CN113763911A - 一种电子打击旋律乐器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子打击旋律乐器。该乐器包括多个琴键模块和琴体，其中每个所述琴键模块包括：多个琴键、多个能量转换单元以及至少一个琴键接口。所述琴键接口用于与另外的一个或多个琴键模块进行连接。所述琴体包括：腔体。其内容纳有：存储单元，其配置用于存储与所述多个琴键关联的音源数据；输出单元，其配置用于输出与音源数据对应的琴音信号；以及控制单元，其配置用于：接收来自于所述琴键模块输出的电信号；根据所述电信号从存储单元获取与所述电信号关联的音源数据；以及控制输出单元输出与所述音源数据对应的琴音信号。本发明的乐器通过将不同数量的琴键模块进行拼接，从而方便地实现了多种类型的电子打击旋律乐器。

Description

一种电子打击旋律乐器

本申请是申请日为2020年6月18日、申请号为“202010562260.3”、发明名称为“一种电子打击旋律乐器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及音乐器材领域。更具体地，本发明涉及一种电子打击旋律乐器。

背景技术

传统的打击旋律乐器通过敲打由振动材料制成的琴键而发出声音，并且通过共鸣箱体对所述声音进行放大等处理。由于有些振动材料选自于珍贵的木材，因此造成乐器整体价格昂贵。同时，由于存在共鸣箱体，乐器的体积偏大而不方便携带。另外，传统的打击旋律乐器在生产加工的过程中不环保，制作工艺复杂并且受制于自然材料的供给。

在演奏过程中，现有的电子打击旋律乐器通过对琴键的敲击来控制电路开关的导通而产生与琴声相关的电信号。这种方式产生的电信号通常并不能很好地体现琴键的按压或者敲击力度对于音调和音色的影响，从而影响了电子打击旋律乐器的演奏效果。此外，现有的电子打击旋律乐器灵敏度低、功能比较单一并且对外接口较少，因此不能满足演奏者对电子打击旋律乐器的多种功能需求。

另外，根据演奏需求，通常需要演奏不同类型的电子打击旋律乐器，例如根据演奏场景的不同而选择演奏木琴、颤音琴以及马林巴琴等。以上三种乐器的常规键数通常有37键、49键、52键、56键、61键、66键和69键等，其规格不同且体积和重量较大。如果同时携带这三类乐器，则整体体积庞大，不方便携带。因此只有在特定场合才能练习及演奏这三类乐器，从而不利于木琴、颤音琴以及马林巴琴的推广和普及。

发明内容

为至少解决上述背景技术中的一个或多个问题，本发明提供了一种电子打击旋律乐器。该乐器采用模块化拼接的连接方式，通过在琴体上拼接不同数量的琴键模块，从而方便地实现了多种类型的电子打击旋律乐器。另外，该电子打击旋律乐器通过能量转换单元将敲击琴键所产生的机械能转化为电流形式的电能，并且可以根据敲击力度的不同而产生大小不同的电流，从而提高了电子打击旋律乐器的灵敏度。

具体地，本发明公开了一种电子打击旋律乐器。该乐器包括多个琴键模块和琴体，其中每个所述琴键模块包括：多个琴键，其配置用于接收来自外部的敲击。多个能量转换单元，其中每个能量转换单元配置用于感应对所述琴键敲击所产生的机械能并且将所述机械能转换成电信号形式的电能。每个所述琴键模块还包括至少一个琴键接口，其用于与另外的一个或多个琴键模块进行连接。

所述琴体与所述多个琴键模块中的至少一个琴键模块连接，其包括：腔体。所述腔体内容纳有：存储单元，其配置用于存储与所述多个琴键关联的音源数据。输出单元，其配置用于输出与音源数据对应的琴音信号。控制单元，其配置用于：接收来自于所述琴键模块输出的所述电信号；根据所述电信号从所述存储单元获取与所述电信号关联的音源数据；以及控制所述输出单元输出与所述音源数据对应的琴音信号。

在一个实施例中，所述多个琴键模块中包括主琴键模块。其通过琴键接口与另外的一个或多个琴键模块进行连接，并且所述主琴键模块与所述琴体采用以下方式之一进行连接：所述琴体与所述主琴键模块一体式固定连接；或者所述琴体包括至少一个琴体接口，其与所述琴键接口配合以将所述琴体与所述主琴键模块相连接。

