CN207009073U - 一种钢琴的电子音源装置 - Google Patents

Abstract

一种钢琴的电子音源装置，包括：琴键信号采集接口，用于通过感应器采集琴键的力度信号，感应器设于琴键下方并与琴键信号采集接口电连接；踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号；踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号；MIDI数据输出单元，用于与智能终端相连以传输MIDI数据；主控MCU，分别与琴键信号采集接口、踏板信号采集接口、MIDI数据输出单元电相连；数字音源DSP，与主控MCU电相连；音源数模转换模块，与数字音源DSP相连；音频输出接口，用于连接功放音箱，以将上述模拟音频信号传输给功放音箱，从而实现电子钢琴的发音。本实用新型可置换传统钢琴的音板部件，不仅逼真还原钢琴发音，还避免反复调音处理的弊端。

Description

一种钢琴的电子音源装置

技术领域

本实用新型涉及钢琴技术领域，具体涉及一种钢琴的电子音源装置。

背景技术

传统钢琴是西洋古典音乐中的一种键盘乐器，有“乐器之王”的美称。标准传统钢琴由88个琴键（52个白键，36个黑键）和金属弦音板组成。传统钢琴音域范围从A2（27.5Hz）至 c5（4186Hz），其几乎囊括了乐音体系中的全部乐音，是除了管风琴以外音域最广的乐器。传统钢琴普遍用于独奏、重奏、伴奏等演出，作曲和排练音乐十分方便。演奏者通过按下键盘上的琴键，牵动传统钢琴里面包着绒毡的琴槌，继而敲击钢丝弦发出声音。

传统钢琴的发声原理，通过琴槌敲击拉紧的琴弦，琴弦的振动由铸铁支架传递到木制共鸣板上，再通过放大音量（同时减少了振动时长），从而发出声音。而传统钢琴总体有二百多根琴弦，其中每根琴弦所承受的张力约90公斤，经过一段时间的弹奏振动和受温湿度变化的影响，张力会下降，影响音准，即常说的“变音”。因此，传统钢琴调律及机械整理需要每年1－2次。

若相隔较长时间调音，会导致音调偏离过大，即音色发生变化。若调试时音准偏离太多，即使调到了标准音，由于琴弦张力的增加，传统钢琴在新的平衡状态下会有一个适应的过程，音会下降得很快。要多调上几遍才能使音色保持稳定，这样就增加了传统钢琴调试的难度，从而使调试费用增加。

由于传统钢琴需定时护理来保证它的音色不变，这样使得使用和维护成本高。另外传统钢琴是机械发音，其不能与智能设备直接相连，互动效果差。

目前，市面上也有仿真电子钢琴出现，但是市面上的电子钢琴音源装置对外接口不够丰富，不能与大多数的智能设备进行连接互动，音色不够丰富，体验不到多音色的演奏效果，且发音不够逼真，不能准确还原钢琴弹奏的音高。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种钢琴的电子音源装置，以解决传统钢琴调试难度大，调试费用大，互动效果差的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种钢琴的电子音源装置，包括：

琴键信号采集接口，用于通过感应器采集琴键的力度信号，所述感应器为光电感应器或磁电感应器，所述光电感应器或磁电感应器设于琴键下方并与琴键信号采集接口电连接；

踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号；

MIDI数据输出单元，用于与智能终端相连，以传输MIDI数据；

主控MCU，分别与琴键信号采集接口、踏板信号采集接口、MIDI数据输出单元电相连，以将采集的上述力度信号和上述开关量信号转换为标准的MIDI数据，并通过MIDI数据输出单元与智能终端进行MIDI数据的传输；

