DE102015009109A1

DE102015009109A1 - Musikinstrumentenanordnung

Info

Publication number: DE102015009109A1
Application number: DE102015009109.3A
Authority: DE
Inventors: Rainer Hirl; Avlnash Jayakumar; Amaldev V; Deepak Malani
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-19
Filing date: 2015-07-19
Publication date: 2017-01-19
Also published as: WO2017013131A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine neuartige Musikinstrumentenanordnung sowie ein elektronisches Pad für Musikinstrumente. Anwendungsgebiete sind die Musik- und Unterhaltungsindustrie. Das Pad im Sinnne der Erfindung stellt einen aufsetzbaren (wireless) Midicontroller dar, welcher auf einem Musikinstrument angebracht wird. Dieses Pad umfasst mindestens eine Folie mit elektrischen Leitungen und/ oder Verbindungen und mindestens eine Folie mit Bauteilen.

Description

Die Erfindung betrifft eine neuartige Musikinstrumentenanordnung sowie ein elektronisches Pad für Musikinstrumente. Anwendungsgebiete sind die Musik- und Unterhaltungsindustrie.
Aus der DE 10 2010 011 484 A1 ist bereits eine Musikinstrumentenanordnung mit einer Gitarre und einer Recheneinheit bekannt, mit der gleichzeitig Bassgitarrentöne, akustische Gitarrentöne und Schlagzeugtöne erzeugt werden können.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Anordnung, welche vorzugsweise auf einem Pad angebracht ist, wodurch die flexible Verwendung auf unterschiedlichen Musikinstrumenten ermöglicht wird.
Als Musikinstrumente kommen hier alle akustischen oder elektrischen Saiteninstrumente, sowie elektronische Geräte in Betracht.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Pad auf akustischen Instrumenten, wie Gitarre, Geige, Cello oder Sitar, Vina, Tampura etc. anwendbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Pad auf einer akustischen Gitarre anwendbar.
8, Patentzitate
Zitiert von Patent Filing
Datum Erscheinungsdatum Antragsteller Titel
US8618405
9. Dezember 2010 31. Dezember 2013 Dennis Tartley Freiraum Geste digitale Schnittstelle (MIDI) Controller Musikinstrument
US4489302
24. September 1979 18. Dezember 1984 Franklin Eventoff Elektronische Haft Kraftaufnehmer
Die vorliegende Erfindung ist eine improvisierte Anordnung eines elektronischen Musikinstruments, welches ein dünnes Sensorinterface (PAD) darstellt und mittels einer Klebefolie (oder ähnliches) auf einem bestehenden traditionellen Saitenmusikinstrument wie einer Gitarre anbringbar ist. Das Touch-Interface (PAD) hat eine Vielzahl konfigurierter druckempfindlicher Sensoren und berührungsempfindliche Schieberegler (Streifensensoren). Wenn sie durch Fingertippen oder Schieben (Positionierung des Fingers) betätigt werden, werden elektrische Signale erzeugt und als MIDI-Daten umgewandelt. Diese Dateien werden an ein MIDI-fähiges Gerät wie z.B. an ein Hardware oder Software-Musiksynthesizer übermittelt. Diese Interface-Sensoren können somit als Erzeugung Synthesizer- oder Schlagzeugnoten oder als Vielzahl von elektronischen Musikinstrumenten verwendet bzw. umgewandelt werden.
BESCHREIBUNG
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Typischerweise spielt ein Musiker ein Musikinstrument zu einem Zeitpunkt. Ein Orchester oder eine Band braucht mehrere Instrumentalisten. Doch das Aufkommen der elektronischen musikalischen Synthese der Erfindung erlaubt es dem Musiker mehrere Geräte über eine einzige Schnittstelle zu synthetisieren. Sowie beispielsweise ein Keyboard mehrere synthetische Klängen von Instrumenten erzeugen kann.
Das Musical Instrument Digital Interface (MIDI) Protokoll-Standard ermöglicht das Kommunizieren zwischen elektronischer Instrumente und Software-Synthesizer untereinander. MIDI-Controller Hardware-Instrumenten sind Hardware Instrumente die Daten an ein MIDI-fähige Geräte übertragen.
Das angegebene elektronische Musikinstrument stellt ein MIDI-Controller-Touch-Interface dar, welches auf einem Instrument angebracht ist und One-Man Band Artists das Bedienen von mehreren Instrumenten ermöglicht. Der Formfaktor des Instruments im Design ist veraenderbar, so dass das elektronische Musikinstrument leicht an existierende traditionelle akustischen Instrumenten angebracht werden kann. (Beispiel Gitarre, Cajon, Sitar)
Der Vorteil des Pads besteht darin, dass es wahlweise an verschiedene Instrumente angebracht werden kann. Die unterschiedlichsten Effekte können damit einfach und effektiv erzeugt werden.
