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Die Erfindung betrifft ein System mit einem Musikinstrument und einem Rechenvorrichtung sowie ein Verfahren zur Koordination eines Musikinstruments und einer Rechenvorrichtung.
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Bei computergestutzten Verfahren zum Erlernen eines Musikinstrumentes wird es von Schülern als problematisch empfunden, die Handhabung des Instrumentes zu unterbrechen, um beispielsweise einen Computer mit Lernsoftware zu steuern. Hierzu müssen sie die Hand von dem Instrument nehmen und physisch die Eingabeeinheit des genutzten Computers bedienen, zum Beispiel dessen Tastatur, Touchpad, Maus oder Touchscreen. Abgesehen von der unpraktischen Handhabung, wird durch die Bedienung des Computers die Aufmerksamkeit von dem Instrument genommen und damit der Lernerfolg negativ beeinflusst.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Bedienung eines Musikinstrumentes und einer Rechenvorrichtung zu vereinheitlichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst mit einem System gemäß Anspruch 1 beziehungsweise einem Verfahren nach Anspruch 8.
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Das erfindungsgemäße System umfasst ein Musikinstrument zur Erzeugung von Klängen und eine Rechenvorrichtung, wobei das Musikinstrument mehrere Betätigungselemente zur Erzeugung der Klänge aufweist. Mindestens einem Betätigungselement ist ein Steuerbefehl für eine Steuerfunktion der Rechenvorrichtung zugeordnet, wobei die Rechenvorrichtung ein Mikrofon und ein Modul zur Audioerkennung aufweist und wobei die Rechenvorrichtung eingerichtet ist, mittels des Mikrofons Klänge des Musikinstruments zu empfangen, mittels des Moduls zur Audioerkennung einen Steuerbefehl zu detektieren und eine entsprechende Steuerfunktion zu aktivieren.
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Der Steuerbefehl ist einem oder mehreren Betätigungselementen beziehungsweise dem oder den dadurch erzeugten Klängen zugeordnet.
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Das erfindungsgemäße System hat den Vorteil, dass die Koordination beziehungsweise Kooperation der beiden Geräte (Musikinstrument und Rechenvorrichtung) über einen akustischen Weg oder eine akustische Schnittstelle erfolgt, eine Verkabelung ist somit nicht notwendig. Der Begriff der Koordination umfasst neben der Bedienung oder Bedienbarkeit auch die Wahl der Kommunikationsschnittstelle, hier der akustischen Schnittstelle. Es werden bereits vorhandene Betätigungselemente des Musikinstruments, wie zum Beispiel Tasten oder Saiten, oder eine Kombination davon verwendet, so dass die Erfindung für den Benutzer einfach zu implementieren ist. Der Steuerbefehl kann direkt auf die eigenständige Rechenvorrichtung, zum Beispiel einen Computer, gerichtet sein oder auf ein Modul, eine Software, eine App oder dergleichen.
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Ein Klang kann einen monophonen oder polyphonen Klang und/oder eine Tonfolge umfassen. Das Modul zur Audioerkennung, das auf Hardware und/oder Software basiert, ist eingerichtet, die zuvor beschriebenen Tonvarianten zu verarbeiten beziehungsweise zu erkennen. Dies hat den Vorteil großer Flexibilität hinsichtlich der Auswahl der unterstützten Instrumente und bei der Bedienung.
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Das Instrument kann ein Tasteninstrument, insbesondere ein Klavier oder Keyboard, ein Blasinstrument, ein Streichinstrument, insbesondere eine Geige, oder ein Zupfinstrument, insbesondere eine Gitarre, sein. Es werden alle Musikinstrumente, auch Schlaginstrumente unterstützt. Da der akustische Übertragungsweg zwischen dem Musikinstrument und der Rechenvorrichtung verwendet wird, können neben elektronischen auch mechanische Musikinstrumente verwendet werden.