在另一个实施例中，所述琴体包括一个或多个琴体接口，其与所述琴键接口配合以将所述琴体与所述琴键模块相连接。所述多个琴键模块与所述琴体采用以下方式之一进行连接：所述琴体通过所述多个琴体接口将所述琴体与所述多个琴键模块中的每个相连接；或者所述多个琴键模块中包括主琴键模块，其与所述琴体一体式固定连接，而其余多个琴键模块通过各自的琴键接口与对应的多个琴体接口之间的配合，从而与所述琴体相连接。

在又一个实施例中，所述琴键接口和琴体接口是以下多种类型接口中的一种或多种：近距离无线通信接口；有线通信接口；以及机械式连接接口。

在一个实施例中，所述机械式连接接口包括多个槽位和可伸缩地收纳于部分多个槽位内的连接杆。所述槽位分别布置于待连接的所述琴键模块上，或者分别布置于待连接的所述琴键模块和琴体上，其中位于一个槽位内的所述连接杆伸出并插入进另一个槽位内，以使得待连接的两个所述琴键模块相连接或者使得待连接的所述琴键模块和琴体相连接。

在另一个实施例中，所述琴键模块还包括传导结构和琴键基座，其中所述传导结构包括支撑所述琴键的应力面板和位于所述琴键基座一侧的承压底板。所述能量转换单元布置于所述应力面板和承压底板之间。所述琴键基座包括所述琴键接口，并且用于支撑所述传导结构。

在又一个实施例中，所述多个琴键布置成至少两排，其中第一排为半音区而第二排为全音区，并且通过以下方式之一来进一步布置所述琴键：所述应力面板上布置有支撑件，以用于支撑和固定所述琴键；或者所述琴键包括与所述应力面板贴合的底面和两个侧部，其中所述两个侧部的内表面与所述应力面板和承压底板的端面形成面接触，并且部分地插入到所述琴键基座内，以支撑和固定所述琴键。

在一个实施例中，所述琴键模块还包括防振材料，其填充于所述应力面板和承压底板之间，以便用于防止所述能量转换单元产生振动。

在另一个实施例中，所述能量转换单元包括压电陶瓷传感器、压力感应传感器、柔性弯曲传感器和振动传感器中的一种或多种。

在又一个实施例中，所述音源数据包括与木琴、颤音琴和马林巴琴中的一种或多种琴的音色和/或声效相关的数据，并且根据连接的所述多个琴键模块的数量的不同来实现所述一种或多种琴。

本发明的电子打击旋律乐器采用价格较低的金属材料或者复合材料等制成，因此较好地解决了传统打击乐器选材受限且价格昂贵的问题。同时，本发明的电子打击旋律乐器还可以采用蓝牙等无线模块与外部设备进行通信，并且还设置有多功能面板，从而使得本发明的电子打击旋律乐器体积减小并且方便演奏者演奏。另外，本发明的电子打击旋律乐器还具有音色好、演奏手感好、抗干扰能力强以及外部接口多等优点，以便满足不同的演奏者对乐器的多种使用需求。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，可以更好地理解本发明的上述特征，并且其众多目的、特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图，其中:

图1是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的组成示意框图；

图2是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的一种示例性结构图；

图3是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的另一种示例性结构图；

图4是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键的布置示意图；

图5是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的拼接示意图；

图6是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的多种连接方式图；

图7是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的拼接结构图；

图8是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的组成原理框图；以及

图9是示出根据本发明实施例的IC音源存储器的内部结构。

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的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。

图1是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器100的组成示意框图。如图1所示，本发明的电子打击旋律乐器100可以包括多个琴键模块110和琴体120。虽然在图1中，每个琴键模块仅包括一个琴键1101和一个能量转换单元1102，但是可以理解的是，每个琴键模块可以包括多个琴键1101、多个能量转换单元1102和至少一个琴键接口1103。进一步地，每个所述琴键布置成接受来自外部的敲击。所述多个能量转换单元中的每个配置用于感应对所述琴键敲击所产生的机械能，并且将所述机械能转换成电信号形式的电能。所述至少一个琴键接口用于与另外的一个或多个琴键模块进行连接。

所述琴体120可以是一个空腔结构，其可以由金属或者复合材料制成，并且与所述多个琴键模块中的至少一个琴键模块连接。所述琴体可以包括腔体1210。所述腔体内可以容纳有：存储单元1211、输出单元1212和控制单元1213。在所述腔体中，还可以容纳有电源模块以及其他附属电路板件或模块。在所述琴体的外表面还可以设置有控制面板和各种对外传输接口，以方便演奏者进行演奏。

