專利名稱：一種樂器導引裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明提供了一種樂器導引裝置。
有一類樂器，其中每一音高均由一個獨立的發(fā)聲元件(如鋼琴的一根弦)發(fā)出，其演奏過程就是按樂譜的要求，以一定的次序通過激勵控制機構依次激勵一個或數個發(fā)聲元件，使之發(fā)出不同的音高。這類樂器的成功演奏主要決定于旋律和節(jié)奏，對于初學者來講，保持節(jié)奏并不困難，而正確的旋律則要求初學者每次激勵都要激勵在正確的發(fā)聲元件上確是很難的。初學者對這種樂器的學習，通常先對基本技法(如按鍵的指法)進行大量的、長時間的、反復的練習，以期達到相當純熟，從而在演奏中不致發(fā)生錯誤的激勵，保持正確的旋律。然而這種單調的音階訓練不僅使初學者付出大量的時間和勞動，而且因確實枯燥乏味使許多初學者難于堅持。
本發(fā)明的目的是針對上述樂器之不足，提供了一種導引裝置，上述樂器加裝導引裝置后就可使這類樂器本身能對演奏者提供導引，即在每次激勵(如按鍵)之后，樂器能自動地以某種形式(如發(fā)光)按樂譜要求指示下一次該激勵的一個或數個發(fā)聲控制機構的正確位置，以使初學者能夠按樂譜要求正確地激勵每個發(fā)聲元件，保持正確的旋律。
本發(fā)明提供了一種樂器導引裝置，它由存貯器、輸入和指示單元以及控制切換電路組成，存貯器用來存放按樂譜編碼的數元組成的演奏數組，演奏時，在控制切換電路的控制下，存貯器處于讀出狀態(tài)，并按樂譜順次輸出哪些發(fā)聲元件該被激勵的信息(即數元)，使指示單元發(fā)出指示，以引導演奏者激勵指示單元指示的發(fā)聲元件。
下面對本發(fā)明進行詳細描述將演奏數組存入存貯器的過程稱為寫入過程，這個過程可以通過操縱樂器本身的激勵控制機構來完成，例如依樂譜按琴鍵，這個寫入過程不同于演奏，因其可不顧及節(jié)奏并能隨時刪改。寫入過程也可利用外部訊息載體來完成，例如可以予先進行樂曲的導引編碼，即將樂曲轉換成演奏數組，形成一種導引式電子樂譜，貯存在磁性卡片、穿孔紙帶、磁盤、磁帶等載體之內，然后通過相應的串行讀數裝置，轉貯于存貯器中。
完成寫入過程之后即可進行導引式的演奏，此時的存貯器在控制切換電路的控制下處于讀出狀態(tài)，并輸出演奏數組的第一個演奏數元，該數元使相應的指示單元發(fā)出哪些發(fā)聲元件應被激勵的指示信號(例如使琴鍵上的發(fā)光管發(fā)光)，演奏者就可依據這一指示信號激勵相應的發(fā)聲元件(按發(fā)光的琴鍵)。導引裝置可以感知發(fā)出信號的發(fā)聲元件已被激勵，立即指令存貯器輸出演奏數組的下一數元，使下一次該激勵的發(fā)聲元件的指示單元發(fā)出指示信息。演奏者經過節(jié)奏所需的適當延遲，再去激勵有指示信號的發(fā)聲元件，如此繼續(xù)進行下去，直至演奏數組的全部數元輸出完畢。完成存貯器的讀出過程，所貯存的樂曲也就正確無誤地演奏完畢。在整個過程中演奏者只需依次激勵有指示信號的發(fā)聲元件，這就實現了對演奏的導引。
本發(fā)明的優(yōu)點是1.利用帶有導引裝置的樂器，即使是初學者也能保正順利地演奏出正確悅耳的樂曲，而無需以大量基本功的訓練做為基礎，為缺乏基本訓練者提供了一種娛樂工具;2.帶有導引裝置的樂器作為一種訓練工具來訓練技法時，這種訓練是在順利地演奏各種樂曲的過程中完成的，靈活多樣，免除了枯燥乏味的、大量重復的音階練習，提高初學者興趣;3.利用帶有導引裝置的樂器進行教學，教師只需將所教樂曲輸入導引式樂器，進行示范，學生就能自行練習，節(jié)省教學時間。
本發(fā)明可廣泛用于鍵盤樂器如鋼琴、電子琴、風琴、管風琴、手風琴等;打擊樂器中的木琴、鋼片琴、定音鼓等;民族樂器中的編鐘、九云鑼及豎琴等。
實施例用于64鍵電子琴的導引裝置的結構和工作過程如下
附圖1是導引裝置的電路框圖，共分三個部分1.輸入和指示單元，它由開關Kn和發(fā)光元件Dn(n為1至64)組成，開關Kn和發(fā)光元件Dn與電子琴的琴鍵一一對應。開關Kn作為寫入控制元件，在琴鍵被按下時閉合。發(fā)光元件Dn用于導引指示。