数字音源DSP，其与主控MCU电相连，用于接收主控MCU的MIDI数据并转换为数字音频信号；

音源数模转换模块，其与数字音源DSP相连，用于将数字音源DSP输出的数字音频信号转换为模拟音频信号；

音频输出接口，用于连接功放音箱，以将上述模拟音频信号传输给功放音箱，从而实现电子钢琴的发音。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述MIDI数据输出单元包括蓝牙MIDI模块、MIDI数据输出接口和USBMIDI数据接口，蓝牙MIDI模块用于采用蓝牙通讯无线连接智能设备以传输MIDI数据；MIDI数据输出接口用于有线连接外部设备的MIDI接口以传输MIDI数据；USBMIDI数据接口用于采用USB通讯线连接智能设备以传输MIDI数据。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述主控MCU上还连接有人机交互模块，所述人机交互模块包括显示屏、音色切换旋钮、录音按键、播放按键和音量旋钮。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述音源数模转换模块上还连接有用于插连耳机的耳机接口，所述耳机接口的数量至少为一个。

作为本实用新型的进一步优选技术方案，所述电子音源装置还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于连接市电，并分别与主控MCU和数字音源DSP电相连以实现供电。

本实用新型的钢琴的电子音源装置可以达到如下有益效果：

本实用新型的钢琴的电子音源装置，通过包括：琴键信号采集接口，用于通过感应器采集琴键的力度信号，所述感应器为光电感应器或磁电感应器，所述光电感应器或磁电感应器设于琴键下方并与琴键信号采集接口电连接；踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号；踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号，所述钢琴踏板的数量为三个；MIDI数据输出单元，用于与智能终端相连，以传输MIDI数据；主控MCU，分别与琴键信号采集接口、踏板信号采集接口、MIDI数据输出单元电相连，以将采集的上述力度信号和上述开关量信号转换为标准的MIDI数据，并通过MIDI数据输出单元与智能终端进行MIDI数据的传输；数字音源DSP，其与主控MCU电相连，用于接收主控MCU的MIDI数据并转换为数字音频信号；音源数模转换模块，其与数字音源DSP相连，用于将数字音源DSP输出的数字音频信号转换为模拟音频信号；音频输出接口，用于连接功放音箱，以将上述模拟音频信号传输给功放音箱，从而实现电子钢琴的发音，使得本实用新型可置换掉传统钢琴的音板部件，不仅可逼真的还原传统钢琴的发音，还避免需要反复调音处理的弊端，且整体重量大大减小，整体安装和使用更方便，另外采用MIDI数据输出单可与外设的智能终端相连，提升了互动体验效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型钢琴的电子音源装置提供的一实例的结构框图；

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

图1为本实用新型钢琴的电子音源装置提供的一实例的结构框图，如图1所示，钢琴的电子音源装置包括：

琴键信号采集接口，用于通过感应器采集琴键的力度信号，所述感应器为光电感应器或磁电感应器，所述光电感应器或磁电感应器设于琴键下方并与琴键信号采集接口电连接；

踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号，具体实施中，所述钢琴踏板的数量为三个；

MIDI数据输出单元，用于与智能终端相连，以传输MIDI数据；

主控MCU，分别与琴键信号采集接口、踏板信号采集接口、MIDI数据输出单元电相连，以将采集的上述力度信号和上述开关量信号转换为标准的MIDI数据，并通过MIDI数据输出单元与智能终端进行MIDI数据的传输；

数字音源DSP，其与主控MCU电相连，用于接收主控MCU的MIDI数据并转换为数字音频信号；

音源数模转换模块，其与数字音源DSP相连，用于将数字音源DSP输出的数字音频信号转换为模拟音频信号；

音频输出接口，用于连接功放音箱，以将上述模拟音频信号传输给功放音箱，从而实现电子钢琴的发音。

所述MIDI数据输出单元包括蓝牙MIDI模块、MIDI数据输出接口和USBMIDI数据接口，蓝牙MIDI模块用于采用蓝牙通讯无线连接智能设备以传输MIDI数据；MIDI数据输出接口用于有线连接外部设备的MIDI接口以传输MIDI数据；USBMIDI数据接口用于采用USB通讯线连接智能设备以传输MIDI数据，使得钢琴的电子音源装置具备丰富的对外接口，可以连接智能设备实现互动。

