CN102047319A - 一种数字乐器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种无弦数字吉他(1)，包括沿其琴颈(3)的触摸敏感传感器或按钮(2)的阵列、触摸显示屏(15)，该触摸敏感传感器或按钮(2)包括虚拟弦，该触摸显示屏(15)适于接收经由用户的手指或触针或拨片的用户输入，且还适于显示虚拟按钮(16)用于接收来自用户的设备设置输入。替代地，该虚拟按钮可以用实际按钮来代替。该无弦数字吉他特征还在于USB端口(8)和MIDI输出端口(9)以及可选的以太网端口。该无弦数字吉他可以通过以太网或USB或替代地经由专用的电源输入来供电。以太网和USB端口还可用于与USB存储器设备或个人计算机来通信以接收固件升级和载入个人设置。

Description

一种数字乐器
技术领域
本发明涉及数字乐器，更具体地，涉及一种数字吉他，其具有沿数字吉他的琴颈排列的触摸传感器阵列以及触摸显示屏，当启动该触摸显示屏时，其能够输出MIDI(或其他)指示，该指示能够被应用到通过触摸数字吉他的琴颈的触摸传感器生成的声音，或者应用到其他声音模块/合成器/接收器上的参数。
该数字乐器可以是MIDI控制器，或者另外作为控制输出声音的声音模块的MIDI控制器来操作。
背景技术
类似MIDI控制器的吉他是公知的。这些现有的吉他类MIDI控制器(此后称为“MIDI吉他”)被用于接收用户的输入，然后控制经由声音模块的声音的输出，声音模块包括合成器或者替代地是音频样本的汇集。已有的现有技术的MIDI吉他在其设计中采用弦。这些MIDI吉他中的电子部件根据在弦上检测的震动解析出音高信息，并且此后提供电子输出指令，该输出指令由声音模块解释，并且用于输出该乐器原来演奏的相应音调。
存在与现有技术的MIDI吉他相关的问题。具体而言，用于记录弦上的震动并且输出电子控制信号的拾音器和电路导致演奏和输出音调之间的延迟。还存在记录错误音调的问题(公知为“寄生(ghosting)”效应)，其也影响输出。
对于许多现有MIDI吉他，弦的使用意味着吉他不得不像普通吉他那样调音，并且易受各种原因(湿度的变化、意外的冲震)影响而走音。而且，这些MIDI吉他还易于断弦。
同样，事实上MIDI吉他是能够施加多种效果的控制器，但由于用户接口布局的限制，现有技术MIDI吉他通常不能施加所有的效果，通过与声音模块配对是可能施加所有这些效果的。因此，现有技术MIDI吉他通常需要提供那些替代的输入装置的“附加器”或其他相关设备，例如通过附加的足部控制器的使用。
替代地，可以将额外的旋钮、滑块和/或条引入到MIDI吉他的主体部分来提供额外的输入，但这些数量相对少，并且不能为用户提供可使用MIDI接口实现的全套效果。
而且，因为这些附加器与吉他的原来设计相冲突，所以通常使用附加器从美观角度来说令吉他演奏者不快，而且，由于控制的位置和方向的缘故，甚至会妨碍演奏的舒适度。
发明内容
根据本发明，提供了一种无弦的数字乐器，包括：
输入装置，适于接收：
(i)用户手指(或诸如触针的其他输入类型)，并且生成指示手指(或触针)的位置的电信号，其中该电信号能够被处理；
(ii)用户所期望的设置；
显示器，用于指示数字乐器的该设置；和
微控制器，适于接收表示用户的一个或多个手指的位置的电信号和所输入的设置，并且生成电输出信号作为结果；
输出装置，用于将电输出信号输出到声音模块或计算机。
优选地，该输出装置是数字乐器的MIDI输出模块和相关端口。
优选地，用于接收用户所期望的设置的输入装置是按钮。
优选地，用于获得位置信息的输入装置包括用于获得用户的每只手的位置的分开的输入装置。更优选地，用于获得一只手的位置信息的输入装置包括位于该数字乐器的琴颈上的触摸启动开关的阵列，而且，用于另一只手的输入装置包括单个的触摸传感器垫。优选地，该单个的触摸传感器垫适于提供至少在x和y轴上的位置信息。
更优选地，该单个的触摸传感器垫适于提供在x、y和z轴的位置信息，其中由于单个的触摸传感器垫测量给出所使用的压力的指示的触摸深度、压力或表面面积，所以z轴是指深度、压力或表面面积。