2.存貯器，它是一組RAM，共1024字節(jié)，每字節(jié)64bit。因此它有64根數據線與64個琴鍵相對應，10根地址線。
3.控制切換電路，它由門陣列組成的全零識別電路A、64位比較器B、地址計數器C、觸發(fā)器G1、G2n、兩組各64個電子雙投開關S1n、S2n(n為1至64)和一個機械聯(lián)動雙投開關SO、SJ。
導引裝置有兩種工作狀態(tài)，即寫入和讀出。寫入狀態(tài)下，通過鍵盤(也可通過其它載體)將樂曲信息輸入存貯器;在讀出狀態(tài)下，存貯器內的樂曲信息依次輸出，使相應的發(fā)光元件發(fā)光，為演奏者提供導引，下面分別說明兩種狀態(tài)下的工作過程1.寫入過程，將開關S1n、S2n、機械聯(lián)動開關SO、SJ均置于“1”，并將地址計數器C置“零”，導引裝置進入“寫入”狀態(tài)，存貯器RAM被置成“寫”有效，并選取第一個字節(jié)，此時如有若干個鍵被按下，則通過鍵上的機械聯(lián)動裝置或光電裝置使相應的開關Kn接通，相應的節(jié)點Mn處于高電平，通過觸發(fā)器G2n將存貯器第一字節(jié)中相應的bit置為1，于是第一個演奏數元被寫入存貯器中。64個節(jié)點Mn同時也接在全零識別電路A的輸入端。當第一次按鍵完成后，釋放所有鍵，全零識別電路A輸入全零信號，其輸出電平發(fā)生變化，使觸發(fā)器G1觸發(fā)地址計數器C，使地址加1，選取下一字節(jié)，準備接受下一次按鍵信號。如此繼續(xù)進行即可將樂曲的所有演奏數元依次寫入，形成演奏數組。寫入過程，可以不顧及節(jié)奏，以低速進行并能及時修正。
由上述不難看出，寫入過程實質上是將一首有復雜和聲的樂曲編碼為一個字長64bit的一維二進制數組，并存入存貯器。例如，設電子琴鍵盤最低音(左第一鍵)音高為低音F，則C調樂曲“草原上的家”前6組音符(按手風琴簡譜)｜55｜5
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-…｜33｜334｜5-…將編碼為表1所示(用16進制表示二進制數)。通過這種編碼表示的任意復雜和聲，形成一種電子樂譜，它可以被數字電路和計算機接受，并存貯在合適的載體中，如磁性卡片，穿孔紙帶，磁帶，磁盤等。
2.讀出過程將開關S1n、S2n、SO、SJ均切換到位置2，并使地址計數器C置“零”一次，導引裝置便進入讀出狀態(tài)，此時存貯器RAM輸出演奏數組的第一個數元，使應該按下的諸琴鍵對應的發(fā)光元件Dn發(fā)光(這就是演奏的導引信號)，按下這些鍵，接通相應的Kn，使相應的諸節(jié)點Mn處于高電平，64個節(jié)點Mn上的電平形成一個64 bit的二進制數，它與存貯器RAM的輸出數據在64 bit比較器B中比較，如果相同，說明按鍵正確，比較器B有輸出，通過觸發(fā)器G1觸發(fā)地址計數器C使地址加1，存貯器RAM輸出下一字節(jié)中的演奏數元，使第二批應按下的琴鍵所對應的發(fā)光元件Dn發(fā)光，演奏者經過節(jié)奏所需的延遲，可從容地按下有導引信號指示的諸琴鍵，如此繼續(xù)，完成有導引的演奏過程。
附圖2給出了輸入和指示單元的裝配示意圖，電子琴的每一個鍵均加裝一個開關Kn和一個發(fā)光二極管Dn，具體裝配是木質的鍵體1內開有一個槽，槽內裝開關Kn(它是一對常開觸頭)和發(fā)光二極管Dn，開關Kn和發(fā)光二極管Dn可安裝在一塊印刷電路板2上，板2上的引出線3、4接發(fā)光二極管Dn，引出線5、6接開關Kn，開關Kn的下觸頭連有伸出鍵體1的連動桿7。當按下琴鍵1時，連動桿7推動開關Kn使觸點閉合，引線5、6短路;而當引出線3、4之間加有TTL電平的電壓時，發(fā)光二極管Dn就發(fā)光，整個鍵盤可用半透明的薄蓋版8覆蓋，使從外部可以看見發(fā)光二極管Dn發(fā)出的光。相當于引線5的64根線短接形成公共電源端接電源E，相當于引線6的64根引線則形成64個“琴鍵輸出端”接Mn，相當于引線3的64根引線短接，作為發(fā)光二極管Dn的公共接地端，而相當于引線4的64根引線，則形成64個發(fā)光二極管Dn輸入端接于Fn。


