应用。

Description

一种光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置及使用方法

技术领域

本发明涉及声乐气息练习辅助工具技术领域，具体涉及一种光子衰减传感器辅助的声乐气息练习装置及使用方法。

背景技术

声乐演唱效果主要取决于人的气息、呼吸节奏和发声方式，气息不稳、气息短促、发音不准等直接影响表演质量，因此，科学地训练声乐的发声技巧，控制气息的长、短、强、弱、高、低，对声乐学习者尤为重要。

气息的稳定性往往通过自身感知和他人判断来判断，很难直观反映气息的强弱和稳定。《声乐训练中气息与声音的波动训练》(江西师范大学陈曦)一文中提到了气息的稳定性取决于人体相关肌肉组织的持续绷紧或放松，普通站立、坐立姿态发声很难体会和感知相关肌肉组织的紧张度，影响气息练习效果，这对于声乐气息练习器械的设计具有巨大的帮助。

虽然现有技术有报道腹部及胸部脂肪层状态的变化也会影响气息练习的效果，需要检测特定部位的脂肪在声乐气息练习时的变化以及了解脂肪厚度的变化情况对气息稳定的影响能显著增加声乐气息练习的效果，但现有的声乐气息练习装置通常是针对肺活量提升的锻炼装置，如现有技术公开号为CN110033671A的中国专利申请公开了一种声乐气息练习装置及方法，在该专利中提到了通过从吹气管吹气流经弧形输气管道进而进入设有滑块的纵向筒体内使得滑块上下滑动来进行气息练习，虽然结构简单但其功能相对单一，只能对肺部肌肉进行训练，提高肺活量，不能有效改善发声气息的细腻度、稳定性等问题。

对于在气息稳定性练习时，通过腹部及胸部脂肪厚度的变化来控制气息练习的效果，检测特定部位的脂肪在声乐气息练习时的变化以及了解脂肪厚度的变化情况对气息稳定的影响能显著增加声乐气息练习的效果的装置和方法暂没有报道。通过光子衰减传感器的监测手段，直观反馈气息的稳定性，相关器械也尚未见报道。

因此，有必要提供一种光子衰减传感器辅助的声乐气息练习器械及使用方法，科学地训练声乐的发声技巧，通过感知和训练人体发声时脂肪层厚度来控制气息的长、短、强、弱、高、低来达到声乐气息的有效练习。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种光子衰减传感器辅助的声乐气息练习装置及标定方法，解决现有技术中存在的气息练习装置效果单一、练习效果不明显、不能有效检测练习前后相关部位的变化而给予科学地指导。

本发明的技术方案为：一种光子衰减传感器辅助的声乐气息练习装置，包括练习床，所述练习床的一端固定撅棍、第一气息练习组，另一端固定第二气息练习组，练习床的顶部依次设置有三角吊环、皮筋吊环以及圆形吊环，可折叠床垫通过滑轨设置在练习床上，练习床的外侧设置有光子衰减器组件。

进一步的，所述的练习床设置顶部两端固定连接有床体框架，所述固定撅棍、第一气息练习组、第二气息练习组、三角吊环、皮筋吊环以及圆形吊环均设置在床体框架上。

进一步的，所述的第一气息练习组、第二气息练习组为旋转风车吹气笛、蛇舌吹气笛、悬浮球吹气笛中的任意两种。

进一步的，所述的床体框架第一气息练习组设置侧还设置录音笔。

进一步的，所述的可折叠床垫弯折角度为0°-90°。

进一步的，所述的可折叠床垫通过滑块连接于所述的滑轨上。

进一步的，所述的光子衰减器组件包括发光源、探测器和显示模块，探测器与发光源呈垂直排列，探测器与显示模块电性连接，且探测器设于距发光源1mm-20mm范围内，发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子，红外光子在多层生物组织内部随机行走，通过探测器接收衰减后的红外光子得到脂肪层厚度变化信息通过显示模块显示。