优选地，触摸启动开关的阵列是可以被用户的手指按压的按钮的阵列。
优选地，按钮的阵列能够确定启动按钮的压力，且能够在触摸后并且持续进行压力监控。
进一步优选地，按钮的阵列适于使每个按钮可被点亮。
更优选地，大的触摸传感器垫是触摸显示屏，其兼做数字乐器的显示器和用于接收用户所期望的设置的输入装置。
优选地，触摸显示屏适于由手指或诸如传统吉他拨片的任意其他触针来启动。
在本发明的优选实施例中，该数字乐器还具有电子输入接口，用于将其连接到诸如个人计算机的外部信息处理单元。
优选地，将该数字乐器连接到外部信息处理单元的装置是经由USB连接，但也可以是MIDI连接、串行连接、火线连接、蓝牙或Wi-Fi连接或经由有线或者无线传送数字信息的任意其它装置。
优选地，该数字乐器适于经由USB端口接收对微控制器的软件的更新和预配制的设置。
优选地，该微控制器适于接收被解释以通过点亮期望的按钮来指导用户触摸按钮阵列的哪个按钮以获得一定声音或旋律的数据。
附图说明
为了使本发明易于理解并且能实际应用，现在将参考附图，其中：
图1是根据本发明一个方面的数字吉他的透视图；
图2是根据本发明另一方面的数字吉他的透视图；
图3是根据本发明一个方面的数字乐器的各个部件示意图；
图4是根据本发明一个方面的用于将数字乐器与MIDI电源箱和MIDI声音模块相连接的电路的示意图。
具体实施方式
图1中所示出的是根据本发明的实施例构造的数字吉他1，其特征在于分开的触摸传感器和显示屏。
图1描述了多个触摸启动开关，在该实施例中是以阵列排列在吉他1的琴颈3上的按钮2。替代地，数字吉他的琴颈3在其面部可以具有适于记录用户的手在多个位置处的位置的单个触摸传感器垫，或者适于获得相同结果的单个触摸传感器阵列。
在图1描述的本发明实施例中，按钮2包括形成在PCB上的电极，当电极的两侧用诸如重叠的硅键盘的另一种导电材料形成桥接时，电流通过该电极。在硅键盘的每个按钮下，存在导电墨水或者导电小球，当把导电墨水或者导电小球按到电极上时，导致电路闭合，其由数字吉他1的微控制器来记录。在硅键盘的每个按钮上，存在键帽，其为每个按钮提供硬的表面。
按钮2适于除了持续感应开关是否经由原来的触摸而打开外，还持续感应在触摸之后的压力。可以将光(未示出)集成到按钮2或者与按钮2相集成，以使得当用户按压时各个按钮点亮。触摸传感器也可以点亮，以根据从外部信息处理单元接收的数据来指示用户接下来要触摸哪个触摸传感器。
每一行按钮2(表示虚拟弦)可以配置有自己的调音，意味着任意吉他调音可以即刻在该乐器上再现。吉他可设置成将所有的虚拟弦输出到相同的MIDI通道，或者每个虚拟弦输出到单独的MIDI通道，允许用不同行的按钮2(虚拟弦)来控制多个乐器。而且用户能够选择反转x或者y轴(使得最高点成为最低点并且最低点变为最高点)。图1进一步描绘了与设置按钮6紧密相关的触摸垫5，以及显示屏7。数字吉他1的用户首先使用设置按钮6来确定数字吉他的合适设置，该设置之后通过按钮自身内的内置LED指示器(未示出)或者通过显示屏7来显示。
关于数字吉他1的状态和设置的指令包括但不限于：
—为不同的琴颈按钮分配不同的音符，或者为不同的按钮行分配不同的音乐调音；
—指定触摸和显示传感器的x轴是控制音符的音高还是某个其它控制。这可以通过使用按钮来指定与x轴关联的MIDI控制变化号(control change numbers)，其中MIDI控制变化号对应于接收器/声音模块/合成器上的特定效果或者类似物；
—是否需要启动触摸传感器来输出音符数据。
设置按钮6包括按钮A，其在“TAP”模式的开和关之间转换。TAP模式确定是否必须按压触摸传感器以输出音符数据，或者是否一按压按钮就启动音符，类似于键盘那样。设置按钮6还包括按钮B，其转换“STRUM”模式。STRUM模式确定用户是否必须简单地触摸屏幕以输出任意按下的音符，或者用户是否必须实际滑动他/她的手指以输出按下的音符。设置按钮6还包括按钮C，其在各种效果(包括MIDI控制变化号)间循环，以确定触摸传感器的x轴控制哪种效果。设置按钮6还包括按钮D，其作用与按钮C相同，只是用于触摸传感器的y轴。