在一个实施例中，上述的存储单元可以配置用于存储与所述多个琴键关联的音源数据。在一个应用场景中，所述音源数据例如可以包括与至少一种琴的音色和/或声效相关的数据。根据本发明的方案，所述至少一种琴可以包括但不限于木琴、颤音琴和马林巴琴中的一种或多种琴。进一步，本发明的电子打击旋律乐器可以根据所述音源数据的不同和琴键模块数量的不同设置而呈现出与现有的多种打击旋律乐器相同的演奏效果。

在一个实施例中，上述的输出单元可以配置用于输出与所述音源数据对应的琴音信号。在一个应用场景中，所述输出单元可以是包括功率放大器的扬声器，以便将所述琴音信号经过放大并通过声音的形式进行播放。

在一个实施例中，前述的控制单元可以配置用于执行以下的操作：首先，控制单元接收来自于所述能量转换单元的所述电信号。然后，控制单元可以根据所述电信号从所述存储单元中获取与所述电信号关联的音源数据。最后，控制单元可以将所述音源数据发送给输出单元，进而控制所述输出单元输出与所述音源数据对应的所述琴音信号。

图2是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块200的一种示例性结构图。如图2所示，本发明的电子打击旋律乐器的琴键模块200可以包括：多个琴键201、由靠近所述琴键的应力面板202和承压底板203组成的传导结构、多个能量转换单元204、琴键基座205、琴键接口206、支撑件207和防振材料208。下面将结合图2对所述琴键模块的示例性各组成部分进行详细地描述。

本发明的所述传导结构可以布置于所述多个琴键的下方，其可以由金属或复合材料制成，并且配置用于将敲击琴键所产生的压力进行传导。当本发明的所述传导结构由应力面板和承压底板构成时，所述多个能量转换单元可以布置于所述应力面板和承压底板之间。在一个实施例中，所述应力面板上可以布置有用于支撑所述多个琴键的支撑件207(或称支撑部)，而所述应力面板和承压底板之间可以填充有防振材料。

在一个实施例中，所述支撑件例如可以是包括杠杆或者弹簧所构成的部件，其配置用于对所述琴键进行支撑和限位，并且用于每次敲击琴键后将所述琴键恢复到敲击前所处的位置。在另一个实施例中，所述防振材料可以是由一种或多种复合材料构成。例如，防振材料可以是一种高密度海绵，其用于吸收敲击琴键所产生的振动，使得所述琴键在被敲击后迅速停止振动，从而使得演奏者敲击琴键的感觉不至于过于生硬，由此使得演奏具有更接近敲击传统打击乐器时的手感。

在一个或多个实施例中，本发明的所述能量转换单元可以包括压电陶瓷传感器、压力感应传感器、柔性弯曲传感器和振动传感器中的一种或多种。上述多种传感器可以根据对琴键敲击灵敏度的不同需求而进行灵活地布置。在一个实施例中，所述能量转换单元可以是多个压电陶瓷传感器，该传感器是利用压电陶瓷片的压电效应，将敲击琴键所产生的压力(或应变)转换成电流(或电荷)并进行输出的装置，其中压电陶瓷片是压电陶瓷传感器中关键的部件。从信号变换的角度来看，压电陶瓷片相当于一个电荷发生器。当压电陶瓷片受到外力作用时，其会产生形变并且由于该形变而释放出电荷，进而产生电流并输出。。

由于压电陶瓷传感器可以根据所受压力的不同而产生不同大小的电流。因此本发明的电子打击旋律乐器还可以根据演奏者敲击琴键的力度的不同而发出不同音量大小的琴音，从而使得在演奏过程中具有更接近打击传统乐器时的音效。另外，还可以通过增加压电陶瓷传感器的灵敏度来增大演奏者敲击琴键的力度的范围。这里，所述压电陶瓷传感器的灵敏度是指输出的微小电流增量与相应的输入微小压力增量的比值。该比值越大，则压电陶瓷传感器的灵敏度越高，从而可以满足不同敲击力度的演奏者演奏。

在一个实施例中，所述琴键基座可以是由金属或者复合材料制成的实体结构，其配置用于支撑和固定所述传导结构。在所述琴键基座上布置有所述琴键接口，其配置用于将两个琴键模块进行连接，还可以配置用于与所述琴体接口进行配合以便将所述琴键模块和所述琴体进行连接。

