CN210516209U - 一种智能电子琴及音乐教学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能电子琴及其音乐教学系统，涉及电子乐器技术领域，为改善音乐教学而发明。智能电子琴音乐教学系统包括：智能电子琴和智能终端设备，智能终端设备包括交互模块和存储模块，交互模块例如为触控显示屏，运行存储模块中的音乐教学软件，并通过交互模块向用户呈现音乐教学内容。本实用新型能在不需要演奏的情况下，依然可以实现乐队般的演奏效果，使人们可以更加容易的享受电子琴带来的乐趣，也可循序渐进的增加用户演奏的内容，适用于音乐教学的场景。

Description

一种智能电子琴及音乐教学系统

技术领域

本实用新型属于乐器领域，具体地涉及一种具备自动演奏功能，能辅助音乐教学以及拥有强大娱乐功能的智能电子琴。

背景技术

电子琴是一种键盘乐器，一般有两种，分别是座立式电子琴和手提电子琴。电子琴的声音输出，由电子元件发出音频的电子讯号并扩大，经由耳机或喇叭发出声音。内部元件包含键盘、声音产生器、节奏与和弦产生器、放大器与扩音器、人机界面软件，有些还会有内存、MIDI 等。电子琴有模拟各种乐器的丰富的音色库，使用者可以根据乐曲的需要，选用合适的音色、节奏与和弦，来达成各种演奏效果。电子琴的演奏有部分是通过自动和弦伴奏来配合完成的，在音乐中和弦的连接推动了旋律地进行，不同的和声连接，形成了不同的音乐色彩。

电子琴是一种入门简单，但涵盖范围很广的乐器，几乎包含所有的音乐类型，演奏好电子琴以实现一个人的乐队需要较高的演奏技巧，这需要长时间的学习。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种智能电子琴，以解决现有技术中电子琴对演奏技巧的要求高，学习周期长的问题。

根据本实用新型的一方面，提供一种智能电子琴，包括：键盘演奏模块，所述键盘演奏模块包括电子琴键盘，用于将获取的琴键运动信号转换成键盘演奏的音符数据；

第一通信模块，用于接收伴奏信号及伴奏控制信号；

伴奏演奏模块，用于控制伴奏的段落及和弦，根据伴奏信号、伴奏控制信号产生相应的伴奏演奏数据；

核心控制模块，用于产生时序信号，并根据接收到的音符数据、伴奏演奏数据和伴奏控制信号，控制自动伴奏模块和合成器模块生成数字音频数据；

LED灯，所述LED灯紧贴所述电子琴键盘设置，由所述核心控制模块控制所述LED灯的点亮和熄灭，以提示需要演奏的按键；

自动伴奏模块，包括多种音乐风格样式数据，所述音乐风格样式数据由控制模块进行选取，所述自动伴奏模块根据音符数据、伴奏演奏数据、时序信号并结合选取的音乐风格样式数据合成音乐伴奏数据；

合成器模块，包括多种乐器的音色数据，所述音色数据由控制模块进行选取，所述合成器模块用于根据时序信号、音乐伴奏数据和/或音符数据，结合选取的音色数据生成数字音频信号；

音频处理模块，包括：音频编码器、放大器，用于将所述数字音频信号进行处理并放大；

扬声器，用于播放处理并放大的所述数字音频信号。

优选地，所述第一通信模块至少包括MIDI接口、蓝牙模块和无线网络(wifi)模块中的一种。

优选地，所述伴奏演奏模块还包括设置在所述电子琴的面板上的按钮，用户可通过按钮控制所述伴奏演奏模块。

优选地，伴奏演奏数据和所述音乐伴奏数据均采用MIDI规范。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种智能终端设备，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储乐曲和音乐教学软件；

交互模块，用户通过所述交互模块实现对所述智能终端的控制，所述交互模块用于运行音乐教学软件并提供显示和触控功能；

第二通信模块，用于发送存储乐曲和/或音乐教学软件提供的伴奏信号和伴奏控制信号。

根据本实用新型的另一方面，还提供一种智能电子琴系统，其特征在于，包括：

如上所述的智能电子琴；

如上所述的智能终端设备；

其中，所述第一通信模块与第二通信模块双向通信，所述存储模块中存储有乐曲，用户通过交互模块选取位于存储模块中的乐曲并设置相应的演奏模式及伴奏控制信号，通过第二通信模块传输至所述智能电子琴。

