CN110136681A - 一种无弦吉他 - Google Patents

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汤一顺
郑姚生
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    • G10H1/00—Details of electrophonic musical instruments
    • G10H1/32—Constructional details
    • G10H1/34—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments
    • G10H1/342—Switch arrangements, e.g. keyboards or mechanical switches specially adapted for electrophonic musical instruments for guitar-like instruments with or without strings and with a neck on which switches or string-fret contacts are used to detect the notes being played

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Abstract

本发明提出一种无弦吉他，包括模拟拨弦模块、模拟按弦模块、数据处理模块和音频输出模块；所述模拟拨弦模块和模拟按弦模块分别与数据处理模块连接，所述数据处理模块与音频输出模块连接；所述模拟拨弦模块用于显示吉他指板的图样以及接收按弦的品位参数；所述模拟按弦模块用于接收拨弦的位置参数和强度参数；所述数据处理模块用于处理所述参数，形成声音信息；所述音频输出模块用于将所述声音信息和存储的基音音源文件综合处理，发出声音。本发明所述吉他结构电子器件化程度高，耐损耗且效果稳定；便于携带；音效丰富，演奏效果好。

Description

一种无弦吉他
技术领域
本发明涉及电子乐器和音频处理领域，具体地提出了一种无弦吉他。
背景技术
电吉他的发声运用了电磁学原理，它不像传统吉他依靠琴箱共振发声，因此它的琴身是实体的木头，而非空的音箱。取而代之的，电吉他在琴身上装有线圈，它们被称做拾音器。当被磁化的吉他弦振动时，引起拾音器上线圈磁通量的变化从而在线圈中产生不同频率的电流，当这些电流通过电子音箱还原时，就成了电吉他的声音。
电吉他虽然不依靠琴箱共振发声，但仍然是通过控制琴弦的有效振动长度实现控制音高，通过控制拨弦力度实现控制音量，通过琴弦的材料材质一定程度上实现控制泛音音色。这些控制手段都是物理层面的，需要相当的物理占地空间。同时，琴身、琴颈、琴头等木质结构件，以及琴弦、琴枕、摇把等金属件在使用过程中会产生物理的磨损。另一方面，实际演奏中，电吉他实现音色转换往往需要连接外接设备例如综合声音效果器，接线较多，转接要求高。
MIDI(Musical Instrument Digital Interface，电子音乐)，是使用电子乐器以及电子音乐技术来制作的音乐，一般而言，可使用电子机械技术与使用电子技术制作的声音来区别。使用电子机械制造声音的设备有电传簧风琴、汉门式电风琴与电吉他；而纯粹的电子声音制造设备则有特雷门、声音合成器与电脑。MIDI传输的不是声音信号，而是音符、控制参数等指令,它指示MIDI设备要做什么，怎么做，如演奏哪个音符、多大音量等。它们被统一表示成MIDI消息(MIDI Message)。传输时采用异步串行通信,标准通信波特率为31.25×(1±0.01)KBaud。MIDI文件支持传输歌曲、序列和音轨结构，拍子和拍号信息。Midi指令类别包括停止发声，开始发声，轮指，控制器改变，改变音色。MIDI处理器用于实现数字信号的处理和叠加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：
为了克服传统电吉他体型大，不便携带，且结构会产生磨损的缺点，本发明提出一种无弦吉他。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种无弦吉他，包括模拟拨弦模块、模拟按弦模块、数据处理模块和音频输出模块；所述模拟拨弦模块和模拟按弦模块分别与数据处理模块连接，所述数据处理模块与音频输出模块连接；
所述模拟拨弦模块用于显示吉他指板的图样以及接收按弦的品位参数；
所述模拟按弦模块用于接收拨弦的位置参数和强度参数；
所述数据处理模块用于处理所述按弦的品位参数和拨弦的位置参数和强度参数，形成声音信息，所述声音信息包括音高、音强和音色；
所述音频输出模块用于根据所述声音信息输出音频。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述模拟拨弦模块为一块电容触摸屏。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述电容触摸屏支持多点触控。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述模拟按弦模块为六个并排排列的激光测距传感器，所述激光测距传感器通过测量用户手指遮挡的位置获得拨弦的位置信息。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述数据处理模块包括MIDI处理器。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述音频输出模块包括数字模拟转换器、功放、扬声器、音频输出孔和无线通信模块,其中所述数字模拟转换器接收数据处理模块输出的声音信息，所述数字模拟转换器分别连接音频输出孔和功放，输出模拟信号；所述音频输出孔用于连接外接声音设备；所述功放用于根据所述模拟信号驱动扬声器产生声音；所述无线通信模块将来自数据处理模块的音频数字信号通过无线信道发送。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述无线通信模块包括2.4G射频模块。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述无线通信模块包括蓝牙发射模块。