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Die Rechenvorrichtung kann einen Bildschirm aufweisen und die Rechenvorrichtung kann eingerichtet sein in Reaktion auf einen detektierten Steuerbefehl die Steuerfunktion und/oder ein Ergebnis der Steuerfunktion auf dem Bildschirm auszugeben. Dies ermöglicht ein interaktives Feedback für den Benutzer des Musikinstruments, was die Akzeptanz und den Bedienkomfort erhöht.
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Auf dem Bildschirm kann mindestens ein virtuelles Bedienelement dargestellt sein, welches mit dem Betätigungselement beziehungsweise dem Ton des Musikinstruments korrespondiert, dem ein Steuerbefehl zugeordnet ist. Das virtuelle Bedienelement kann zum Beispiel eine graphische Darstellung des Betätigungselements des Musikinstruments wie eine Klaviertaste und/oder ein Symbol der Steuerfunktion, wie zum Beispiel Weiter, Stopp oder Pause, umfassen.
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Die Rechenvorrichtung kann ein Lernmodul für das Musikinstrument umfassen, wobei der Steuerbefehl das Lernmodul steuert. Das Lernmodul basiert auf Hardware und/oder Software und unterstützt den Bediener des Musikinstruments bei der Erlernung des Spielens des Musikinstruments. Das Lernmodul kann alle Fähigkeiten vermitteln, die zum autonomen Spielen eines Musikinstruments notwendig sind. Dies kann beispielsweise das Spielen eines bestimmten Musikstückes, das Notenlesen, das Rhythmusgefühl, die Gehörbildung oder die Vermittlung von Musiktheorie umfassen. Über die definierten Töne beziehungsweise die Betätigungselemente des Musikinstruments kann der Bediener nun Funktionen oder Befehle des Lernmoduls steuern, wie zum Beispiel Weiter, Wiederholen usw.
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Die Rechenvorrichtung kann ein autonomer Computer wie zum Beispiel ein Personal Computer, Tablet, Laptop, Smartphone oder ähnliches oder ein über das Internet kommunizierendes verteiltes System sein. Im Falles eines verteilten Systems umfasst dieses einen lokalen Computer, auf dem Software, Programmmodule, Apps und dergleichen installiert und/oder ausgeführt werden können (Client) sowie einen zentralen Computer (Server), auf den bestimmte Funktionen der Rechenvorrichtung ausgelagert werden können. Derartige Rechenvorrichtungen sind weit verbreitet und erlauben somit eine gute Verbreitung der Erfindung.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Koordination eines Musikinstruments zur Erzeugung von Klängen und einer Rechenvorrichtung, wobei das Musikinstrument mehrere Betätigungselemente zur Erzeugung der Klänge aufweist und wobei die Rechenvorrichtung ein Mikrofon und ein Modul zur Audioerkennung aufweist, umfasst die Schritte:
- – Zuordnen mindestens eines Betätigungselementes zu einem Steuerbefehl für eine Steuerfunktion der Rechenvorrichtung;
- – Empfangen von Klängen des Musikinstruments durch die Rechenvorrichtung auf akustischem Weg;
- – Detektieren eines Steuerbefehls aus den empfangenen Klängen; und
- – Aktivieren einer dem detektierten Steuerbefehl entsprechenden Steuerfunktion der Rechenvorrichtung.
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Es gelten die gleichen Vorteile und Modifikationen wie zuvor beschrieben. Auf akustischem Weg bedeutet in diesem Kontext, dass von dem Musikinstrument erzeugte monophone oder polyphone Töne oder Klänge oder Tonfolgen von der Rechenvorrichtung, insbesondere einem Mikrofon, empfangen und dort verarbeitet werden. Es ist demnach eine kabellose Übertragung zwischen den beiden Komponenten vorgesehen.
