[發明專利]IT數碼鋼琴

有效

• 申請號: 201210220086.X
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103177715A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 黃繼杰
• 申請（專利權）人: 黃繼杰
• 主分類號: G10H7/00
• 分類號: G10H7/00;G10H1/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明涉及到利用電子數字技術來仿真鋼琴，并通過信息技術來普及和推廣音樂教育的方法，屬于電子樂器和音樂教育領域。

背景技術

數碼鋼琴的技術基礎是利用電子數字技術來制作和合成樂聲。現在用得較多的生成音樂的方法有兩種：一種是(frequency?modulation，FM)合成法；一種是樂音樣本合成法，也稱為波形表(Wavetable)合成法。使用FM合成法來產生各種逼真的樂音是相當困難的，有些樂音幾乎不能產生，因而波形表合成法成為數碼鋼琴所用音源的主要方法。波形表合成法通過對真實樂器發出的聲音采樣，并以數字的形式記錄下來，從而可以生成各種音階的音符。

數碼鋼琴采用單片機來存儲波形表音源，同時根據按鍵信息到波形表中查找對應的音階，并輸出到功放設備。由于數碼鋼琴各廠家所用的單片機型號各異，即使使用了同一型號的單片機，由于軟件是固化在單片機的ROM存儲器中，因而也無法隨著技術的發展而對其軟件進行升級。這就造成了對現有數碼鋼琴產品很難進行維護和升級，阻礙了數碼鋼琴的普及。

另一方面，電子樂器生產廠商聯合推出了電子樂器數字接口(Musical?Instrument?Digital?Interface，MIDI)國際標準。MIDI提供了一種標準的和有效的方法，用來把演奏信息轉換成電子數據。MIDI數據流是單向異步的數據位流(bit?stream)，它通常由MIDI控制器(MIDI?controller)產生，如樂器鍵盤或者由MIDI音序器(MIDI?sequencer)產生。而MIDI數據流的接收設備通常是MIDI聲音發生器(MIDI?sound?generator)或者MIDI聲音模塊(MIDI?sound?module)。

從MIDI的上述概念來看，數碼鋼琴就是將MIDI鍵盤控制器和MIDI聲音模塊功能內置于單片機內，并由單片機實時處理的一種MIDI鍵盤。而現在的MIDI樂器還可將MIDI鍵盤控制器和MIDI聲音模塊功能分別置于不同的設備上，這通常包含了3種不同的MIDI連接器，分別用IN(輸入)、OUT(輸出)和THRU(穿越)來表示。MIDI鍵盤控制器就是采用OUT端口輸出流的，MIDI聲音模塊通過IN端口接收流。在一個MIDI設備上的MIDIIN連接器接收到的信息可通過MIDI?THRU連接器又輸出到另一個MIDI設備，并能以菊花鏈的方式連接多個MIDI設備，這樣就可組成一個更復雜的MIDI系統。這種組合傳送只用于音樂的合成，不包含任何指法等演奏時的信息，處理器不能利用視頻和網絡技術對演奏加以互動，而處于當今信息時代的練琴者需要這種互動。

MIDI音序器允許MIDI數據被捕獲、存儲、編輯、組合和重奏，現在已有許多打譜軟件可實現MIDI音序器的功能，如cakewalk公司出品的專業打譜軟件Overture，又如國內風雅軟件公司推出的作曲大師軟件等。它們以MIDI數據流為處理對象，傳輸或處理的是MIDI協議所定義的消息，但從教學目的看，還需要指法及演奏者的動作等信息，故需要引入更先進的信息技術來輔助和推廣鋼琴的教學。

發明內容

為了克服現有數碼鋼琴在維修和升級上的不足，以及MIDI協議缺少指法視頻等演奏信息的不足，本發明將數碼鋼琴處理器的功能進行拆分和擴展，將負責琴鍵掃描的功能精簡和固化到C51處理器芯片中，其它功能讓計算機來實現，這樣使維護變成了更換一塊廉價主板的工作，升級變成了在計算機上重新下載應用軟件PianoPQ的工作，PianoPQ還利用了多媒體和網絡等IT技術來達到交流演奏和指導練琴的目的，從而能更廣泛地推廣鋼琴及音樂教育。

本發明所要解決的技術問題在于如何將現有數碼鋼琴的處理任務轉到外部計算機上，同時如何利用計算機來完成對演奏中指法等視頻信息的處理。本發明采用下述的技術方案：

(1)將數碼鋼琴內單片機的功能減化并固定，使其不會隨產品的升級而變化。固定的功能被定義為：對鍵盤進行掃描，捕獲按鍵和抬鍵的動作信息；將按鍵和抬鍵的動作信息發給計算機；

(2)運行于計算機上的PianoPQ軟件在收到按鍵或抬鍵的動作信息后，生成MIDI消息發給MIDI聲音發生器；