优选地，所述演奏模式包括：欣赏模式、弹旋律模式、弹和弦模式，随弹伴奏模式、电子琴自主演奏模式。

优选地，所述伴奏控制信号包括速度、音量以及键盘演奏的音符数据所对应的音色。

优选地，所述同一音符数据对应的音色包括至少2种乐器音色的叠加。

优选地，同一乐曲中的不同乐段所对应的伴奏控制信号至少部分不同，使所述不同乐段的演奏具有不同的音色、音量和速度。

本实用新型的有益效果是：

根据本实用新型提供的智能电子琴，通过第一通信模块接收伴奏信号及伴奏控制信号，经由控制模块、伴奏演奏模块以及自动伴奏模块实现不同音色及伴奏风格的转换。该智能电子琴根据伴奏控制信号自动切换或添加不同的音色，演奏出乐队、乐团或多声部效果。本实用新型提供的智能电子琴能在不需要演奏的情况下，依然可以实现乐队般的演奏效果，使人们可以更加容易的享受电子琴带来的乐趣，也可循序渐进的增加用户演奏的内容，适用于音乐教学的场景。本实用新型提供的智能电子琴系统，还可以自由设置乐谱信息，编排不同乐器的演奏片段，调整速度及声音大小，并根据演奏情况在智能终端和智能电子琴上显示演奏进度，同时还可以根据用户设置制作相应的乐谱。

进一步地，智能电子琴可根据伴奏时序信号自动切换或添加不同的音色，演奏出乐队、乐团的多声部效果，实现了电子琴的自动演奏。本实用新型提供的智能电子琴系统，还可以自由调整乐谱速度和进度，选中整个乐谱中的几个小节循环播放供反复练习，可根据用户演奏情况评估学习进度，同时还可以录制用户的演奏数据制作成乐谱。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据本实用新型的实施例的智能电子琴的结构框图；

图2示出根据本实用新型的实施例的智能电子琴系统的结构框图。

具体实施方式

以下公开为实施本申请的不同特征提供了许多不同的实施方式或实例。下面描述了部件或者布置的具体实施例以简化本实用新型。当然，这些仅仅是实例并不旨在限制本实用新型。

此外，在说明书和权利要求书中，术语“第一”、“第二”等用于在类似元素之间进行区分，而未必描述时间顺序、空间顺序、等级顺序或者任何其他方式的顺序、应当理解，如果使用的这些术语在适当的环境下可互换，并且此处描述的本实用新型的实施例能够以本文描述或示出以外的其他顺序来操作。

本实用新型可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图1示出根据本实用新型实施例的智能电子琴的结构框图，智能电子琴10包括键盘演奏模块11、LED灯12、伴奏演奏模块13、核心控制模块14、自动伴奏模块15、合成器模块16、音频处理模块17、扬声器 18以及第一通信模块19。

其中，键盘演奏模块11与核心控制模块14相连，键盘演奏模块 11包括电子琴琴键和琴键检测模块，用于获取琴键的运动信号，并将琴键的运动信号转换成琴键演奏的音符数据提供给核心控制模块14。

LED灯紧贴电子琴键盘放置，由核心控制模块14控制点亮和熄灭，用于提示要演奏的音或和弦所对应的按键(琴键)；

伴奏演奏模块13用于控制伴奏的段落及和弦，根据经核心控制模块14提供的伴奏信号、伴奏控制信号以及时序信号产生相应的伴奏演奏数据，并将伴奏演奏数据提供给核心控制模块14。当然地，伴奏演奏模块13还包括设置在智能电子琴10面板上的按钮，用户也可通过按钮来控制该模块。

