钢琴座标乐谱自动演奏系统（XYS）与三名代码编程技术技术方案

技术领域：机电产品（键盘乐器）计算机自动控制。座标乐谱是本人创立的一种新式记谱方法。它覆盖性强，通俗易懂，且它是一种数码乐谱，可方便地输入计算机储存。ＸＹＳ是专门为其设计的把音乐信息转化为琴键击弦动作的自动化演奏体系。包括计算机指令软盘、座标乐谱识别装置和电磁力击弦机构。该方案实施难度小、成本低、利于设备升级换代。演奏程序的编制，采用键、位、唱三名代码编程技术。演奏精确度高，仿真性好，操作方便。以上技术在音乐编创、出版、演出、娱乐等领域有广泛的用途。且把五线谱的手工绘制变为座标乐谱的计算机操作。可用计算机键盘使座标乐谱上网。下载方式可打印，也可由钢琴自动演奏。

Piano coordinate music playing system (XYS) and three code programming techniques

Technical field: automatic control of mechanical and electrical products (keyboard instruments). The coordinate music score is a new notation. It is strong, easy to understand, and it is a digital music, you can easily enter the computer storage. XYS is specifically designed for the music information into automatic piano keyboard stroking movement playing system. Includes instructions for the computer floppy disk, coordinate music note identifier and the electromagnetic force action mechanism. The implementation of the program is small, low cost, conducive to the upgrading of equipment. The performance of the program, the use of keys, bits, sing three code programming technology. High performance accuracy, good simulation, easy to operate. The above techniques are widely used in the fields of music editing, publishing, performance and entertainment. And hand drawing staff to coordinate music note computer operation. Use the computer keyboard to coordinate the score. Download can be printed, can also be automatically played by the piano.