所述琴键接口和琴体接口可以是以下多种类型接口中的一种或多种：近距离无线通信接口、有线通信接口以及机械式连接接口。所述琴键接口和所述琴体接口所采取的接口方式可以不同。在一些应用场景中，例如所述琴键接口可以采用近距离无线通信接口，而所述琴体接口可以采用有线通信接口或者机械式连接接口。其中所述近距离无线通信接口例如可以是利用蓝牙或红外技术进行通信的接口。所述有线通信接口例如可以是通过电缆或光缆的形式进行通信的接口。所述机械式连接接口可以有多种实现方式，例如可以是但不限于：插座和插头组成的接口、滑动连接杆和槽位组成的接口以及凸起部和槽孔组成的接口等。

图3是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的另一种示例性结构图。如图3所示，本发明的电子打击旋律乐器的琴键模块300可以包括多个琴键301、由应力面板302和承压底板303组成的传导结构、多个能量转换单元304、琴键基座305、琴键接口306和防振材料307。与图2中的琴键模块的结构不同的是，图3中的琴键模块的琴键、琴体和传导结构可以是紧密结合的一体结构。

具体地，所述传导结构包括支撑琴键的应力面板和位于琴体一侧的承压底板，所述能量转换单元布置于所述应力面板和承压底板之间。所述琴键包括与所述应力面板贴合的底面和两个侧部，其可以由一种或多种复合材料或者天然材料制成，优选地，可以是由橡胶制成。所述琴键可以通过以下方式进行布置：所述两个侧部的内表面与所述应力面板和承压底板的端面形成面接触，并且部分地插入到所述琴键基座预留的孔位内，以便将所述传导结构和琴键与所述琴键基座进行固定。所述能量转换单元、所述琴键基座、所述琴键接口以及所述防振材料的描述，详见上述关于图2中所述琴体模块的相应描述，此处不在赘述。下面简要描述图3中所示琴体模块的工作原理。

在敲击琴键进行演奏时，琴键受到压力产生微小的形变，由于琴键、传导结构和琴键基座之间的紧密结合，使得该微小的形变所产生的压力通过传导结构传递给能量转换单元，并由能量转换单元将该压力转换为电信号并输出给所述乐器的控制单元。在一个实施例中，为了增加所述能量转换单元的感应灵敏度，对应于一个琴键还可以设置如图3所示的多个能量转换单元。通过图3中所示本发明的琴键模块的方案，使得所述琴键模块安全可靠，并且使得本发明的电子打击旋律乐器的体积进一步减小。

图4是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键400的布置示意图。可以理解的是，图4所示的琴键布置可以应用于图2和图3所示的琴键模块中。如图4所示，在一个实施例中，所述多个琴键可以是由复合材料制成并且可以布置成两排，其中第一排可以设置为半音区，如图4所示的由音符编号#C、#D、#F、#G和#A…所组成的上排；而第二排可以设置为全音区，如图4所示的由音符编号C、D、E、F、G、A和B…所组成的下排。

图5是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的拼接500示意图。在一个实施例中，本发明的电子打击旋律乐器可以根据所连接的琴键模块的数量的不同来实现一种或多种琴。所述一种或多种琴例如可以是木琴、颤音琴和马林巴琴中的一种或多种。

如图5所示，可以根据所需要演奏的琴的种类的不同，而将琴键模块一、二、三、四和五中的其中几个依次进行首尾连接，并将其中琴键模块五与琴体进行连接，其中琴键模块一、二、三和四均由12个琴键组成，而琴键模块五由13个琴键组成。具体地，在一个应用场景中，琴键模块三、四和五进行拼接可以组成37键的颤音琴和木琴，其中在作为37键的颤音琴使用时，需要从起始键开始将琴键调高一个八度，而作为37键的木琴使用时无需调整音调。在另一个应用场景中，琴键模块二、三、四和五进行拼接可以组成49键的马林巴琴和木琴，其中在作为49键的马林巴琴使用时无需调整音调。在又一个应用场景中，琴键模块一、二、三、四和五可以组成61键的马林巴琴，并且在使用过程中无需调整音调。

