具有声音交互功能的钢琴制造技术

本发明专利技术公开了一种具有声音交互功能的钢琴，包括钢琴本体，声音输入单元，用于采集琴键所产生的声音，并将该声音转化为相应的音频信号；控制单元，用于接收音频信号，并产生相应控制信号；视觉输出单元，根据所述控制信号实现形状变化；视觉输出单元由若干伸缩件组成，伸缩件包括表现面板，及受控于控制信号且用于驱动表现面板沿直线运动的驱动机构。本发明专利技术通过声音输入单元采集琴键的声音，然后根据所采集声音的音频高低，在控制单元的控制下实现不同音区内伸缩件的形状改变。观察者能通过视觉直观感受到声音音频的变化，该视觉感受直观性好，冲击效果较强，印象深刻，特别是对音乐初学者或失聪人员的乐感培养具有极佳的辅助教育效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钢琴，尤其是一种具有声音交互功能的钢琴。
技术介绍
传统钢琴通过键盘上的琴键，牵动钢琴里面包有戎毡的小木槌，继而敲击钢丝弦发出声音。随着电子技术的发展，电子钢琴也应运而生，虽说音质方面还是很难和传统钢琴相媲美，但是用于教学练习等方面也已经绰绰有余了。目前，随着现代科技的不断进步，交互产品越来越多地出现在人们的生活中，而具有声音交互技术的产品也越来越为人们接受和体验。其中，声音交互已经成为世界上的热点话题，很多研究学者始终不懈地探求声音交互给人们带来的影响，特别是联觉研究更是层出不穷。然而，现有声音视觉化的产品大多始终停留在软件方面，即声音图像化研究层面，而声音视觉转化器还属于新产品，故技术成熟度并不高。如中国专利申请号为CN03157811.X，专利名称为“彩色可视音乐教学钢琴”中公开的一种钢琴，包括计算机和钢琴，通过将计算机显示屏嵌放在钢琴正中央最佳视觉区，钢琴琴键设计为彩色的，发出的音乐信号通过计算机转换成彩色光电信号在显示屏上显示出来，形成彩色视觉，这些彩色视觉可以通过制作音乐色谱染色软件、弹奏教学软件以及虚拟伴奏软件来实现，使由原来单一的弹奏功能改变成具有声音、颜色、图像多功能一体化的演奏欣赏乐器。该专利中通过钢琴和计算机的结合，使得钢琴所弹奏的音乐能根据一定规律，以一种可视化的形式在显示屏上显示出来。本专利通过听觉和视觉上的联系，更能引起人们的情感，尤其对于聋哑人等特殊人群也具有特殊的意义，让他们能以视觉的形式看到声音，弥补并丰富其听觉上的缺陷。但是，对于现有 联觉技术而言，由听觉所转化而来的视觉还停留在显示屏的基础上，使得人们的视觉感受直观性较差，而且视觉冲击效果较弱，印象不够深刻。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种视觉感受直观性好，视觉冲击效果较强，印象更加深刻的具有声音交互功能的钢琴。本专利技术技术方案是:一种具有声音交互功能的钢琴，包括钢琴本体，还包括声音输入单元，用于采集琴键所产生的声音，并将该声音转化为相应的音频信号;控制单元，用于接收所述音频信号，并产生相应控制信号；视觉输出单元，根据所述控制信号实现形状变化；所述视觉输出单元由若干伸缩件组成，伸缩件包括表现面板，及受控于控制信号且用于驱动表现面板沿直线运动的驱动机构。本专利技术通过声音输入单元对琴键所弹奏出的声音进行采集，然后将所采集到的声音转化为电信号，该电信号是根据所采集声音的音频(即声音频率)高低进行区分的音频信号，此时控制单元根据音频信号的高低，去控制视频输出单元中对应位置上伸缩件的运动。进一步设置是，所述驱动机构包括线圈和插设于线圈内的磁性杆，该磁性杆的一端与表现面板联动，该线圈受控于所述控制信号。通过控制单元的控制信号来控制线圈的通电时间和大小，从而实现磁性杆在线圈内的运动，也即实现表现面板沿直线运动的速度和幅度，进而使得表现面板产生不同的视觉效果。进一步设置是，所述驱动机构包括活塞杆与表现面板固定的液压缸，该液压缸受控于所述控制信号。通过控制单元的控制信号来控制液压缸上活塞杆的伸出速度和事件，从而控制活塞杆上表现面板沿直线运动的速度和幅度，进而使得表现面板产生不同的视觉效果。液压缸的反应速度和控制效果都优于线圈和磁性杆的配合，因此可以作为本专利技术的优选。为了提高表现面板的视觉效果，提高受众感受时的刺激强度，所述磁性杆的一端部与表现面板中央固定，该表现面板上开设有螺旋环绕该固定位置且贯穿表现面板设置的螺旋槽。其中固定位置即为磁性杆端部与表现面板中央固定的位置，由于螺旋槽环绕固定位置且呈螺旋状分布，使得表现面板上螺旋槽的两相邻圈间为螺旋的条状结构。那么，当固定位置在磁性杆带动下收到沿直线方向的力时，则固定位置沿直线方向发生位置变化，此时，由于惯性作用，使得表现面板上除了固定位置以外的部分都会形成一个滞后，且距离固定位置越远，该滞后的表现越明显。因此，在表现面板受驱动机构驱动时，则表现面板的固定位置部分将形成一个锥形结构，而相对于平面结构，该锥形结构在视觉上根据冲击力，尤其对于听觉有缺陷的人们来说，效果更是明显。为了使得视觉上效果更加突出，特别是受众在一个位置能看到所有伸缩件上表现面板的变化，则各磁性杆相互平行，且各表现面板均朝向同一方向布置。另外，也可以使各表现面板在初始位置时围成一个弧形面，而此处表现面板的初始位置即为表现面板受磁性杆作用距离线圈最近的位置。而且，可以在不同音区的表现面板表面涂上不同的颜色，从而提高不同音区的区分效果。为了保证听觉和视觉间转换时，根据声音音频的高低实现不同的视觉效果，所以使所述伸缩件构成若干代表不同音频的音区，其中音频最高的音区位于中心，其他音区根据音频从高到低依次环绕中心布置。其中，音区的多少可根据实际需要进行自行调整。进一步优选为，所述音区有三个，分别为高音区、中音区和低音区。其中，高音区为6K 20KHz，中音区为200Hz 6KHz，低音区为20Hz 200Hz，三个音区基本能涵盖生活中常见声音所包含的音频范围。进一步优选为，所述声音输入单元为麦克风。通过麦克风可有效且准确地将琴键所弹出的声音转化为电子元件能识别的电信号，该电信号为音频信号。麦克风处理正对琴键以采集琴键的声音，还可以作为其他声音的采集器，如唱歌时也可以使用。本专利技术的有益效果是，通过声音输入单元采集琴键的声音，然后根据所采集声音的音频高低，在控制单元的控制下实现不同音区内伸缩件的形状改变，而随着伸缩件形状的改变，则观察者能通过视觉直观地感受到声音音频的变化，视觉感受直观性好，视觉冲击效果较强，印象更加深刻，特别是对音乐初学者或失聪人员的乐感培养具有极佳的辅助教育效果。为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种视觉感受直观性好，视觉冲击效果较强，印象更加深刻的具有声音交互功能的钢琴。本专利技术技术方案是一种具有声音交互功能的钢琴，包括钢琴本体，还包括琴键感应单元，用于感应受触发琴键的位置信号；控制单元，接收并根据所述位置信号，产生相应控制信号；视觉输出单元，根据所述控制信号实现形状变化；所述视觉输出单元由若干伸缩件组成，伸缩件包括表现面板，及受控于控制信号且用于驱动表现面板沿直线运动的驱动机构。本专利技术中，由于不同琴键所产生的音调是一定的，故其音频也可以视为固定，则控制单元能根据受触发的琴键位置而直接获得该琴键受触发时将会产生的音频信息，从而直接根据该音频信息中音频的高低对视觉输出单元进行控制，以控制伸缩件的运动。为了感知受触发琴键的位置，则所述琴键感应单元为压力传感器，该压力传感器根据所述琴键是否受压以判断受触发琴键的位置信号。其中，压力传感器可采用FlexiForce压力传感器，该传感器具有柔软可弯曲，对压力敏感的特性，并不会在使用者弹奏时造成任何有别于传统钢琴弹奏时的感觉。压力传感器的数量和琴键相一致，且被安装在琴键下方，当琴键被弹奏时，则该压力传感器能及时的感应到相应的压力信号，并将该压力信号发送给控制单元。相对于所采用麦克风形式的声音输入单元，则采用压力传感器形式的琴键感应单元能有效避免外界杂音的干扰。本专利技术的有益效果是，事先测得不同琴键所能发出的音频高低，然后通过琴键受触发的状况，控制单元能直接获得当前琴键能产生音频的高低，故在控制单元的控制下实现不同音区内伸缩件的形状改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有声音交互功能的钢琴，包括钢琴本体，其特征是：还包括声音输入单元，用于采集琴键所产生的声音，并将该声音转化为相应的音频信号；控制单元，用于接收所述音频信号，并产生相应控制信号；视觉输出单元，根据所述控制信号实现形状变化；所述视觉输出单元由若干伸缩件组成，伸缩件包括表现面板，及受控于控制信号且用于驱动表现面板沿直线运动的驱动机构。