和提供单轴感应的现有技术midi吉他不同，x-y触摸传感器的使用允许同时控制两个参数，以用单个输入实现更好的控制。大尺寸的触摸垫5和诸如小操纵杆的替代性2轴输入方法相比，令人惊讶地更符合人机工程学、更直观地并且更富有美感。
在本发明的替代实施例中，如图2中所描绘的，触摸传感器垫和显示屏被集成为集成的触摸显示屏15。在本发明的该实施例中，用户经由触摸显示屏15来录入并且查看录入的设置，该触摸显示屏15提供了所显示的用户界面和用于向数字吉他输入指令的装置。
触摸显示屏15图形用户界面特征在于虚拟控制，诸如虚拟按钮16，其控制数字吉他1的一些方面或者提供输入以访问系统设置。替代地，包括旋钮和滑块的物理控制可以被集成到吉他的主体部分，用于控制数字吉他的某一经常使用的效果和设置。
在本发明的一个实施例中，触摸显示屏是感应2轴(x和y)或者3轴(x、y和z)的位置的方形或者矩形垫。这样的设备可以是但不限于电阻性、电容性、红外或者表面声波触摸屏。替代的，其可以集成光学传感器技术，诸如，Tactex的Kinotex，或者利用触摸传感器，其利用诸如丙烯酸树脂的材料的受阻全内反射性质。优选地，触摸显示设备测量绝对位置，虽然也可以获得相对位置，但是对于此申请其是不太适当的。
触摸显示屏尤其是其传感器方面也负责启动输出。但是，在这种情况中，它的功能与先前关于触摸垫5所描述的相同。
图1和图2的数字吉他特征也在于USB端口8和MIDI输出端口9。在输出OSC数据的实施例中，还可包括附加的以太网端口(未示出)。用户可以经由电源开关10来打开和关闭数字吉他，并且可以通过将MIDI标准未使用的两个引脚用作充电和接地连接来通过USB或者MIDI电缆或者经由USB来充电。通过使用电源箱50为这些引脚馈电，电源箱50如图4中所描绘的连接在数字乐器45和声音模块55之间。
参考图3，微控制器30包括中央处理器32、易失存储装置34和非易失存储装置36以及诠释传感器输出并且将信号转换为数据流形式的合适的输出信号所需的部件。微处理器30从琴颈电子件33、触摸传感器电子件37、设置按钮电极43接收输入，而且，如果连接的话，则还从诸如PC的外部信息处理单元44接收输入。微控制器30输出信息状态数据46，以及输出在LCD显示器47上显示的和可选择地在LED阵列31上显示的信息。
琴颈电子件33包括用于从按钮2接收电子信号的电极39和移位寄存器38，以及用于点亮琴颈3上的按钮2的LED阵列31和移位寄存器35。触摸垫电子件37包括触摸传感器42，并且通过它到触摸传感器控制器41，用于接收关于用户在触摸传感器42上进行的任意触摸的位置的信息。
微控制器30经由串行或USB接口(未示出)连接到外部信息处理单元44，该接口可被用于上载固件更新和用于配置数字吉他1的设置的文件。在替代实施例中，微控制器30适于经由USB端口(或其它类似电子接口)连接到本地存储模块，例如USB存储棒或iPod设备，用于接收固件更新，或者用户个人可能方便地进行的个性化设置。
微处理器30还适于提供数字输出，用于连接到MIDI SOCKET(或者根据输出所需的协议的以太网端口)，因此MIDI接口被用于将数字吉他1连接到声音模块。
微处理器30适于经由MIDI和/或以太网接口输出符合MIDI和OSC协议的信号。微处理器执行的主要的处理包括将从琴颈按钮2接收的所有数据读入RAM，将触摸传感器5或者触摸显示屏15的信息读入RAM，和基于设备的当前配置确定如何解释该输入并随后处理该输入，提供输出。
作为MIDI控制器，数字吉他1能够连接到各种标准的MIDI装置，包括用于各种目的的个人计算机。
在本发明的一个实施例中，数字吉他能够连接到计算机，并且信息上载到该设备，其导致一序列按钮2点亮，用户必须遵循该顺序并且按压这些按钮以演奏音乐片段。
本领域的普通技术人员可以理解，可以对设计和构造的细节进行各种修改，而不脱离本发明的精神和范围。具体地，尽管图3提供的电路表示了实现根据本发明的装置的一种方式，但本领域的普通技术人员可以理解在本发明的范围内还存在连接电子部件的许多其它方式。在一个实施例中，载入数字吉他的存储器的软件基于linux或者适于在嵌入在数字吉他的存储器中的linux操作系统上运行。本领域的普通技术人员可以理解，存在有效驱动设备的其它软件解决方案，并且也在本发明的范围内。