图6是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的多种连接方式600图。如图6所示，本发明的电子打击旋律乐器可以采用4种连接方式，其中方式一中的所述多个琴键模块中可以包括主琴键模块以及琴键模块A～N。所述主琴键模块与所述琴体采用一体式固定连接，并且通过位于其上的两个主琴键接口分别与相邻的两个琴键模块F和G上的琴键接口F和G相互配合，从而将主琴键模块分别与琴键模块F和G进行连接。其余的琴键模块A～N采用串联的方式进行连接，例如图6中的E和H采用上述的方式分别与琴键模块F和G进行连接。

在一个实施例中，方式二中的所述多个琴键模块中可以包括主琴键模块以及琴键模块A～N。所述琴体可以包括琴体接口，其用于与所述琴键接口配合，以便将所述琴体和琴键模块相连接。所述方式二与方式一不同的地方在于：主琴键模块与琴体之间采用了主琴键接口与琴体接口相互配合的方式进行连接。其余琴键模块A～N的连接方式与方式一相同。

在另一个实施例中，方式三中的所述琴体可以包括多个琴体接口A～N，所述多个琴键模块A～N中的每一个分别可以包括琴键接口。所述多个琴键模块A～N通过琴体接口A～N和琴键接口A～N的相互配合，进而分别与所述琴体进行连接。

在又一个实施例中，方式四中的所述琴体可以包括多个琴体接口A～N，所述多个琴键模块可以包括主琴键模块和琴键模块A～N，其中所述琴键模块A～N中的每一个可以包括琴键接口。所述主琴键模块与所述琴体采用一体式固定连接。所述多个琴键模块A～N通过琴体接口A～N和琴键接口A～N的相互配合，进而分别与所述琴体进行连接。

图7是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器的琴键模块的拼接结构700图。图7所示的拼接结构采用了机械式连接接口对所述多个琴键模块进行连接。可以理解的是，上述机械式连接接口同样也适用于将所述琴键模块和所述琴体进行连接。如图7所示，所述机械式连接接口包括连接杆C和多个槽位D，其中所述连接杆C可以是长条形的金属或者复合材料制成的实体结构，所述槽位D可以是长条形的中空轨道，其横截面与所述连接杆C的横截面相同，以使得所述槽位D与连接杆C紧密结合。所述槽位D分别布置于待连接的所述琴键模块A和B上(或者分别布置于待连接的所述琴键模块和琴体上)，所述连接杆C可伸缩地收纳于琴键模块A或者B的槽位D内。

当需要将两个琴键模块A和B(或者是琴键模块和琴体)进行连接时，位于其中一个槽位D(例如位于琴键模块A的槽位D)内的连接杆C从槽位D内沿着槽位D的轨道滑动伸出，并滑动插入进另一个琴键模块B的槽位D内，以使得待连接的两个琴键模块A和B相连接(或者使得待连接的琴键模块和琴体相连接)。当需要将两个琴键模块A和B(或者是琴键模块和琴体)进行拆卸时，沿与上述相反的方向滑动连接杆C即可。

图8是示出根据本发明实施例的电子打击旋律乐器800的组成框图。可以理解的是，图8所示的电子打击旋律乐器800是经过将多个琴键模块和琴体进行拼接之后所组成的电子打击旋律乐器。图8所示的电子打击旋律乐器800是图1所示的电子打击旋律乐器100的一种示例性实施方式，并且包括更多的实施细节。因此，上文中关于电子打击旋律乐器100的描述同样也适用于电子打击旋律乐器800的方案，并且相同的内容不再赘述。

如图8所示，本发明的电子打击旋律乐器800可以包括琴键801、能量转换单元802、A/D转换模块803、滤波模块804、主控单元805、IC音源存储器806、数据存储器807、功率放大器808、扬声器809、蓝牙模块810、光纤模块811和MIDI接口812。

在一个实施例中，所述A/D转换模块包括A/D转换芯片及其附属电路，其配置用于将所述能量转换单元输出的模拟电信号转换为数字电信号并且向所述控制单元输入。具体来说，A/D转换的作用是将时间和幅值连续的模拟信号转换为时间和幅值均离散的数字信号。通常A/D转换需要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，前述过程中的某些过程可以合并进行，例如量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

在一个实施例中，所述滤波模块可以包括滤波器及其附属电路，其配置用于对所述数字电信号进行滤波，并且将滤波后的数字电信号发送到所述控制单元。在演奏电子打击旋律乐器的过程中，由于电子元器件的电气特性，在电路中可能会产生低频或高频的干扰信号，这些干扰信号可能会影响与敲击琴键有关的有用信号的接收。因此，可以将A/D转换模块输出的数字电信号经过例如由电阻和电容组成的滤波器进行处理，以便对其中的干扰信号进行滤除，确保有用信号的正常接收。