核心控制模块14，用于产生时序信号，并根据接收到的音符数据、伴奏演奏数据和伴奏控制信号，控制自动伴奏模块15和合成器16生成数字音频数据。

自动伴奏模块15，包括多种音乐风格样式数据，音乐风格样式数据由核心控制模块14进行选取，自动伴奏模块15根据音符数据、伴奏演奏数据、时序信号以及选取的音乐风格样式数据一同合成音乐伴奏数据；

合成器模块16，包括多种乐器的音色数据，音色数据由核心控制模块14进行选取，合成器模块16用于根据时序信号、音乐伴奏数据和 /或音符数据，结合选取的音色数据生成数字音频信号；

音频处理模块17和扬声器18，分别用于对数字音频信号进行处理 (例如包括编码、放大等)和播放处理后的数字音频信号。

第一通信模块19，用于接收音符数据、伴奏信号及伴奏控制信号，第一通信模块19与核心控制模块14相连且双向通信，第一通信模块19根据核心控制模块14提供的时序信号，将伴奏信号和伴奏控制信号发送至自动伴奏模块15进行处理，以及将来自于键盘演奏模块11的音符数据发送至智能终端设备(图中未示出)。

在本实施例中，第一通信模块19作为一个通信模块，其传输方式可以为信号线、蓝牙模块和无线网络Wi-Fi模块其中的一种，可以将演奏数据发送给智能终端设备，也可以接收智能终端设备发送的伴奏控制信号和乐谱数据。

在本实施例中，自动伴奏模块15根据当前速度和节拍生成伴奏时序信号，将接收到的伴奏演奏数据、伴奏时序信号作用在伴奏风格样式数据(音乐风格样式数据)上，合成伴奏MIDI数据或音乐伴奏数据。

例如，一首乐曲包括多个演奏段落以及伴奏段落，将多个演奏段落以及伴奏段落形成一个时序轴，并设置有多个时间节点，用来标记每个演奏段落以及伴奏段落，通常要持续几个小节。其中，伴奏时序信号即为包括多个时间节点的时间轴。

键盘演奏模块11将琴键运动信号转换成演奏乐谱数据，并与演奏音色数据一起输送到合成器模块16生成演奏数字音频数据。

在本实施例中，该伴奏乐谱数据及演奏乐谱数据均以MIDI文件格式传输，其中，MIDI(Musical Instrument Digital Interface)乐器数字接口是一个通信标准，它是由电子乐器制造商们建立起来的，用以确定电脑音乐程序、合成器和其他电子音响的设备互相交换信息与控制信号的方法。MIDI是一种电子乐器之间以及电子乐器与电脑之间的统一交流协议。MIDI传输的不是声音信号，而是音符、控制参数等指令。很多流行的游戏、娱乐软件中都有不少以MID、RMI为扩展名的MIDI格式音乐文件。MIDI文件是一种描述性的“音乐语言”，它将所要演奏的乐曲信息用字节进行描述。

合成器模块16根据伴奏时序信号将演奏数据和伴奏数据，或两者中的任意一者，合成音频数据。

在本实施例中，所述伴奏数据或称为风格样式(style pattern) 数据包括某种特定音乐风格的不同段落，每个段落包含事先录制的几个小节的MIDI音乐，包括前奏、间奏、尾奏，及可循环播放的几种乐句段落，每个段落有多件乐器的数据，乐器种类和音乐风格相关，如果是流行或摇滚音乐，常见的乐器有钢琴、吉他、贝斯、架子鼓，如果是古典音乐，会有管乐、弦乐等。

演奏数据与伴奏数据中的音色均可以为不同的多种音色，其经合成器模块16合成后可以实现一整个乐队演奏的音频数据。

一个全面的操作场景如下。电子琴键盘11上设置有琴键和琴键检测模块，获取琴键的运动信号并发送至核心控制模块14，核心控制模块14将它们再转发给合成器模块16；第一通信模块19接收智能终端设备20发送的时序信号、和弦数据及伴奏控制信号。伴奏演奏模块13 接收的伴奏控制数据发送给核心控制模块14，转发给自动伴奏模块15 ，自动伴奏模块15根据时序信号，伴奏控制信号以及自身的伴奏样式数据生成伴奏MIDI数据或音频数据，发送至合成器模块16；合成器模块16根据时序信号将演奏数据和伴奏数据合成，生成数字音频数据；音频处理模块17包括音频编码器和音频放大器，音频编码器将数字音频信号进行DA转换生成音频模拟电信号并发送至音频放大器，音频放大器将音频模拟信号放大并发送至扬声器18，扬声器18播放放大后的音频模拟信号。