Claims (23)

1.一种无弦数字吉他，包括：
输入装置，适于接收：
(i)用户手指(或诸如触针的其他输入类型)，并且生成指示手指(或触针)相对于至少x和y轴的位置的电信号，其中该电信号能够被处理；
(ii)用户所期望的设置；
显示器，用于指示数字乐器的该设置；和
微控制器，适于接收表示用户的一个或多个手指的位置的电信号和所输入的设置，并且生成电输出信号作为结果。
2.根据权利要求1所述的无弦数字吉他，其中输出装置适于将电输出信号输出到声音模块或计算机。
3.根据权利要求2所述的无弦数字吉他，其中输出装置包括数字乐器的MIDI输出模块和相关端口。
4.根据权利要求3所述的无弦数字吉他，其中输入装置至少包括能够至少在其X和Y轴记录输入的触摸传感器垫。
5.根据权利要求4所述的无弦数字吉他，其中输入装置进一步包括按钮的阵列。
6.根据权利要求5所述的无弦数字吉他，其中按钮的阵列包括吉他的虚拟弦。
7.根据权利要求2所述的无弦数字吉他，其中用于获得位置信息的输入装置包括用于获得用户的每只手的位置的分开的输入装置。
8.根据权利要求7所述的无弦数字吉他，其中用于获得一只手的位置信息的输入装置包括位于该无弦数字吉他的琴颈的触摸启动开关的阵列，而且用于另一只手的输入装置包括单个的触摸传感器垫。
9.根据权利要求8所述的无弦数字吉他，其中该单个的触摸传感器垫适于提供至少在x和y轴上的位置信息。
10.根据权利要求9所述的无弦数字吉他，其中单个的触摸传感器适于提供在x、y和z轴的位置信息，其中由于单个的触摸传感器垫测量用于给出所使用的压力的指示的触摸深度，所以z轴指深度。
11.根据权利要求8所述的无弦数字吉他，其中触摸启动开关的阵列是可以被用户的手指按压的按钮的阵列。
12.根据权利要求11所述的无弦数字吉他，其中按钮的阵列能够确定启动按钮的压力，且能够在触摸后并且持续进行压力监测。
13.根据权利要求11所述的无弦数字吉他，其中按钮的阵列适于使每个按钮可被点亮。
14.根据权利要求8所述的无弦数字吉他，其中单个的触摸传感器垫是触摸显示屏，其兼做数字乐器的显示器和用于接收用户所期望的设置的输入装置。
15.根据权利要求14所述的无弦数字吉他，其中触摸显示屏适于由手指或诸如传统吉他拨片的任意其他触针来启动。
16.根据权利要求8所述的无弦数字吉他，其中该无弦数字吉他具有电子接口，用于将其连接到诸如个人计算机的外部信息处理单元。
17.根据权利要求16所述的无弦数字吉他，其中该电子接口选自下面数字接口列表：
-USB
-火线接口(Firewire)
-MIDI连接
-蓝牙
-WIFI
-以太网
-UWB
-和未来可能开发的用于与数字电子设备相连接并与之通信的任意类似接口。
18.根据权利要求17所述的无弦数字吉他，其中该电子接口是USB端口。
19.根据权利要求18所述的无弦数字吉他，其中USB端口适用于接收对微控制器的软件的更新和/或预配制的和/或个性化的设置。
20.根据权利要求19所述的无弦数字吉他，其中USB端口和无弦数字吉他适于与本地文件存储设备相配合，无弦数字吉他的用户的预配制的和/或个性化的设置和/或对微控制器的软件的更新存储在该本地文件存储设备上。
21.根据权利要求13所述的无弦数字吉他，其中其适于接收被解释为通过点亮期望的按钮来指导用户触摸按钮阵列的哪个按钮以获得一定声音或旋律的数据。
22.根据权利要求21所述的无弦数字吉他，其中提供电子接口接收该数据。
23.根据权利要求22所述的无弦数字吉他，其中该电子接口选自下面数字接口列表：
-USB
-火线接口
-MIDI连接
-蓝牙
-WIFI
-以太网
-UWB
-和未来可能开发的用于与数字电子设备相连接并与之通信的任意类似接口。
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