所述主控MCU上还连接有人机交互模块，所述人机交互模块包括显示屏、音色切换旋钮、录音按键、播放按键和音量旋钮。音色切换旋钮是一个操作旋钮和按键一体的部件，可以快速旋转来切换不同的音色；录音按键是一键式操作录音的按键，可以录音下你弹奏的音乐；播放按键是一键式操作录音播放的按键，可以播放你之前录音的乐曲；音量操作旋钮是一个操作旋钮和按键一体的部件，可以快速旋转来更改当前的音量，调节到自己合适的音量，也可以按键开关节拍器功能，是一种方便快捷操作方式。

具体实施中，所述音源数模转换模块上还连接有用于插连耳机的耳机接口，所述耳机接口的数量至少为一个。当有两个耳机接口钢琴，使用钢琴时，可以同时连接两个耳机进行练习和旁听。

具体实施中，所述电子音源装置还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于连接市电，并分别与主控MCU和数字音源DSP电相连以实现供电。

为了让本领域的技术人员更好地理解并实现本实用新型的技术方案，下面详述本实施例的硬件工作原理。

此装置由电源管理模块进行电压转换和控制，给整个主控MCU和数字音源DSP组成的音源系统提供稳定的电源。

主控MCU是所有数据的处理中心，它接收琴键采集的琴键力度信号数据和踏板采集的开关量信号数据，在内部将数据信息转换为标准MIDI数据发送到数字音源DSP中处理以实现发音，同时还通过蓝牙MIDI和USB MIDI接口发送到电脑或其它智能设备，实现信息互通，以传输MIDI数据。

数字音源DSP是数字音频信号的处理部件，其接收主控MCU发送过来的标准MIDI数据，并转换为对应MIDI的数字音频信号，其数字音源信号通过音源数模转换模块转换为模拟音频信号即可发送给音频输出接口和耳机接口，从而实现电子钢琴的发音。

本实用新型的钢琴的电子音源装置可置换掉传统钢琴的音板部件，不仅可逼真的还原传统钢琴的发音，还使得整体重量大大减小，不再需要反复调音处理，整体安装和使用更方便，另外采用MIDI数据输出单可与外设的智能终端相连，提升了互动体验效果。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种钢琴的电子音源装置，其特征在于，包括：

琴键信号采集接口，用于通过感应器采集琴键的力度信号，所述感应器为光电感应器或磁电感应器，所述光电感应器或磁电感应器设于琴键下方并与琴键信号采集接口电连接；

踏板信号采集接口，用于采集钢琴踏板的开关量信号；

MIDI数据输出单元，用于与智能终端相连，以传输MIDI数据；

主控MCU，分别与琴键信号采集接口、踏板信号采集接口、MIDI数据输出单元电相连，以将采集的上述力度信号和上述开关量信号转换为标准的MIDI数据，并通过MIDI数据输出单元与智能终端进行MIDI数据的传输；

数字音源DSP，其与主控MCU电相连，用于接收主控MCU的MIDI数据并转换为数字音频信号；

音源数模转换模块，其与数字音源DSP相连，用于将数字音源DSP输出的数字音频信号转换为模拟音频信号；

音频输出接口，用于连接功放音箱，以将上述模拟音频信号传输给功放音箱，从而实现电子钢琴的发音。

2.按照权利要求1所述的钢琴的电子音源装置，其特征在于，所述MIDI数据输出单元包括蓝牙MIDI模块、MIDI数据输出接口和USBMIDI数据接口，蓝牙MIDI模块用于采用蓝牙通讯无线连接智能设备以传输MIDI数据；MIDI数据输出接口用于有线连接外部设备的MIDI接口以传输MIDI数据；USBMIDI数据接口用于采用USB通讯线连接智能设备以传输MIDI数据。

3.按照权利要求2所述的钢琴的电子音源装置，其特征在于，所述主控MCU上还连接有人机交互模块，所述人机交互模块包括显示屏、音色切换旋钮、录音按键、播放按键和音量旋钮。

4.按照权利要求1所述的钢琴的电子音源装置，其特征在于，所述音源数模转换模块上还连接有用于插连耳机的耳机接口，所述耳机接口的数量至少为一个。

5.按照权利要求1至4任一项所述的钢琴的电子音源装置，其特征在于，所述电子音源装置还包括电源管理模块，所述电源管理模块用于连接市电，并分别与主控MCU和数字音源DSP电相连以实现供电。