在一个实施例中，本发明的存储器可以包括IC音源存储器和数据存储器。其中所述IC音源存储器配置用于存储与所述多个琴键关联的音源数据，所述音源数据包括但不限于与木琴、颤音琴和马林巴琴中的一种或多种琴的音色和/或声效相关的数据。下面结合图9简要描述IC音源存储器的内部结构。

图9是示出根据本发明实施例的IC音源存储器900的内部结构。如图9所示，所述IC音源存储器存储有音源数据[0]～音源数据[n]的波形数据，其中音源数据[0]是最低音的波形数据，音源数据[n]是最高音的波形数据，其中n值的大小取决于琴键数量的多少。在以相同波长数的量存储音源数据时，由于低音的波长更长，因此相比于与较高的音符编号对应的音源数据，与较低的音符编号对应的音源数据的数据更长，因此其在IC音源存储器中占用的存储空间更大。在一个实施例中，所述音源数据与图4所示的琴键一一对应，例如音源数据[0]可以对应于图4中所示的琴键的音符编号C，音源数据[1]可以对应于例如图4中所示的琴键的音符编号D等。

在一个实施例中，所述数据存储器配置用于存储与控制所述乐器相关模块和单元的运行相关的程序和数据，还可以存储与演奏相关的其他音乐数据。所述数据存储器件与所述主控单元通过总线连接，其可以包括多组存储单元，每一组所述存储单元与所述主控单元通过总线连接。

在一个实施例中，本发明的所述主控单元例如可以采用数字信号处理器(“DSP”)来实现。DSP是适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。对于本发明来说，采用DSP作为主控单元，可以实时快速地处理音频信号。具体地，首先，所述DSP接收来自于所述能量转换单元输出并经过A/D转换和滤波后的数字电信号；接着，DSP根据所述数字电信号从所述IC音源存储器中获取与所述数字电信号关联的音源数据；最后，DSP将所述音源数据发送给输出单元以便输出与所述音源数据相对应的琴音信号。

在一个实施例中，所述功率放大器可以由三部分组成：前置放大电路、驱动放大电路以及末级功率放大电路。所述前置放大电路配置用于阻抗匹配，其具有输入阻抗高和输出阻抗低的优点，因此可以以尽量小的数据损失来接收并发送所述音源数据的电流信号。所述驱动放大电路配置用于将前置放大电路送来的电流信号进一步放大成中等功率的信号，以便驱动末级功率放大电路正常工作。所述末级功率放大电路在功率放大器中起到关键作用，其技术指标决定了整个功率放大器的技术指标，所述末级功率放大电路配置用于将驱动放大电路送来的电流信号放大成大功率信号，以便带动扬声器进行声音的播放。

在一个实施例中，所述扬声器可以包括磁铁、框架、定心支片、振模折环锥型纸盆等部件。替代地，所述扬声器还可以包括上述的功率放大器。扬声器俗称“喇叭”，其是一种把电信号转变为声音信号的换能器件。具体地，音频电能信号通过电磁、压电或静电效应，引起扬声器的纸盆或膜片产生振动并与周围的空气产生共振(共鸣)而发出声音。可选地，所述扬声器还可以布置于本发明的电子打击旋律乐器的外部，其可以通过蓝牙等无线通信技术与本发明的电子打击旋律乐器进行无线连接。

在一个实施例中，本发明的电子打击旋律乐器还可以包括传输接口。其配置用于使得所述电子打击旋律乐器与外部设备交互，以提供所述电子打击旋律乐器的扩展功能，其中所述传输接口包括有线传输接口和/或无线传输接口，以便提供与所述外部设备的有线和/或无线连接。作为一个具体的实施式，所述有线传输接口根据需要例如可以是音乐设备数字接口(“Musical Instrument Digital Interface，简称MIDI”)、通用I/O(“General-purpose input/output，简称GPIO”)接口、高速串行计算机扩展总线(“PeripheralComponent Interconnect Express，简称PCIE”)接口、串行外设接口(“Serial PeripheralInterface，简称SPI”)和光纤接口等接口的一个或者多个。

所述有线传输接口与所述主控单元电连接，进而实现所述乐器与外部设备(例如服务器、计算机或者其他乐器)之间的数据传输。在一个实施例中，所述有线传输接口例如可以为标准PCIE接口。待处理的数据由主控单元通过标准PCIE接口传递至计算机，进而实现通过计算机对本发明的乐器输出的音频信号进行控制和编辑等操作。