本发明另一目的是提供的上述光子衰减传感器辅助的声乐气息练习装置的使用方法，包括如下步骤：

练习者以坐姿或躺姿状态于可折叠床垫上；光子衰减器组件贴于练习者胸部和腹部；练习者使用第一气息练习组或第二气息练习组进行气息练习；练习者通过上肢使用撅棍或三角吊环或皮筋吊环或圆形吊环的同时使用第一气息练习组或第二气息练习组进行气息练习；气息练习时，发光源发射红外光子，探测器通过光子强度的变化得到脂肪层厚度变化；根据脂肪厚度变化率判断练习者的气息练习是否有效。

进一步的，所述发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子。

进一步的，光子强度的变化包括三种状态：经过脂肪层但未到达脂肪-肌肉分界面的光子；皮下脂肪层厚度最大深度处的光子；穿过脂肪层进入肌肉层部分的光子。

进一步的，气息练习状态时，腹部及胸部开始紧绷，导致细胞间距变化尤其是脂肪层内的细胞间距变化使得光子衰减程度更加明显，通过光子衰减传感器检测气息练习状态下的光子总强度I，得到脂肪厚度变化率ΔL随I变化的关系，根据公式：

计算得出脂肪厚度变化率ΔL，式中I₀是未作气息练习时的光子强度初值，α是与脂肪细胞自身有关的生物因子，通过检测胸部腹部脂肪厚度变化率的变化程度，如测得各曲线是否变化平缓等，来判断气息练习是否得到稳定性的提升。

本发明的有益效果在于：

本发明通过探测器接收衰减后的红外光子得到脂肪层厚度变化程度等信息，如测得各曲线是否变化平缓等，来判断气息练习是否得到稳定性的提升，也可在不同状态下的气息练习如站姿、坐姿、躺姿以及练习长音、短音、高音、低音等情况的不同测得不同的数据以感知气息稳定率的变化，在训练发声肌肉组织群的同时达到身心深切感知气息练习脂肪层与肌肉层的变化，达到不断提升测试者气息稳定性的练习；该装置结构简单，易于装配、操作，成本低，技术上易于实现，有利于在声乐领域大规模推广应用。

附图说明

图1声乐气息练习器械主视图；

图2声乐气息练习器械左侧视图；

图3声乐气息练习器械右侧视图；

图4光与组织相互作用原理图；

图5三种光子途径图；

图6气息练习状态下三种光子途径图；

图7根据实施例测得的腹部位置在不同气息练习状态下光强随时间变化的曲线图；

图8根据实施例测得的光强、脂肪厚度变化率随气息练习变化的曲线图(忽略呼吸)。

图中：床体支架-1，床体-2，撅棍-3，第一气息练习组-4，外框支架-5，三角吊环-6，皮筋吊环-7，可折叠床垫-8，圆形吊环-9，第二气息练习组-10，滑轨-11，光子衰减传感器组件-12，光源-121，探测器-122。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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，都应当属于本发明的保护范围。

