CN203013236U - 音准练习伴奏装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种音准练习伴奏装置，本装置是对已有音准练习机的改进，它由声传感器(1)、信号调理电路(2)、微处理器系统(3)，以及显示器(4)和功放扬声器(7)等单元组成。它将音准练习机技术与声控电子乐器技术结合了起来，除了用显示器或语音提示音准外还有标准乐音输出，可以对使用者的听觉产生良好的音准诱导作用，并能够激发学习的兴趣，它使原来单纯的音准练习机具有了更好的价值，适用于学习歌唱和乐器的人们使用。

Description

音准练习伴奏装置

技术领域

本实用新型属于电子电声技术领域。 

背景技术

在电子电声技术领域中，与音乐相关的技术有不少，其中与音准相关的音乐用具主要是音准仪、校音器等，它们用于乐器的定音、校音。用于人声音准训练的有一种多功能音准练习机，用于歌声自动伴奏的有随意琴、自动伴奏机等技术。 

在已有的多功能音准练习机技术中，声传感器将外部的声音转化为电信号，经信号调理电路后送到硬件或软件基频检测器，获得信号基频并将其与标准音高进行比较，然后通过各种方式给出判别结果：例如通过液晶、LED等发光显示器指示，利用语音播报方法给出指示等。作为音准检测和评价装置，这种音准练习机技术成熟可靠，但是它的功能比较单一，应用面较窄；而已有的声控电子乐器技术，同样是检测出声音的基频，但它具有乐音单元将将基频转变为电子乐音，构成一种自动伴奏装置。这种装置由于其固有的缺陷(如：前奏产生困难，没有歌词提示等)，使其较难实现产品化。本发明将二者结合起来，构成音准练习伴奏机，使原来单一的音准练习机具有更好的实用价值。 

本实用新型所涉及的电路技术和计算机软硬件技术，则是极其完备的基础技术，它们已广泛应用于人类生活的各个领域。 

实用新型内容

本实用新型所述的装置将已有的多功能音准练习机技术和声控伴奏机技术进行结合，使新的装置不仅能够做音准检测和评价，还能够依据检测结果发出乐音。为了实现这个目的，在原有音准练习机的基础上进行了一些改进，如附图1所示，由声传感器(1)、信号调理电路(2)、微处理器系统(3)，以及显示器(4)和功放扬声器(7)组成，声传感器经过信号调理电路与微处理器系统的I/O口连接，微处理器系统的I/O口还与显示器和功放扬声器连接，微处理器系统设置有基频单元、显示单元、语音单元、乐音单元。乐音单元发出的标准乐音信号可以直接送往功放扬声器(7)产生简单波形伴奏乐音，也可经过音源(6)送往功放扬声器(7)产生复杂波形伴奏乐音。需要时可以借助外部语音ROM(5)来预存语音降低成本。本装置的微处理器 系统(3)亦可以由通用计算机系统构成。 

本装置明显的特点是在音准练习机基础上增加了乐音单元，形成一个乐音输出通道，该通道一般与音准指示通道同时使用，发出一个与外部声音基频所属音阶和谐的标准音，供使用者聆听模仿；也可以通过功能选择单独使用这个乐音输出通道，为外部的声音(包括人的歌声或乐器的声音)伴奏。 

在本实用新型中由于需要输出乐音，为避免发生声反馈，声传感器宜使用指向性传感器或拾振器以减少环境噪声的干扰，它输出的电信号经信号调理电路放大整形或A/D转换后送给微处理器进行基频检测，并与标准音数据进行比较判别，然后根据功能需求向显示单元、语音单元和乐音单元发出相应的指令和数据。 

新增加的乐音输出大体可以有三种方法，可通过软件编制来实现：一是它先发出标准乐音，供使用者聆听模仿；二是在测出基频进行音准显示和语音评价后发出标准乐音，供使用者继续聆听模仿以方便反复练习；三是在测出基频后即发出相关的标准乐音形成对输入声音的伴奏效果，同时亦给出音准的指示(但仅使用光显示而不用语音)。在这种情况下，输出的标准音在音色、音型、和声、节奏上，可以依照音乐规律进行编排供使用者选择。由于这种伴奏主要是为了人声和乐器的练习需求，就有效避开了前奏和歌词等伴奏机遇到的瓶颈问题，给歌唱和乐器练习者带来了方便，并能使其产生浓厚的练习乐趣。 

不论哪种乐音通道使用方式，由于有标准乐音的前后发出或伴随发出，对使用者的听觉都产生良好的作用，特别是伴随发出标准音的强烈诱导性，对使用者音准水平的提高更是十分有益。 