图2示出根据本实用新型实施例的智能电子琴系统的结构框图，智能电子琴系统包括智能电子琴10和智能终端设备20。

智能电子琴10包括键盘演奏模块11、LED灯12、伴奏演奏模块 13、核心控制模块14、自动伴奏模块15、合成器模块16、音频处理模块17、扬声器18以及第一通信模块19。本实施例中的智能电子琴10 与上述实施例中的智能电子琴一样，在此不再赘述。

智能终端设备20包括存储模块22、交互模块21和第二通信模块23，其中，存储模块22用于存储乐曲和音乐教学软件；交互模块21用于运行音乐教学软件并提供显示和触控功能，用户通过交互模块21实现对智能终端设备20的控制；第二通信模块23用于发送存储乐曲和/ 或音乐教学软件提供的伴奏信号和伴奏控制信号。

智能终端设备20可控制电子琴演奏部分或全部的乐曲内容来降低用户演奏的难度。

第二数据通信模块23与第一通信模块19双向通信。

在本实施例中，第二数据通信模块23作为一个通信模块，其传输可通过信号线、蓝牙模块和无线网络(Wi-Fi)中的一种，可以将演奏数据(包括乐谱数据、音色数据、和弦数据、伴奏控制信号等)发送给智能电子琴10，也可以接收智能电子琴10发送的演奏数据，智能电子琴根据接收到的数据进行自动演奏或伴奏。

用户在演奏时对电子琴的操作包含：弹奏旋律、弹奏和弦、操作伴奏按钮、操作音色按钮、调整当前速度和操作注册记忆按钮。对于演奏钢琴，相当于只弹奏旋律，而电子琴不仅包括弹奏旋律，还包括弹奏和弦、操作伴奏按钮、操作音色按钮、调整当前速度和操作注册记忆按钮，上述切换操作需要相当好的协调能力，本实用新型可以辅助完成这些操作，降低演奏难度。

其中，欣赏模式，电子琴的演奏内容完全由智能终端设备控制，向电子琴发送弹奏旋律与弹奏和弦(演奏数据)、伴奏设置、音色数据、演奏速度等，用户不需要弹奏；

弹旋律模式，智能终端设备向电子琴发送弹奏和弦伴奏设置、音色数据、演奏速度等，用户只需要弹旋律，伴奏部分由智能终端设备控制，相当于K歌。

随弹伴奏模式(既弹和弦又弹旋律)下，向电子琴发送伴奏设置、音色数据、演奏速度等，用户左手弹和弦右手弹旋律，音色变换等操作无需用户在弹奏途中额外通过按键切换。

电子琴自主演奏模式，只向电子琴发送些时序同步数据，用户只把智能终端设备当做一个电子乐谱使用，所有的演奏自己完成。

教学软件中内置有一些教学模式，以不同的模式学习歌曲，并预定好所需发送给电子琴的数据类型。进入教学模式后，智能终端设备20 会根据对应的教学模式发送对应的数据给智能电子琴10并控制其演奏。又或者由用户自定义需要发送给智能电子琴10的数据类型，使其达到用户所需的效果。

在教学模式下，电子琴伴奏速度由智能终端控制，允许有整体减慢速度的操作，减慢速度也是降低演奏难度的一个主要方法。

还可以选定几个小节的乐段循环播放，强化练习这个乐段。

交互模块21用于运行音乐教学软件并提供显示和触控功能，其可呈现教学软件的界面给用户，用户可根据界面显示的内容操作教学软件，设置模式配置信息以及演奏进度等。

此外，智能电子琴系统中的智能终端设备20还可以记录用户的学习数据，进行评分，统计学习进度并上传至云端服务器数据库，根据用户的情况为用户推荐适合的教学素材，教师，音乐圈等。