在另一个实施例中，所述有线传输接口还可以是MIDI接口。其中MIDI是一种数字音乐的标准，其为电子乐器等演奏装置定义各种音符或弹奏码，并且容许电子乐器、电脑或其它的演奏设备彼此连接、调节和同步，以便实现各乐器之间实时交换演奏资料。在一个实施例中，所述MIDI接口配置用于本发明的电子打击旋律乐器与具有MIDI接口的乐器之间进行数据通信，进而实现多种乐器之间的联合演奏。

在又一个实施例中，所述有线传输接口还可以是包括光模块的光纤接口，其配置用于本发明的乐器与外部设备之间的数据传输。具体地，所述光模块可以包括光发射模块和光接收模块。在一个应用场景中，一方面，本发明的乐器的主控单元发送来的数据的电信号经过所述光发射模块内部的驱动芯片处理，从而驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，并且将所述光信号耦合进光纤中，以便通过光纤传输给外部设备。另一方面，外部设备发送来的数据的光信号经过所述光接收模块内部的光探测二极管及放大器处理，从而输出相应码率的电信号，并且将所述电信号传送给主控单元。本发明的乐器与外部设备之间通过光信号进行数据传输，不但能有效克服电信号传输的衰减大的缺点，而且数据传输速度更快、抗干扰能力更强，从而提高了信号传输的质量。

在另一个实施例中，所述无线传输接口根据需要例如可以是蓝牙接口、红外接口、WIFI接口等接口中的一个或者多个。所述无线传输接口通过无线的方式与所述主控单元连接，进而实现所述乐器与外部设备(例如服务器、计算机或者其他乐器)之间的数据传输。在一个实施例中，所述无线传输接口例如可以是包括蓝牙模块的蓝牙接口，所述蓝牙接口可以用于连接本发明的乐器与外置扬声器，其中在所述乐器与扬声器内均设置有蓝牙模块，以便实现根据现场演奏的需要，方便灵活地摆放外置扬声器的位置。

在一个实施例中，本发明的电子打击旋律乐器还可以包括控制面板，所述控制面板通过线位接口与所述控制单元连接，并且配置用于对所述电子打击旋律乐器进行功能设置。在一个实施例中，所述控制面板例如可以包括显示屏幕、不同种琴的切换按键、音量按键等功能模块。所述显示屏幕配置用于显示当前打击旋律乐器的演奏状态。所述不同种琴的切换按键可以用于选择木琴、马林巴琴或颤音琴等不同种类打击旋律乐器的演奏模式。所述音量按键与所述功率放大器连接，其配置用于控制所述琴音信号的大小。

在一个实施例中，本发明的电子打击旋律乐器还可以包括电源模块，所述电源模块可以通过多种方式实现对所述电子打击旋律乐器进行供电。例如可以是但不限于通过外接市电并且电源模块内部设置变压单元的方式对所述乐器进行供电。还可以是通过设置电源适配器对所述乐器进行供电。另外，还可以是通过在琴体上设置电池盒，并且通过干电池对所述乐器进行供电。

下面结合图2和图4～9对本发明的电子打击旋律乐器的工作原理进行详细地描述。

当演奏者需要利用本发明的电子打击旋律乐器作为马林巴琴使用时，其可以将图5所示的琴键模块一、二、三、四和五分别首尾连接，并且将琴键模块五与琴体进行连接，以便组成61键的马林巴琴。具体地，可以将琴键模块一上的槽位内的连接杆滑动伸出，并且滑动插入琴键模块二上的槽位内，以便将琴键模块一和琴键模块二进行固定连接，其他琴键模块和琴体也通过上述方式进行固定连接。在硬件连接完成后，演奏者需要在控制面板上通过按键的方式将本发明的电子打击旋律乐器设置为马林巴琴。

演奏开始，演奏者用琴槌敲击琴键，例如敲击音符编号C所代表的琴键。该敲击所产生的压力通过传导机构传递给压电陶瓷传感器，压电陶瓷传感器由于压电效应释放电子，将敲击产生的机械能转换为模拟电信号形式的电能。于此同时，被敲击的音符编号C的琴键在传导结构内的防振复合材料和支撑件的共同作用下迅速停止振动，并且被快速地弹起恢复到被敲击前的状态，以便等待下次敲击。