附图说明

图1是音准练习伴奏机整机结构图。 

具体实施方式

下面结合音准练习伴奏机整机结构图进一步说明有关问题。 

该机各组成部分均可使用现有成熟技术，可以构建不同档次的实用产品。 

声传感器(1)要注意其抗噪性能，宜使用具有近讲效应的拾音器件，只在低端产品中为降低成本才使用普通的驻极体话筒。一般情况下使用适当的动圈话筒，在有必要时采用拾振器，以避免杂散声波的干扰。 

根据基频检测方法的不同，信号调理电路(2)可以随之变化。使用软硬结合的方法，前级进行放大整形是必不可少的，通过施密特触发器、过零比较器、或者新型 实时硬件检测器(“有效过零点”基频检测器)将信号整形为矩形波，即可快速得到基频。而使用软件基频的方法，A/D变换器是不可少的(可使用微处理器自身的变换器)，这时基频的计算完全在数字域进行。 

软件基频算法目前很多，如自相关算法、平均幅度差算法和基于小波分解的基频算法等等，它们的缺点是都有不同程度的延时。通常算法越复杂，其准确度会有所提高但耗时也相应增加，所以应当兼顾其准确性与反应速度。本装置由于需要具备各种发出标准音的功能，对基频检测的实时性要求较高。因此，除非使用高速cpu或基于通用计算机的高端产品，应当尽可能采用简洁的算法，凸显实时性而将准确性放在较次要的位置；或者在乐音通道使用不同的方法时分别调用适合相应要求的算法子程序，使各项功能都可以达到最佳的状态。 

在本装置中，微处理器系统(3)的乐音单元根据产品档次的不同可采用不同的组合方法。最简单的是利用微处理器的若干个I/O端口，直接发出方波、矩形波或其组合波等简单波形信号送往功放扬声器(7)，这可用于低端产品；也可借助预存波形数据经D/A转换器输出任意波信号，以获得较好的标准音音色；最佳的方式是该单元结合外部音源(6)来产生更优美的乐音，例如向一个高质量MIDI音源发出适当指令，则能产生包括标准乐音(旋律音)及丰富的和声、丰富的节奏在内的各种声音，使本装置具备较好的伴奏效果。 

基于通用计算机平台构建这种音准练习伴奏装置是一个方便的选择，由于普通PC机或笔记本中已包含本装置所需的各种功能单元，并可通过选用高档声卡达到优良音效(声卡内通常具有MIDI音源)，因此基于计算机平台的本装置除了便携性欠佳外，综合性能是最好的。 

语音ROM(5)的使用可以降低装置的成本，简化软件，提高响应速度。利用成品语音IC预先存储所需语料，是便携式装置的首选。 

注意点： 

由于本装置基于对输入声音的检测而工作，因此要特别注意防止输出的声音反馈到输入端，如前所述，需要使用合适的声传感器。在使用普通驻极体话筒时显然是难以达到这种要求，这时应当在编制软件程序时留意：在装置发出标准音的时间段内，关闭声音输入通道，标准音衰减后再打开。当然这样的结果是，所发出的标准音是不完全连续的，但这种模式可用于低端机型。 

基于通用计算机平台构建本装置，还需注意声传感器与声卡的配合，必要时可经过一个话筒放大器接入其线路输入端，以便取得更好效果。 

Claims (5)

1.一种音准练习伴奏装置，由声传感器(1)、信号调理电路(2)、微处理器系统(3)，以及显示器(4)和功放扬声器(7)组成，其特征是：声传感器经过信号调理电路与微处理器系统的I/O口连接，微处理器系统的I/O口还与显示器和功放扬声器连接，微处理器系统除了设置有基频单元、显示单元、语音单元，还设置有乐音单元通过I/O口送出乐音信号。 

2.据权利要求1所述的音准练习伴奏装置，其特征是：微处理器乐音单元发出的标准乐音信号直接送往功放扬声器(7)产生简单波形伴奏乐音。 

3.据权利要求1所述的音准练习伴奏装置，其特征是：它含有外部音源(6)，微处理器乐音单元发出的标准乐音信号经过音源(6)送往功放扬声器(7)产生复杂波形伴奏乐音。 

4.据权利要求1、2或3所述的音准练习伴奏装置，其特征是：它还具有外部语音ROM预存语音。 

5.据权利要求1、2或3所述的音准练习伴奏装置，其特征是：它的微处理器系统(3)由通用计算机系统构成。 

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