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In Abhängigkeit von dem detektierten Steuerbefehl können an der Rechenvorrichtung optische Informationen für den Benutzer des Musikinstruments dargestellt werden. Dies erlaubt ein Feedback oder eine Interaktion. Die optischen Informationen können zum Beispiel Abbilder, auch in stilisierter Form, der zugeordneten Betätigungselemente oder virtuelle, das heißt auf einem Bildschirm der Rechenvorrichtung dargestellte, Bedienelemente sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung des Systems; und
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2 eine beispielhafte Bildschirmdarstellung der Rechenvorrichtung.
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1 zeigt ein System 1 bestehend aus beziehungsweise mit einem Musikinstrument 2 und einer Rechenvorrichtung 3. Die beiden Komponenten oder Bestandteile 2 und 3 sind nicht mit einem Kabel, einer Leitung oder dergleichen verbunden. Das Musikinstrument 2 ist zum Beispiel ein Klavier, eine Geige, eine Gitarre oder ähnliches. Das Musikinstrument 2 kann rein mechanisch oder elektronisch sein.
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Das Musikinstrument 2 hat mehrere Betätigungselemente 4, von denen hier einige beispielhaft als Tasten einer Klaviatur dargestellt sind. Bei Betätigung eines oder mehrerer Betätigungselemente 4 werden Klänge erzeugt. Es wird mindestens einem Betätigungselement 5 ein Steuerbefehl für eine Steuerfunktion der Rechenvorrichtung 3 zugeordnet. Dieser Steuerbefehl korrespondiert mit genau einem Betätigungselement – zum Beispiel dem Betätigungselement 5, bei dessen Bestätigung die Steuerfunktion aktiviert wird oder mit mehreren Betätigungselementen, die zum Beispiel nebeneinander angeordnet sind oder zu einem Akkord gehören. Somit können einem Steuerbefehl ein oder mehrere monophone oder polyphone Klänge oder Töne und/oder eine Tonfolge zugeordnet sein.
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Die Rechenvorrichtung 3 empfängt nun den oder die Klänge, oder anders ausgedrückt das akustische Signal, über einen akustischen Weg oder Übertragungsweg 6. Dazu kann die Rechenvorrichtung 3 ein Mikrofon 7 umfassen. Somit enthält das System 1 eine akustische Übertragungsstrecke 6 zur Verbindung oder Kommunikation zwischen dem Musikinstrument 2 und der Rechenvorrichtung 3. Diese Verbindung ist unidirektional von dem Musikinstrument 2 zu der Rechenvorrichtung 3.
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Die Rechenvorrichtung 3 ist zum Beispiel ein Personal Computer. Dieser Begriff umfasst Rechner, auf denen Software, Programmmodule, Apps und dergleichen installiert und/oder ausgeführt werden können. Diese Computer können fest angeordnet sein wie ein klassischer PC oder mobil sein wie ein Laptop, Tablet, Smartphone oder ein über das Internet kommunizierendes verteiltes System mit Client und Server sein.
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In der Rechenvorrichtung 3 ist ein Modul zur Audioerkennung 8 vorhanden, das in Hardware und/oder Software aufgebaut ist. Beispielsweise ist das Modul zur Audioerkennung 8 als Softwareroutine in einem Prozessor der Rechenvorrichtung 3 als Teil einer App implementiert. Das Modul zur Audioerkennung 8 ist mit dem Ausgang des Mikrofons 7 verbunden, das die Klänge des Musikinstruments 2 in elektrische Signale wandelt. Alternativ kann zwischen dem Mikrofon 7 und dem Modul zur Audioerkennung 8 eine Signalverarbeitung zwischengeschaltet sein.
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Das Modul zur Audioerkennung 8 verarbeitet, analysiert und überwacht das Ausgangssignal des Mikrofons 7. Es ist in der Lage, Töne von monophonen und polyphonen Audiosignalen zu detektieren (polyphonic pitch detection). Somit werden aus den Klängen des Musikinstruments 2 und eventuellen Umgebungsgeräuschen ein oder mehrere monophone oder polyphone Töne und/oder eine Tonfolge extrahiert.