接着，A/D转换模块接收到压电陶瓷传感器发送来的模拟电信号，在经过取样、量化和编码等一系列处理之后，将所述模拟电信号转变为数字电信号。然后，该数字电信号经过滤波模块处理，以便对其中的高频和低频干扰信号进行有效地滤除。接着，经过滤波模块处理之后的与音符编号C的琴键相关的数字电信号被传送给主控单元。然后，主控单元在IC音源存储器中进行查表以便获取与音源编号C的琴键相关联的音源数据[0]。然后，主控单元将该音源数据[0]向功率放大器输出。

随后，功率放大器将其所接收到的音源数据[0]信号经过前置放大电路、驱动放大电路以及末级功率放大电路分别依次处理，最终将音源数据[0]的信号进行放大。经过放大之后的音源数据[0]的信号可以通过有线或无线的方式传送给扬声器进行播放，于是收听者便收听到敲击音源编号C的琴键所发出的声音。如果演奏者需要将本发明的电子打击旋律乐器连接电脑或其他的电子乐器，从而通过APP软件进行音乐学习或者联合演奏时，则可以通过蓝牙模块或者MIDI接口与上述设备进行连接。

应当理解，本发明的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种琴键结构，包括多个琴键模块，其中每个琴键模块包括：

多个琴键，其配置用于接收来自外部的敲击；

多个能量转换单元，其中每个能量转换单元布置于对应的所述琴键下部并且配置用于：

感应对所述琴键敲击所产生的机械能；以及

将所述机械能转换成电信号形式的电能；

至少一个琴键接口，其用于与另外的一个或多个琴键模块进行连接。

2.根据权利要求1所述的琴键结构，其中所述多个琴键模块中包括主琴键模块，其通过所述琴键接口与另外的一个或多个琴键模块进行连接，并且所述主琴键模块与外部设备进行连接。

3.根据权利要求1所述的琴键结构，其中所述琴键接口还用于将所述琴键模块与外部设备相连接，并且所述多个琴键模块与所述外部设备采用以下方式之一进行连接：

所述外部设备通过其多个琴体接口与所述多个琴键模块中的每个相连接；或者

所述多个琴键模块中包括主琴键模块，其与所述外部设备一体式固定连接，而其余多个琴键模块通过各自的琴键接口与对应的多个琴体接口进行配合，从而实现与所述外部设备相连接。

4.根据权利要求2或3所述的琴键结构，其中所述琴键接口和琴体接口是以下多种类型接口中的一种或多种：

近距离无线通信接口；

有线通信接口；以及

机械式连接接口。

5.根据权利要求4所述的琴键结构，其中所述机械式连接接口包括多个槽位和可伸缩地收纳于部分多个槽位内的连接杆，其中所述槽位分别布置于待连接的所述琴键模块上，或者分别布置于待连接的所述琴键模块和外部设备上，其中位于一个槽位内的所述连接杆伸出并插入进另一个槽位内，以使得待连接的两个所述琴键模块相连接或者使得待连接的所述琴键模块和所述外部设备相连接。

6.根据权利要求1所述的琴键结构，其中所述琴键模块还包括传导结构和琴键基座，其中

所述传导结构包括支撑所述琴键的应力面板和位于所述琴键基座一侧的承压底板，所述能量转换单元布置于所述应力面板和承压底板之间；以及

所述琴键基座包括所述琴键接口，并且用于支撑所述传导结构。

7.根据权利要求6所述的琴键结构，其中所述多个琴键布置成至少两排，其中第一排为半音区而第二排为全音区，并且通过以下方式之一来进一步布置所述琴键：

所述应力面板上布置有支撑件，以用于支撑和固定所述琴键；或者

所述琴键包括与所述应力面板贴合的底面和两个侧部，其中所述两个侧部的内表面与所述应力面板和承压底板的端面形成面接触，并且部分地插入到所述琴键基座内，以支撑和固定所述琴键。

8.根据权利要求6所述的琴键结构，其中所述琴键模块还包括防振材料，其填充于所述应力面板和承压底板之间，以便用于防止所述能量转换单元产生振动。

9.根据权利要求1所述的琴键结构，其中所述能量转换单元包括压电陶瓷传感器、压力感应传感器、柔性弯曲传感器和振动传感器中的一种或多种。

10.一种电子打击旋律乐器，其包括根据权利要求1-9的任意一项所述的琴键结构。

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