如图1、图2、图3所示，所述床体2，所述床体支架1和所述外框支架5构成器械主体，所述床体2上设有所述滑轨11和所述光子衰减传感器12，所述光子衰减传感器12上设有发光源和探测器，探测器与发光源呈竖直排列且设于距发光源1mm-20mm范围内，所述光子衰减传感器12通过发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子，使红外光子在多层生物组织内部随机行走，通过探测器接收衰减后的红外光子得到脂肪层厚度变化程度等信息，且所述光子衰减传感器连有显示模块，用于显示气息练习时的光子强度的变化已得到脂肪层厚度变化效果以及实时探测测试者的气息稳定率；所述滑轨11平行地设置于所述床体2上，所述可折叠床垫8通过滑块连接设于所述滑轨11上，所述可折叠床垫8内侧通过铰接可进行弯折；所述外框支架5上方设置有可滑动的所述三角吊环6、所述圆形吊环9和所述皮筋吊环7，其中所述三角吊环6、所述圆形吊环9和所述皮筋吊环7的上端在移动到指定位置时可通过销钉或螺栓紧固于所述外框支架5上；所述第一气息练习组4和所述第二气息练习组10分别设于所述外框支架5两侧，本实施例的4和10分别选用旋转风车吹气笛、悬浮球吹气笛，在所述外框支架5两侧设置有所述撅棍3辅助气息稳定性锻炼；其中所述的第一气息练习组设置侧还设置有录音笔(图中未示出)，录音笔的种类可以是LP录音笔(长时间录音)、SP录音笔(标准录音)或者HQ录音笔(高质量录音)的任意一种；当入射光束进入脂肪及肌肉组织时，光束被看做是中性粒子逐个进入组织，由于组织折射率与空气折射率不一致，所以在入射表面会同时发生镜面反射和透射，如图4所示，当光子进入组织后，会发生吸收和散射现象，如果碰到组织-空气边界，还可能发生全内反射，也可能同时发生反射和透射。在多层生物组织中，光在其中迁移时可能还会碰到组织与组织的边界，这时，如果上下层组织的折射率也发生突变，在这样的组织与组织边界处，也可能发生全部内反射，或者发生部分透射和部分反射的现象，最终导致光子强度的衰减。

如图5所示，根据光子传播路径及携带的组织信息，将发光源打出的光子传播类型分成三种，Ⅰ类:仅经过脂肪层但远未到达脂肪-肌肉分界面的光子；Ⅱ类:皮下脂肪层厚度最大深度处的光子。该类光子携带较完整的脂肪层信息且不夹杂过多的肌肉层信息；Ⅲ类:穿过脂肪层进入肌肉层部分的光子，这部分红外光子由于肌肉组织不像脂肪细胞那样对红外光子具有强散射效应，故在检测光子强度时可忽略。

如图6所示，气息练习状态下三种光子途径图，当处于气息练习状态时，腹部及胸部开始紧绷，导致细胞间距变化尤其是脂肪层内的细胞间距变化使得光子衰减程度更加明显，如图7所示，以测得的腹部位置在不同气息练习状态下光强随时间变化的曲线图为例，通过光子衰减传感器检测气息练习状态下的光子总强度I，如图8所示，以测得的光强、脂肪厚度变化率随气息练习变化的曲线图为例，得到脂肪厚度变化率ΔL随I变化的关系，根据公式：

计算得出脂肪厚度变化率ΔL，式中I₀是未作气息练习时的光子强度初值，α是与脂肪细胞自身有关的生物因子。通过检测胸部腹部脂肪厚度变化率的变化程度，如测得各曲线是否变化平缓等，来判断气息练习是否得到稳定性的提升。

本发明可感知和训练人体发声的肌肉组织群，科学地训练声乐的发声技巧，控制气息的长、短、强、弱、高、低，有利于声乐学习者气息的练习。

本发明提供的声乐气息练习方法，包括如下步骤：

1)练习者通过吹气来使用第一气息练习组4或第二气息练习组10进行气息练习，保持在气流作用下使旋转风车吹气笛，蛇舌吹气笛或悬浮球吹气笛进行运动，所吹出的气流通过出气嘴被排出，循环系列动作以达到吹气能力练习的目的，同时可将可折叠床垫8通过滑轨11置于床体2边缘或中间，用于坐姿及躺姿等不同状态下的气息练习；

2)为进一步练习在更大的吹气流量状况下的稳定吹气能力，可同时用上肢操作撅棍3，或者是用手拉伸经销钉或螺栓紧固于外框支架5上的三角吊环6，皮筋吊环7或圆形吊环9，来感知和训练人体发声的肌肉组织群，来达到控制气息的长、短、强、弱、高、低，长期的训练有利于声乐学习者气息的练习。