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Das Modul zur Audioerkennung 8 ist weiter eingerichtet, in einem zweiten Schritt zu überprüfen, ob das detektierte Tonsignal, das ein oder mehrere monophone oder polyphone Töne und/oder eine Tonfolge sein kann, mit einem Steuerbefehl korrespondiert. Dazu kann zum Beispiel ein Speicher oder eine Datenbank 9 in der Rechenvorrichtung 3 vorgesehen sein, in dem die monophonen oder polyphonen Töne und/oder Tonfolgen mit entsprechender Zuordnung zu den Steuerbefehlen abgelegt sind. Der Speicher 9 ist mit dem Modul zur Audioerkennung 8 verbunden oder in dieses integriert. Zum Beispiel über einen Vergleich des aktuell empfangenen beziehungsweise detektierten monophonen oder polyphonen Tons und/oder der Tonfolge mit dem gespeicherten monophonen oder polyphonen Ton und/oder der Tonfolge kann ein Steuerbefehl detektiert werden.
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Nach der Detektion des Steuerbefehls wird dieser von der Rechenvorrichtung 3 als Steuerfunktion ausgeführt. Beispielsweise kann die Steuerfunktion unbemerkt von dem Benutzer, zum Beispiel im Hintergrund ausgeführt werden. Andererseits kann die Steuerfunktion einen Output erzeugen, der auf einem Bildschirm oder Monitor 10 der Rechenvorrichtung 3 oder einem externen Monitor dargestellt wird.
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In 2 ist eine beispielhafte Bildschirmdarstellung gezeigt, die auf dem Monitor 10 der Rechenvorrichtung 3 ausgegeben oder dargestellt ist. In einem unteren Teil der Darstellung ist das Musikinstrument 2 schematisch nachgebildet. Es sind die Betätigungselemente des Musikinstruments 2 abgebildet, in diesem Beispiel die Klaviatur mit den einzelnen Tasten 4a, die den Tasten 4 des Musikinstruments 2 entsprechen. Drei Tasten 5a sind als Steuertasten oder zugeordnete Betätigungselemente gekennzeichnet. Dazu sind jeweils virtuelle Betätigungselemente 11 auf dem Bildschirm 10 dargestellt. Die virtuellen Betätigungselemente 11 sind in unmittelbarer Nachbarschaft zu den Tasten 5a dargestellt. Zudem können die virtuellen Betätigungselemente 11 und die Tasten 5a zum Beispiel in bestimmten Farben hervorgehoben sein. Des Weiteren können die virtuellen Betätigungselemente 11 mit der jeweiligen Steuerfunktion, hier zum Beispiel Zurück, Weiter und Start beschriftet sein.
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Wenn nun der Benutzer die entsprechende Taste 5 auf dem Musikinstrument 2 betätigt, wird der entsprechende Ton detektiert und anschließend geprüft, ob diesem monophonen oder polyphonen Ton und/oder der Tonfolge ein Steuerbefehl zugeordnet ist. Dadurch wird der zugehörige Steuerbefehl von dem Modul zur Audioerkennung 8 detektiert. Anschließend wird die korrespondierende Steuerfunktion, hier zum Beispiel das Zurück-Springen zur letzten Lektion, ausgeführt.
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Das beschriebene System ist insbesondere für eine Lernsoftware geeignet. Dabei wird das zu erlernende Musikinstrument 2 über seine originäre Nutzung hinaus als Eingabeeinheit für die Rechenvorrichtung 2, zum Beispiel einen Computer, verwendet. Die Steuerung erfolgt nicht über eine elektronische Schnittstelle sondern über eine akustische Schnittstelle. Somit können auch klassische Musikinstrumente zur Steuerung der Rechenvorrichtung 2 eingesetzt werden. Die Lernsoftware kann zum Beispiel webbasiert sein, das heißt in einem Webbrowser ausgeführt werden. Die Lernsoftware kann auch als eigenständiges Programm zum Beispiel als App aufgebaut sein und entsprechend heruntergeladen und installiert werden