附圖1導引裝置電路框圖K1～Kn開關D1～Dn發(fā)光元件RAM存貯器A全零識別電路B比較器C地址計數器G1觸發(fā)器G2n觸發(fā)器S1n電子開關S2n電子開關SO、SJ機械聯(lián)動雙投開關E電源附圖2輸入和指示單元裝配示意圖1木質鍵體2印刷電路板Dn發(fā)光二極管Kn開關(一對常開觸頭)3、4發(fā)光二極管引線5、6開關引線7連動桿
8半透明薄蓋板表1樂曲編碼表(“草原上的家”演奏數組的前6個數元(16進制))

權利要求
1.一種樂器導引裝置，其特征在于由存貯器、輸入和指示單元以及控制切換電路組成，存貯器用來存放按樂譜編碼的數元組成的演奏數組，演奏時，在控制切換電路的控制下，存貯器處于讀出狀態(tài)，并按樂譜順次輸出哪些發(fā)聲元件該被激勵的信息(即數元)，使指示單元發(fā)出指示，以引導演奏者激勵指示單元指示的發(fā)聲元件。
2.按照權利要求1所說的樂器導引裝置，其特征在于所說的存貯器可由RAM組成，輸入和指示單元可由與樂器發(fā)聲元件一一對應的發(fā)光元件和開關組成，控制切換電路可由全零識別電路、比較器、地址計數器、兩個觸發(fā)器及兩組與樂器發(fā)聲元件相對應的電子開關和一個機械聯(lián)動雙投開關組成，在樂曲寫入存貯器時，存貯器置于“寫”有效并選取第一個字節(jié)，此時再按樂譜激勵若干個發(fā)聲元件，使與發(fā)聲元件對應的開關閉合，第一個數元被寫入存貯器第一個字節(jié)，當發(fā)聲元件被全部釋放后，全零識別電路獲得全零信號，其輸出使地址計數器地址加1，選取下一字節(jié)，存貯器準備寫入下一個數元，直至樂曲輸入完畢;在演奏時，存貯器處于“讀”有效并輸出演奏數組的第一數元，使與應該被激勵的發(fā)聲元件對應的發(fā)光元件發(fā)光，此時，激勵這些發(fā)聲元件，使相應的開關閉合，并送信號到比較器與從存貯器送來的數據比較，若相同，說明激勵正確，比較器輸出觸發(fā)地址計數器地址加1，存貯器輸出下一個字節(jié)中的數元，使第二批該被激勵的發(fā)聲元件所對應的發(fā)光元件發(fā)光，直至整個演奏數組輸出完畢。
3.按照權利要求1和2所說的樂器導引裝置，其特征在于演奏數組寫入存貯器的過程可以通過操縱樂器本身的激勵控制機構來完成，演奏者不必顧及節(jié)奏并能隨時刪改;也可以予先進行樂曲的導引編碼，將樂曲轉換成演奏數組，存在磁性卡片、穿孔紙帶、磁帶、磁盤等載體內，形成導引式電子樂譜，然后通過相應的串行讀數裝置轉存于存貯器中。
4.按照權利要求1和2所說的樂器導引裝置，它可加裝在鋼琴、電子琴、風琴、管風琴、手風琴等鍵盤樂器、木琴、鋼片琴、定音鼓等打擊樂器、編鐘、九云鑼等民族樂器及豎琴等多種樂器中。
5.一種樂曲編碼方法，其特征在于將樂譜中的一個或幾個音符編碼為一定字長的二進制數，從而使一首樂曲成為一個由二進制數組成的一維演奏數組。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種樂器導引裝置，由存貯器、輸入和指示單元以及控制切換電路組成，它使樂器本身能對演奏者進行導引，從而使初學者也能在這種導引下，完全正確地把一首樂曲演奏完畢，使傳統(tǒng)的技法訓練從枯燥的重復變?yōu)橐环N娛樂和享受，本裝置對擴大樂器市場及提高音樂教育水平均有重要意義，導引裝置還具有體積小、成本低的特點，為實現這種導引，本發(fā)明還提供了一種對樂曲進行二進制編碼的方法。
文檔編號G09B15/00GK1047582SQ8910338
公開日1990年12月5日 申請日期1989年5月25日 優(yōu)先權日1989年5月25日
發(fā)明者樂光啟 申請人:樂光啟