3)在气息练习时，将两个或多个光子衰减传感器12同时贴于胸部和腹部，通过光子衰减传感器12上的发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子，使红外光子在多层生物组织内部随机行走，通过探测器接收衰减后的红外光子得到脂肪层厚度变化程度等信息，如测得各曲线是否变化平缓等，来判断气息练习是否得到稳定性的提升，也可在不同状态下的气息练习如站姿、坐姿、躺姿以及练习长音、短音、高音、低音等情况的不同测得不同的数据以感知气息稳定率的变化，在训练发声肌肉组织群的同时达到身心深切感知气息练习脂肪层与肌肉层的变化，达到不断提升测试者气息稳定性的练习。

综上所述，本发明实施例提供的一种光子衰减传感器辅助的声乐气息练习器械及使用方法，在声乐气息训练时，通过身体上半身各部位的运动，可感知和训练人体发声的肌肉组织群，科学地训练声乐的发声技巧，控制气息的长、短、强、弱、高、低，能够使训练者在可控的呼气力度下以平稳呼气速率呼出气体，从而锻炼了练习者逐步稳定、均匀的增加气息输出的能力，有利于提高其在歌唱中提高嗓音时相应的稳定提高气息呼出的能力。本发明结构简单，成本低，技术上易于实现，有利于在声乐领域大规模推广应用。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明描述本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，包括练习床，所述练习床的一端固定撅棍、第一气息练习组，另一端固定第二气息练习组，练习床的顶部依次设置有三角吊环、皮筋吊环以及圆形吊环，可折叠床垫通过滑轨设置在练习床上，练习床的外侧设置有光子衰减器组件。

2.根据权利要求1所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，所述练习床设置顶部两端固定连接有床体框架，所述固定撅棍、第一气息练习组、第二气息练习组、三角吊环、皮筋吊环以及圆形吊环均设置在床体框架上。

3.根据权利要求2所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，所述第一气息练习组、第二气息练习组为旋转风车吹气笛、蛇舌吹气笛、悬浮球吹气笛中的任意两种。

4.根据权利要求3所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，所述床体框架第一气息练习组设置侧还设置录音笔。

5.根据权利要求4所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，所述可折叠床垫弯折角度为0°-90°。

6.根据权利要求5所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置，其特征在于，所述光子衰减器组件包括发光源、探测器和显示模块，探测器与发光源呈垂直排列，探测器与显示模块电性连接，且探测器设于距发光源1mm-20mm范围内，发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子，红外光子在多层生物组织内部随机行走，通过探测器接收衰减后的红外光子得到脂肪层厚度变化信息通过显示模块显示。

7.一种如权利要求1-6任一所述的光子衰减传感器辅助声乐气息练习装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：练习者以坐姿或躺姿状态于可折叠床垫上；光子衰减器组件贴于练习者胸部和腹部；练习者使用第一气息练习组或第二气息练习组进行气息练习；练习者通过上肢使用撅棍或三角吊环或皮筋吊环或圆形吊环的同时使用第一气息练习组或第二气息练习组进行气息练习；气息练习时，发光源发射红外光子，探测器通过光子强度的变化得到脂肪层厚度变化；根据脂肪厚度变化率判断练习者的气息练习是否有效。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，所述发光源发射波长在760nm-1500nm范围内的红外光子。

9.根据权利要求8所述的使用方法，其特征在于，所述光子强度的变化包括三种状态：经过脂肪层但未到达脂肪-肌肉分界面的光子；皮下脂肪层厚度最大深度处的光子；穿过脂肪层进入肌肉层部分的光子。

10.根据权利要求9所述的使用方法，其特征在于，所述气息练习状态时，腹部及胸部开始紧绷，导致细胞间距变化尤其是脂肪层内的细胞间距变化使得光子衰减程度更加明显，通过光子衰减传感器检测气息练习状态下的光子总强度I，得到脂肪厚度变化率ΔL随I变化的关系，根据公式：

计算得出脂肪厚度变化率ΔL，式中I₀是未作气息练习时的光子强度初值，α是与脂肪细胞自身有关的生物因子，通过检测胸部腹部脂肪厚度变化率的变化程度，来判断气息练习是否得到稳定性的提升。

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