【技术实现步骤摘要】

机电产品(键盘乐器)计算机自动控制。
技术介绍
十年前，英国已有电脑钢琴问世。国内也有关于数码钢琴的报道。它们共同的特点是钢琴、电脑一体化。其缺点是1、造价昂贵。英国的电脑钢琴每台90万英磅。国产数码钢琴也在10万元以上。2、不利于设备升级换代，不利于不断提高自动化演奏水平。钢琴寿命可达数百年，而电脑及其工作软件更新周期仅5-6年。3、操作难度大，不便推广普及。现有的自动演奏乐器，均以五线谱为基础编码，能读懂五线谱的人尚且很少，能够运用五线谱编码进行计算机操作的人会更少。4、仿真性差。用五线谱编码无法确切表达音品作品的原貌。特别是对高难度乐曲演奏缺乏仿真性。到目前为止，尚未见到自动演奏键盘乐器的商品化广告，也未见其在任何正式场合亮相和演奏。
技术实现思路
一、钢琴座标乐谱自动演奏系统(XYS)。它是一个钢琴、计算机都独立存在的自动化演奏体系。钢琴不改变其原有的外型和人工弹奏功能，只是要安装电磁力击弦机构。计算机安装座标乐谱指令软盘。该软盘的基本功能是编制座标乐谱自动演奏程序，并发出自动演奏指令。附加功能是把乐谱在计算机屏幕上显示出来，便于编纂与修改；把五线谱和数字简谱自动翻译成座标乐谱，把乐谱输出打印在纸面上。钢琴与计算机之间的联系纽带是座标乐谱识别装置，它是一个自动控制电器元件组合，体积和功能都相当于数码电视的机项盒。它把计算机功能软盘储存的音乐信息传递给钢琴电磁力击弦机构，完成击弦动作，并保证钢琴自动化演奏对音程、时值、音强控制的精确性和仿真性。二、三名代码编程技术。三名即琴键名、五线谱音符位置名和数字简谱唱名。键名输入法是座标乐谱常规的输入法。五线谱音符位置代码输入法和数字简谱代码输入法，都是以座标乐谱为平台，通过XYS计算机指令软件，把五线谱、数字简谱自动翻译成座标乐谱，同时完成自动化演奏程序的编制。有益效果一、适应范围广，自动演奏精确度高、仿真性好。可对任何形态、任何难度的乐谱编制自动化演奏程序。对音乐两要素，即音域和时值的表达范围是无限的，对琴键选择的准确度可达到100％，对时间的控制精确度在10-9秒以下。设置七个音强级别可供选用。所以，XYS系统自动演奏水平不会低于钢琴大师的水平。二、实施难度小，成本低，便于操作。当前，计算机已相当普及，将来还会象普通家电那样进入多数家庭。扩大计算机学习和健康有益的娱乐功能是当务之急。钢琴价格虽比较贵，但可用电子琴替代(只需提供乐谱识别装置接口)。所以XYS自动演奏系统实施难度小，总的改造成本很低，只相当于乐器自身价值的5-10％。而智能化改造后的键盘乐器可身价倍增，生产厂家经济效益可观。三名代码编程技术，操作起来非常简便，其难度只相当于汉语拼音输入法。即使不懂乐谱，更不会弹琴，只需简单的指导与培训，即可上机完成自动演奏程序的编制。三、可通过XYS软盘，使座标乐谱取代五线谱。由五线谱的手工绘制，变为座标乐谱的计算机操作。还可象处理文字资料一样，用计算机键盘使座标乐谱登上互联网。古典音乐作品也可方便地翻译成座标乐谱在网站储存。访问者可把乐谱下载打印，也可由联网钢琴自动演奏出来。四、钢琴寿命可达数百年，而计算机及其软件换代周期仅5--6年，分置式自动演奏系统有利于设备的升级换代。五、数码化的座标乐谱和工业产品数字条码相似。这使一种更新颖的乐谱识别演奏装置——座标乐谱扫描仪的诞生成为可能。六、XYS自动演奏系统及三名代码编程技术将在音乐编创、出版、教学、娱乐等领域有广泛的用途。而且不受国家、民族、语种的限制，可通行世界。附图说明图1、钢琴电磁力击弦机构图1、琴键铁片。对钢琴每一个琴键背面加贴一层长40毫米，宽10毫米的还原铁片，或在铸造琴键时加入还原铁粉成份。2、电磁铁。在每个琴键正下方安装一块电磁铁，直径10毫米，高40毫米。3、程控开关。电磁铁两根导线与程控开关相接。接到计算机指令后，开关(3)进入通电状态，电磁铁产生磁力，吸引琴键下行。通过杠杆机构推动击锤(4)打击琴弦(5)，产生一个乐音。当程控开关恢复断电状态，电磁铁失去磁性。靠杠杆重力，琴键与电磁铁分离，机构恢复到待命状态。图2、钢琴键盘(局部)及键名代码设置图钢琴每12个键为一组，每组分为二个板块。大板块有三个黑键，四个白键。三个黑键命名为H1、H2、H3；四个白键命名为B1、B2、B3、B4。小板块有二个黑键，三个白键。黑键命名为h1、h2；三个白键命名为b1、b2、b3。钢琴键盘上的音是上下重复循环的。为了把同名但音高相差一个或若干八度的音区别开，还要对每一个音增加一个代码，即琴键位置代码。中央C所在的一组音定为0组，向上各组定为高1组、高2组……，向下各组定为低1组、低2组……。键名代码排列如图所示。图3XYS自动演奏系统总体设计图1、计算机指令软盘。它的功能是编制和储存座标乐谱计算机自动演奏程序，可把该程序显示在屏幕上，可把五线谱、数字简谱自动翻译成座标乐谱。可把乐谱程序输出打印在纸面上，指令联网钢琴把储存乐谱自动演奏出来。2、音符识别器。它是一个程序控制开关组合，其数目与编码和钢琴键盘相符。安装时也要和琴键电磁铁线圈一一对应。3、音强控制器，是一组半导体电流强度控制开关，分七个级别，按乐曲节律选择电流强度，体现乐曲自动演奏的节奏性。4、音强控制总旋钮，可手工操作，无级地调节电路电流强度。5、贴有还原铁片的琴键(组合)。6、电磁铁(组合)计算机指令软盘发出指令后，音符识别器选择一个或者若干个琴键，按规定时间和力度完成击弦动作。连续起来，就是自动化演奏。图4a高音谱框4b低音谱框图高音谱框图和低音谱框图，是按平面直角坐标法用计算机绘制出来的，并在计算机软盘中储存。纵座标Y代表音高，横座标X代表时间。乐谱框图是钢琴键盘(局部)的图像，水平线是黑键，间是白键，虚线是相邻白键的分界线。线和间的代码与钢琴键盘相对应，虚线代码是X，用来标注休止符。五条纵实线把框图分成4个小区。通常一个框图的横向距离代表的时值为1拍，每个小区为1/4拍，半个小区为1/8拍。图5、五线谱音符位置代码图把高音谱和低音谱之间的过渡线代码定为0，向上各线依次是1、2、3、4、5。上加线代码依次是6、7、8、9、10。间的代码依次是0.5、1.5、2.5……10.5。低音谱线代码与高音谱线对称，只是要加一个“-”号。图6、钢琴曲“悲怆奏鸣曲”(片段) 该曲作者是贝多芬，择自《钢琴艺术三百年》一书，是一首难度最大的五线谱作品。谱中连续出现多音和弦，谱号变换，1/32拍超短音、六连音、七连音、九连音等复杂情况。图7、为“悲怆奏鸣曲”设计的座标乐谱自动化演奏程序(即座标乐谱)。两相比较，可显示座标乐谱的优越性，即宽阔的覆盖面，对音乐各要素的表达，精确、清晰、简捷、直白、通俗。同时也可保证钢琴自动化演奏的准确性和仿真性。水平箭头配对使用，表示该区段的音整体升(降)8度。三角号表示单音(或和弦)升降8度。角码表示升降8度的次数。圈、点、箭头复合音符表示某音与其高(低)8度音的和弦。4K＝P，表示四个框图为一拍。具体实施例方式一、实现自动化演奏的工艺路线(一)钢琴的改造钢琴实际上是一个手工机械打击系统。改造后使它成为一个电磁力自动打击系统。方法是(1)为每一个琴键背面加贴一层还原铁片(如图1所示)，或在铸造琴键时加入还原铁粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
座标乐谱识别装置。它是一个自动控制电器元件组合。包括音符识别器和音强控制器。它的技术特征是只对计算机发出的座标乐谱指令做出反应，并保证琴键选择，时值、音强控制的精确性和钢琴演奏的仿真性。

【技术特征摘要】
1.座标乐谱识别装置。它是一个自动控制电器元件组合。包括音符识别器和音强控制器。它的技术特征是只对计算机发出的座标乐谱指令做出反应，并保证琴键选择，时值、音强控制的精确性和钢琴演奏的仿真性。2.座标乐谱指令软盘。它是一个计算机软件，它的特征是，能够采用三名代码编程技术编制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平治，
申请(专利权)人：张平治，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]