通过本实用新型提供的智能电子琴，不需要极高的演奏技能，也可演奏出乐队、乐团或多声部效果。本实用新型提供的智能电子琴系统，还可以自由设置乐谱速度，更换不同的伴奏风格，根据教学软件的进度控制演奏内容，降低电子琴演奏和使用门槛，更加便捷的享受电子琴演奏带来的乐趣。

上述实施例只是本实用新型的举例，尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解为：在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的。因此，本实用新型不应局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (10)

1.智能电子琴，其特征在于包括：

键盘演奏模块，所述键盘演奏模块包括电子琴键盘，用于将获取的琴键运动信号转换成键盘演奏的音符数据；

第一通信模块，用于接收伴奏信号及伴奏控制信号；

伴奏演奏模块，用于控制伴奏的段落及和弦，根据伴奏信号、伴奏控制信号产生相应的伴奏演奏数据；

核心控制模块，用于产生时序信号，并根据接收到的音符数据、伴奏演奏数据和伴奏控制信号，控制自动伴奏模块和合成器模块生成数字音频数据；

LED灯，所述LED灯紧贴所述电子琴键盘设置，由所述核心控制模块控制所述LED灯的点亮和熄灭，以提示需要演奏的按键；

自动伴奏模块，包括多种音乐风格样式数据，所述音乐风格样式数据由控制模块进行选取，所述自动伴奏模块根据音符数据、伴奏演奏数据、时序信号并结合选取的音乐风格样式数据合成音乐伴奏数据；

合成器模块，包括多种乐器的音色数据，所述音色数据由控制模块进行选取，所述合成器模块用于根据时序信号、音乐伴奏数据和/或音符数据，结合选取的音色数据生成数字音频信号；

音频处理模块，包括：音频编码器、放大器，用于将所述数字音频信号进行处理并放大；

扬声器，用于播放处理并放大的所述数字音频信号。

2.根据权利要求1所述的智能电子琴，其特征在于，所述第一通信模块至少包括MIDI接口、蓝牙模块和无线网络模块中的一种。

3.根据权利要求1所述的智能电子琴，其特征在于，所述伴奏演奏模块还包括设置在所述电子琴的面板上的按钮，用户可通过按钮控制所述伴奏演奏模块。

4.根据权利要求1所述的智能电子琴，其特征在于，所述伴奏演奏数据和所述音乐伴奏数据均采用MIDI规范。

5.一种智能终端设备，其特征在于，包括：

存储模块，用于存储乐曲和音乐教学软件；

交互模块，用户通过所述交互模块实现对所述智能终端的控制，所述交互模块用于运行音乐教学软件并提供显示和触控功能；

第二通信模块，用于发送存储乐曲和/或音乐教学软件提供的伴奏信号和伴奏控制信号。

6.一种智能电子琴系统，其特征在于，包括：

上述权利要求1-4中任一项所述的智能电子琴；

上述权利要求5所述的智能终端设备；

其中，所述第一通信模块与第二通信模块双向通信，所述存储模块中存储有乐曲，用户通过交互模块选取位于存储模块中的乐曲并设置相应的演奏模式及伴奏控制信号，通过第二通信模块传输至所述智能电子琴。

7.根据权利要求6所述的智能电子琴系统，其特征在于，所述演奏模式包括：欣赏模式、弹旋律模式、弹和弦模式，随弹伴奏模式、电子琴自主演奏模式。

8.根据权利要求6所述的智能电子琴系统，其特征在于，所述伴奏控制信号包括速度、音量以及键盘演奏的音符数据所对应的音色。

9.根据权利要求8所述的智能电子琴系统，其特征在于，同一所述音符数据对应的音色可以包括至少2种乐器音色的叠加。

10.根据权利要求6所述的智能电子琴系统，其特征在于，同一乐曲中的不同乐段所对应的伴奏控制信号至少部分不同，使所述不同乐段的演奏具有不同的音色、音量和速度。

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