【技术特征摘要】
1.一种具有声音交互功能的钢琴，包括钢琴本体，其特征是:还包括 声音输入单元，用于采集琴键所产生的声音，并将该声音转化为相应的音频信号； 控制单元，用于接收所述音频信号，并产生相应控制信号； 视觉输出单元，根据所述控制信号实现形状变化； 所述视觉输出单元由若干伸缩件组成，伸缩件包括表现面板，及受控于控制信号且用于驱动表现面板沿直线运动的驱动机构。2.根据权利要求1所述的具有声音交互功能的钢琴，其特征是:所述驱动机构包括线圈和插设于线圈内的磁性杆，该磁性杆的一端与表现面板联动，该线圈受控于所述控制信号。3.根据权利要求1所述的具有声音交互功能的钢琴，其特征是:所述驱动机构包括活塞杆与表现面板固定的液压缸，该液压缸受控于所述控制信号。4.根据权利要求2所述的具有声音交互功能的钢琴，其特征是:所述磁性杆的一端部与表现面板中央固定，该表现面板上开设有螺旋环绕该固定位置且贯穿表现面板设置的螺旋槽。5.根据权利要求4所述的具有声音交互功能的钢琴，其特征是:各磁性杆相...

【专利技术属性】
技术研发人员：王冠云，陶冶，郦家骥，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：