Ein besonderer Effekt ist dabei, die Möglichkeit der Vermischung von elektronischen und akustischen Soundeffekten. Als akustische Soundeffekte im Sinne der Erfindung sind Percussionelemente, wie sie beispielsweise durch Klopfen auf den Korpus eines Akustikinstruments, beispielsweise einer akustischen Gitarre, hervorgerufen werden können, bezeichnet.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figuren stellen ein Ausführungsbeispiel des Designs auf der Oberfläche zusammen mit den Referenzposition der Drucksensoren.
1 zeigt die veränderbare Form der angegebenen Schnittstelle, um zu einer oberen Oberfläche einer typischen Akustikgitarre befestigt zu werden;
2a zeigt eine spezielle Anordnung (Platzierung) aus runden Berührungssensoren, Schiebereglern (Sensoren), Tasten und LEDs über die angegebene Schnittstelle;
2b bis 2e zeigen spezielle Anordnungen (Platzierungen) der Erfindung,
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der verschiedenen Schichten, die das Inteface bilden;
4 zeigt das Schaltbild der verschiedenen Elemente, die die angebene Schnittstelle und deren Verbindungen zu einer Mikrosteuereinheit bilden, welche als MIDI-Controller konfiguriert ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung der 1 bis 4 der Musikinstrumentenanordnung nimmt in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der Ansprüche hiermit abzuweichen.
Die vorliegende Erfindung ist eine improvisierte Anordnung eines elektronischen Musikinstrument, bestehend aus einer dünnen Sensorsubstrat-Schnittstelle, die mit einer Klebefolie auf einem vorhandenen traditionellen Saitenmusikinstrument wie einer Gitarre zu befestigen ist. Das Berührungsschnittstelle-Substrat ist mit einer Vielzahl von Berührungssensoren, gedruckten druckempfindliche Sensoren, (resistive oder kapazitive) eingebettet. Diese Sensoren können auch piezoelektrisch sein. Wenn diese Sensoren an der Schnittstelle betätigt werden, werden elektrische Signale, die durch eine geeignete Schaltung erzeugt sind, gesendet. Diese Signale werden dann durch eine Mikrocontrollereinheit (MCU) ausgelesen und zu MIDI-Daten umgewandelt. Diese MIDI-Daten werden mit einem MIDI-fähigen Gerät wie ein Hardware- oder ein Software-Musiksynthesizer verbunden. Die Interface-Sensoren sind mit Percussion Pads oder Synthesizer-Tasten oder jede Art von synthetisierbaren Sounds belegbar.
Das PAD hat mehrere berührungsempfindlichen Schieberegler-Sensoren, die gemappt (virtuell verbunden) werden können, um eine Vielzahl von Sound-Effekte wie Delay, Reverb, Tempo und Volumenangabe zu regeln. Es hat auch Drucktaster und Schalter, um zwischen verschiedenen Kanälen oder Instrumente oder Steuerfunktionen über MIDI umzuschalten bzw zu steuern. Es sind LED-Anzeigen am Interface, um eine visuelle Rückmeldung über den Zustand der Tasten und deren Kombination zu geben. Der Controller kann zusätzlich wireless MIDI-Daten an den Synthesizer senden. Die dünne Oberflächengestaltung stört dabei nicht den normalen Betrieb des Gerätes. Das Pad ist möglichst dünn gefertigt. Dies hat den Vorteil, dass das Pad beim Bedienen des Instruments nicht stört und dass, handelt es sich um ein akustisches Instrument, beim perkussiven Anschlagen, der Klangkörper des Musikinstruments noch zu hören ist. Daher sind hierbei für das perkussive Spielen relevante Stellen am Instrumentenkorpus frei gehalten.
Interface Konstruktionsebenen
Die Konstruktion des Interfaces besteht aus mehreren Schichten, die sandwichartig angeordnet sind, um eine möglichst dünne Form zu bilden. Die unterste Schicht bildet einen Klebstoff. Die Haftung kann auch durch ein Suction Cup Tape erreicht werden. Die obige Schicht beinhaltet Elemente mit gedruckten resistiven Sensoren, unter Verwendung von Widerstandstinte. Diese Schicht beinhaltet auch montierte taktile Druckschalter und LED-Anzeigen. Es gibt ein Abstandselement, um einen Luftspalt zu bilden, das verdrängt wird, wenn der Sensor betätigt wird. Darüber gibt es eine zweite Schicht von gedruckter Widerstandstinte. Drückt man auf diese Schicht berührt sich diese mit der unteren Schicht zusammen mit den Widerstandssensoren und Schiebern. Diese Touch-Sensoren können mit kapazitiven Sensoren erfolgen. Die oberste Schicht ist die graphische Schicht, welche graphische Bezeichnungen sowie fühlbare Prägungen, um verschiedene Elemente des Pads beim Spielen differenziert wahrnehmen zu können, aufweist. Alle diese Schichten haben einen Haftabstandshalter, die zwischen den Schichten die Bindung ermöglicht und um somit eine kompakte dünne Hülle zu bilden. Die Sensoren können mit einem Epoxidmaterial, weichen Druckpunkt (oder Silikon) abgedeckt werden. Die Schichten können flexible Polyestermaterial sein. Die unterste elektrische Schicht kann FR4 PCB (Printed Circuit Board) Material sein.
