基于三维立体结构的音乐播放系统及方法技术方案

本发明专利技术所公开的基于三维立体结构的音乐播放系统及方法，用于交互演奏或乐音播放。该系统包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，当电容感应元件电容发生改变时输出感应信号并发送至感应单元中的子处理器，子处理器若判断有触碰或靠近的动作信号时产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传输至主机；主机包括处理器和乐音播放模块，处理器接收到来自各感应单元发出的乐音触发指令后，控制乐音播放模块进行播放相应音乐。通过该系统及方法优化现有近似产品的结构和可靠性，降低制作成本，增强用户体验。

【技术实现步骤摘要】
基于三维立体结构的音乐播放系统及方法
本专利技术涉及通信
，具体涉及一种基于三维立体结构的音乐播放系统及方法。
技术介绍
音乐楼梯是现有技术中常用的非传统电子乐器的音乐体验装置，主要包括红外对管音乐楼梯方案和压感音乐楼梯方案两种。红外对管方案中，每个楼梯台阶的两侧分别安装红外发射管和接收管，红外发射管发射脉冲红外光，无遮挡时，接收管接收到红外光，可判定无人踩踏；当使用者的脚遮挡住红外光时，接收管接收不到红外光，则判断有人踩踏并驱动音乐模块进行播放。压感方案中,将压力传感器铺设于台阶下,当人踩台阶时,由压力传感器所感应的压力变化,来启动音乐模块的播放。但这两种音乐楼梯方案也存在着一些问题。其中，红外对管方案主要包括以下问题：1)安装较繁琐，红外对管技术使用很多的红外发射管和接收管分布于楼梯两侧，安装繁琐且受环境因素限制严重；2)成本较高，音乐楼梯使用很多传感器和外部结构件来构成设备，使得设备成本较高；3)红外对管技术方案易受阳光和较强灯光的干扰，在强光出现的场合，易发生踩踏无乐音或未踩踏出现乐音的现象。而压感技术方案中，压力传感器易损坏。此外，音乐楼梯还具有不能任意的组合各个阶梯的音符成乐曲，只能踏在临近的阶梯之间在一定的节奏范围内演奏的设计缺陷。
技术实现思路
为解决现有的技术中，传统电子乐器实现成本高且形式单一以及音乐楼梯体验装置体积过大且不方便单人演奏的问题，本专利技术目的在于提供一种基于三维立体结构的音乐播放系统及方法，使用电容感应元件(电容传感器)来判断是否有使用者触碰或靠近，并触发播放条件实现音乐播放和演奏，优化现有近似产品的结构和可靠性，增强用户体验，使人们有多种选择。具体技术方案如下：本专利技术所公开的基于三维立体结构的音乐播放系统，用于交互演奏或乐音播放，包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，其中，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，电容感应元件被配置为当电容感应元件电容发生改变时输出感应信号并发送至感应单元中的子处理器，子处理器根据事先设定的电容变化阈值判断是否有人触碰或靠近，若判断有触碰或靠近的动作信号时产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传输至主机；主机包括处理器和乐音播放模块，处理器接收到来自各感应单元发出的乐音触发指令后，控制乐音播放模块进行播放相应音乐。进一步的，所述主机包括依次电连接的总线控制器、SD卡驱动板、MIDI音源板、混合放大模块及功率放大器，其中，SD卡驱动板内储存有MIDI文件，可通过MIDI音源板上的MIDI接口调用SD卡驱动板中储存的相应的MIDI文件。进一步的，所述MIDI文件用于存储音符信息和/或乐音，对不同感应单元施加动作信号会使处理器调用不同的MIDI文件。进一步的，所述三维立体状是树状结构，各感应单元分布在树状结构的节点处。进一步的，所述总线是RS485总线。进一步的，至少一组相邻感应单元可通过单手同时触碰。本专利技术还公开一种基于三维立体结构的音乐播放方法，用于交互演奏或乐音播放，包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，其中，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，主机包括处理器和乐音播放模块，当感应单元中的电容感应元件电容发生改变时输出感应信号并发送至感应单元中的子处理器，子处理器根据事先设定的电容变化阈值判断是否有人触碰或靠近，若判断有触碰或靠近的动作信号则产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传输至主机；主机中的处理器通过总线接收来自各感应单元发出的乐音触发指令，再根据这些乐音触发指令控制主机中的乐音播放模块进行播放相应音乐。进一步的，所述主机包括依次电连接的总线控制器、SD卡驱动板、MIDI音源板、混合放大模块及功率放大器，其中，SD卡驱动板内储存有MIDI文件，可通过MIDI音源板上的MIDI接口调用SD卡驱动板中储存的相应的MIDI文件，当判断有触碰或靠近的动作信号时，子处理器产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传入主机内的总线控制器，总线控制器通过轮询识别响应的感应单元，将感应单元的编码传输给主机内的处理器，处理器能够将来自感应单元的编码解码并将对应的音符信息输出到MIDI音源板，通过MIDI音源板上的MIDI接口调用SD卡驱动板中储存的相应的MIDI文件，再先后通过混合放大模块和功率放大器进行放大后播放。进一步的，所述MIDI文件用于存储音符信息和/或乐音，对不同感应单元施加人为触碰或靠近的动作信号会使处理器调用不同的MIDI文件。进一步的，可根据需要设置成两种模式，即，设定成每次触发固定按键播放相应的固定乐音，或每次触发任何按键时都顺序播放所选乐曲的乐谱单音，通过不断触碰或靠近实现音乐播放。