Diese Sensoren sind empfindlich je nach Höhe des Drucks, mit dem Finger, Daumen oder der Handfläche. Je nach angewendeten Druck oder Schlag wird eine proportionale elektrische Spannung erzeugt / umgewandelt. Diese Informationen/Signale entstehen aus der Geschwindigkeit des Schlages, und werden als MIDI-Daten entsprechend berechnet. Die Schieber sind als variable Potentiometer zu sehen, welche je nach Position des Druckes durch einen Finger unterschiedliche Daten senden. Diese Regler sind als lineare (Streifensensor) oder rotatorische Sensoren angebracht. Die Schalttasten werden als An- und Aus-Taster benutzt. Die LEDs sind programmierbar, um den Zustand des Interface anzuzeigen.
Elektronische MIDI Controller
Eine Mikro-Controller-Einheit mit mehreren Ein- und Ausgangspins ist verbunden mit den Sensoren über das benannte Interface(Pad). Falls es mehr Sensoren als Pins gibt, können Multiplexer zwischen Sensoren und Mikrocontroller eingesetzt werden.
Die Betätigung der Sensoren, das heißt Höhe (Wert) des Drucks auf den Sensor oder die Positionierung des Fingers beim Schiebesensor (linear oder rotatorisch) wird in eine analoge Spannung umgewandelt, die beim Eingang des Mikrocontrollers ankommt. Der Zustand der Schalter wird digital gelesen, und die LEDs werden digital durch den Mikro-Controller gesteuert (AN / AUS-Steuerung oder Intensitätssteuerung).
Der Mikrocontroller liest ständig den Zustand aller Eingänge. Basierend auf der Sequenz von den gedrückten Tasten, definiert der Mikrokontroller eine Konfiguration zusätzlich zu der Startanfangskonfiguration. Basierend auf der aktuellen Konfiguration berechnet der Mikrocontroller die MIDI-Daten gemäß eines programmierten Algorithmus, wenn ein Sensor betätigt wird.
Kommunikation
Der Mikrocontroller kommuniziert mit einem MIDI-fähigen Gerät wie zum Beispiel einem Computer, entweder über DIN MIDI-Kabel, USB-Kabel oder über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle auf dem Controller und einem drahtlosen Empfänger welches mit dem MIDI-fähigen Gerät verbunden ist.
Erweiterungen
In der Weiterbildung der Erfindung koennen die MIDI-Signale welche durch Betätigung von Sensoren erzeugt werden, auch dazu verwendet werden, um gleichzeitig mehrere Geräte, wie Lichter, visuelle oder Motoren für eine bestimmte Bewegung im 3-dimensionalen Raum zu steuern. Das externe Gerät kann auch ein Smartphone sein, mit einer MIDI-Synthesizer-Anwendung (App) auf dem Handy/Smartphone/Tablet.
Die Signalverarbeitung ist nicht nur auf Midi beschränkt. Alle elektronischen Signale können in jegliche Daten umgewandelt werden. Zum Beispiel DMX, analoge Klaenge, Midi, Video und Pure Data. Bei dem Beispiel der Lichtsteuerung würde eine Datenumwandlung zu DMX gemacht werden.
Streifensensoren sind für Volumen, Panorama Effekte, und weitere Modifizierungsmöglichkeiten bzgl. Gitarrensaiten, Midi PickUp (oder normaler Pick Up) Sounderzeugungen, Drucksensoren (Drums und Percussion) oder andere Geräte/ Instrumente gedacht.
Bei einer weiteren aufbauenden Idee ist ein MidiPickUp oder Split Pick Up (nur ueber die ersten beiden Saiten) oder normaler Pick Up an geeigneter Stelle im PAD eingearbeitet, so dass bei Saiteninstrumenten der Pick Up unter den Saiten angebracht ist. Bei der Wahl eines Midi Pick Ups ist ausserdem das Senden von Mididaten ermöglicht. Jegliche Signale eines gewaehlten Pick Ups (analog oder digital) werden mit dem Mikro Controller des ACPADs verbunden und verarbeitet um Midisignale an eine Recheneinheit drahtlos oder mit Kabeln zu senden. Bei Tasten oder Schlaginstrumenten werden anstelle von Midipickups Piezos oder Drucksensoren (FSR) verwendet. Durch die Funktionen der Tasten des Pads kann man somit verschiedene Sounds für die Saiten wählen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein Display eingebracht, welches die betätigten Funktionen und den momentanen Spielmodus anzeigt.
In einer weiteren Variante ist ein XY-Pad, (z.B. Kaoss Pad von Korg) in das erfindungsgemäße Pad einbezogen.
In einer anderen Ausführungsform sind alle elektronischen Bauteile in eine Gitarre eingearbeitet. Hierbei handelt es sich nicht mehr um ein Pad, sondern jedes einzelne Element ist direkt in die Gitarre verarbeit, ebenso der Midi Pick Up, Display etc.
In einer weiteren Variante befindet sich die Recheneinheit und Klangerzeugung (Lautsprecher) auf dem Pad.

In einer weiteren Variante ist der Midipick direkt in das PAD eingebaut. Der Midipickup nimmt jede Saite einzeln ab. Die Frequenzen der schwingenden Saiten koennen elektronisch, magnetisch oder per Piezos abgenommen werden. Die Signale werden per Recheneinheit in digitale Signale verarbeitet. Vorzugsweise werden hierbei Midisignale oder os x-Signale" erzeugt. In diesem Pad ist auch die Batterie und der Chip integriert.

Percussion Pads	8 / 10	Velocity Sensitive Aftertouch Supported
Sliders	2
Buttons	16 – 5 Instrument Select – 5 Mode Select – 2 × 3 Looper Set OR – 6 Looper Set	With Indicator LEDs
Connectivity	USB (Mini-B Connector) Wireless (2.4 GHz) – TBD	For PC Interface
Power Supply	USB Bus Power Battery (TBD)
Current Consumption	300 mA or less (TBD)
Battery (TBD)	3.7 V, 1000mAh Lithium-Polymer, Rechargeable*	Charge through PC-USB Cable only Do not recharge through Wall Plug USB Cable
MIDI	Out
Accessories	USB Cable Owner’s Manual (TBD)
Dimensions (Width × Height × Thickness)	355 mm × 311 mm × 2mm
Weight	< 200 grams (TBD)
Adhesive	TBD

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010011484 A1 [0002]
US 8618405 [0005]
US 4489302 [0005]

Claims

Ein Sensorpolster (Pad), das auf traditionellen Musikinstrumenten angebracht werden kann, mit: mindestens einer Folie der elektrischen Leitungen und Komponenten mindestens einer Folie der gedruckten Sensoren mindestens einen drucksensiblen/berührungsempfindlichen Widerstand mindestens einen berührungsempfindlicher Schieberegler mindestens einen Druckknopf mindestens einer LED-Anzeige mindestens einer Batterie konfiguriert um eine Stromversorgungsspannung zu liefern mindestens einer konfigurierten Mikrocontroller-Einheit, um die Betätigung der Signale zu erfassen und um die MIDI-Daten zu erzeugen, um mindestens an ein externes MIDI-fähigen Gerät zu senden.
Verfahren zur Herstellung des Pads nach Anspruch 1.
Ein Pad nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Mikrosteuereinheit so konfiguriert ist, um zumindest an ein externes MIDI-fähiges Gerät zu kommunizieren.
Ein Pad nach Anspruch 1, wobei das externe MIDI-fähige Gerät zumindest mit einem Computer konfiguriert ist mit mindestens einer Musiksynthesizer-Software.
Ein Pad nach Anspruch 4, wobei mindestens eine Mikrosteuereinheit konfiguriert ist, um mit dem externen Gerät über eine verkabelte MIDI-Schnittstelle zu kommunizieren.
Ein Pad nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Mikrosteuereinheit ist konfiguriert, um mit dem externen Gerät über die verkabelte USB-Schnittstelle zu kommunizieren.
Ein Pad nach Anspruch 4, wobei mindestens eine Mikrosteuereinheit konfiguriert ist, um mit dem externen Gerät über eine drahtlose Schnittstelle zu kommunizieren.
Ein Pad nach Anspruch 1, weiter umfassend mit wenigstens einen kapazitiven Sensor.
Ein Pad nach Anspruch 1, weiter umfassend mit mindestens einer Radiofrequenz (RF) Einheit konfiguriert, um mit mindestens einem externen elektronischen Gerät unter Verwendung von wenigstens einem drahtlosen Kommunikationsprotokoll zu kommunizieren.
Ein Pad nach Anspruch 1, mit zusätzlichem einem elektromagnetischen Abnahmeelement (unter einer Gitarrensaite).