进一步的，所述三维立体状是树状结构，各感应单元分布在树状结构的节点处。进一步的，所述总线是RS485总线。进一步的，至少一组相邻感应单元可通过单手同时触碰。有益效果：1)在设计中各传感器间的距离将被缩短，并能在安装过程中优化各传感器的相对位置，使弹奏者可以用手触碰而不需要用脚踩踏，尽可能便捷快速地触发每一个音符，能够任意组合音符，从而实现个性化的自主演奏，增强用户体验。也可以根据需要设定成每次触发固定按键播放相应的固定乐音，实现不同音乐的播放。2)电容感应元件的感应性能和抗干扰性能良好，实际触碰感应单元时不能检测到踩踏的可能性极低，且能在恶劣环境中保持性能。3)系统整体结构简单易实现，各感应单元相互独立，个别损坏也不影响整体工作，且各功能模块组装简易且工作稳定。4)由于所使用的传感器价格较低，系统的体积可灵活控制大小，对场地没有过高要求，使得产品的制作成本和维护成本大幅度降低。5)相对传统的音乐楼梯，三维立体结构的形式新颖，尤其是树状立体结构可应用于多种娱乐活动及节日庆祝场景，且目前也还未有同类产品的推广应用。附图说明图1基于树状立体结构的音乐播放系统的传感器部分框图图2基于树状立体结构的音乐播放系统的主机部分框图图3基于树状立体结构的音乐播放系统框图图4基于树状立体结构的音乐播放系统的立体结构示意图具体实施方式实施例中公开一种基于树状立体结构的音乐播放系统，主要包括系统中立体分布的多个树体感应单元、主机、以及连接各树体感应单元和主机的RS485总线。其中，如图1所示，多个树体感应单元构成整个感应区，各树体感应单元包括电容感应元件和与之电连接的子处理器。电容感应元件可根据需要布置在树状结构的节点处，用于感应临近的物体，即通过此感应元件感知使用者肢体的临近。当有物体触碰或靠近电容感应元件的感应极(天线)时，即产生动作信号，感应元件电容改变，输出感应信号并发送至子处理器。其中，用于触摸感应的电容器件均可以作为本系统的电容感应元件，即传感器。各感应单元的保持有一定距离，可通过单手或双手同时触碰多个感应单元。子处理器用于接收相应电容感应元件传来的感应信号，并根据感应信号判断是否有人触碰感应单元。子处理器接收到该感应信号且该感应信号所反应的电容变化值大于事先设定的阈值时则认为有人触碰或靠近(即人为的动作信号)，否则认为是干扰信号。当判断有人触碰或靠近时产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过RS485总线传输至主机，由主机播本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维立体结构的音乐播放系统，用于交互演奏或乐音播放，其特征在于，包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，其中，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，电容感应元件被配置为当电容感应元件电容发生改变时输出感应信号并发送至子处理器；子处理器被配置为根据事先设定的电容变化阈值判断是否有人触碰或靠近，若判断有触碰或靠近的动作信号时产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传输至主机；主机包括处理器和乐音播放模块，处理器接收到来自各感应单元发出的乐音触发指令后，控制乐音播放模块进行播放相应音乐。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维立体结构的音乐播放系统，用于交互演奏或乐音播放，其特征在于，包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，其中，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，电容感应元件被配置为当电容感应元件电容发生改变时输出感应信号并发送至子处理器；子处理器被配置为根据事先设定的电容变化阈值判断是否有人触碰或靠近，若判断有触碰或靠近的动作信号时产生乐音触发指令，并将乐音触发指令通过总线传输至主机；主机包括处理器和乐音播放模块，处理器接收到来自各感应单元发出的乐音触发指令后，控制乐音播放模块进行播放相应音乐。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主机包括依次电连接的总线控制器、SD卡驱动板、MIDI音源板、混合放大模块及功率放大器，其中，SD卡驱动板内储存有MIDI文件，可通过MIDI音源板上的MIDI接口调用SD卡驱动板中储存的相应的MIDI文件。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述MIDI文件用于存储音符信息和/或乐音，对不同感应单元施加动作信号会使处理器调用不同的MIDI文件。4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述三维立体状是树状结构，各感应单元分布在树状结构的节点处。5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述总线是RS485总线。6.一种基于三维立体结构的音乐播放方法，用于交互演奏或乐音播放，其特征在于，包括主机、多个呈三维立体状分布的感应单元、以及连接主机和各感应单元的总线，其中，各感应单元包括电容感应元件及与电容感应元件电连接的子处理器，主机包括处理器和乐音播放模块，当感...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨云开，戚海峰，张昱东，叶康平，王美琪，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32