如前所述的一种无弦吉他，进一步地，所述模拟拨弦模块和模拟按弦模块分别由壳体封装，所述模拟拨弦模块的壳体和模拟按弦模块的壳体之间由转轴连接。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1.本发明采用电容触摸屏替代琴颈，采用替代拨弦结构，缩小了吉他结构的体积；本发明还采用了转轴结构连接两个硬件模块，收纳时可以折叠，进一步提高了便携性。
2.本发明主要部件为集成的电子电路，制造的成本和费用低。
3.本发明采用MIDI处理器连接外接硬件结构拾音，相比电吉他省略了拾音器、琴弦、琴身等结构，无需通过松紧物理结构的旋钮调音，无需通过替换琴弦材料获得不同种类的泛音，可以更换MIDI处理器内的基音音源，产生不同的音效，因此可以实现更加方便多样的演奏效果。
附图说明
图1是本发明所述的无弦吉他的硬件结构示意图；
图2是本发明所述无弦吉他产生乐音的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
图1为本发明所述的无弦吉他的硬件结构示意图。如图所示，本发明所述的无弦吉他包括模拟拨弦模块、模拟按弦模块、数据处理模块和音频输出模块。其中，模拟拨弦模块为一块电容屏，这块电容屏的尺寸参照传统吉他的琴颈尺寸制作，为演奏者按弦提供指法依托。由于演奏中往往需要同时按压多根琴弦，电容屏需要支持多指触控操作。演奏前可以通过屏幕交互设置变调，模拟在传统吉他上加装变调夹的操作，提高操作的仿真程度，降低演奏难度。
模拟按弦模块由六个并排排列的激光测距传感器实现，所述激光测距传感器通过测量用户手指遮挡的位置获得拨弦的位置信息。每个激光测距传感器的最大测量距离可设置为20cm。
数据处理模块包含单片机和MIDI处理器。所述MIDI处理器由电容屏获得当前每个激光传感器的音高参数，又由激光测距传感器获得具体产生声音的位置和声音强度参数，综合处理形成随时间变化的声音指令并输出。对于一个乐音，可以控制的参数包括音高、音强、以怎样的速度开始、以怎样的速度结束以及音色。在演奏之前还可以通过编程替换MIDI处理器中存储的基音文件，展现更加丰富满意的音色效果。
音频输出模块的设备可以实现三种方式输出，由功放和扬声器实现直接发声，通过音频转接口输出到外接声音设备，以及通过无线通信模块发送到同一无线网中其它的设备上，功能全面。
实施例一
图2所示为本发明所述无弦吉他产生乐音的流程图。本实施例中，演奏者首先在承担模拟按弦模块的触摸电容屏上通过界面交互进行吉他的升降调、音色等整体设置。然后开始演奏。演奏乐音时，触摸电容屏显示吉他的品位图像，演奏者按压触摸电容屏的对应品位，同时在模拟拨弦模块中对应的激光测距传感器测距范围内用手指或拨片遮挡，产生拨弦信息。电容屏接收音高信息，激光测距传感器接收拨弦信息作为发声信号，一起传入数据处理模块的MIDI处理器。
本实施例中，所述MIDI处理器可以发出的指令包括停止发声，开始发声，轮指，控制器改变，改变音色。MIDI音乐文件中，停止发声的第一个数据字节是音符号码，有128个音符，对MIDI设备，编号为0至127，其中中央C是60号。第二个数据字节是速度，为一个从0到127的值。它表示应该多么迅速地停止发声，其中127表示最快的。
开始发声的第一个数据字节是音符号码，有128个音符，对MIDI设备，编号为0至127，其中中央C是60号。第二个数据字节是音量，一个从0到127的值。
轮指的第一个数据是音符代号，有128种可能的音符，对MIDI设备，编号为0至127个，其中中央C音符代号是60。第二个数据字节是音量的值，从0到127，其中127是强音。
控制器改变的第一个数据是控制器的号码(0到127)。第二个数据字节的值是控制器应设置的值，从0到127。
改变音色占据一个数据字节，这是乐器编号，取值从0到127。
由MIDI处理器输出的声音指令进入音频输出模块，可以由功放和扬声器实现直接发声，也可通过音频转接口输出到外接声音设备，以及通过无线通信模块发送到同一无线网中其它的设备上。
以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无弦吉他，其特征在于，包括模拟拨弦模块、模拟按弦模块、数据处理模块和音频输出模块；所述模拟拨弦模块和模拟按弦模块分别与数据处理模块连接，所述数据处理模块与音频输出模块连接；
所述模拟拨弦模块用于显示吉他指板的图样以及接收按弦的品位参数；
所述模拟按弦模块用于接收拨弦的位置参数和强度参数；
所述数据处理模块用于处理所述按弦的品位参数和拨弦的位置参数和强度参数，形成声音信息，所述声音信息包括音高、音强和音色；
所述音频输出模块用于根据所述声音信息输出音频。
2.如权利要求1所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述模拟拨弦模块为一块电容触摸屏。
3.如权利要求2所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述电容触摸屏支持多点触控。
4.如权利要求1所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述模拟按弦模块为六个并排排列的激光测距传感器，所述激光测距传感器通过测量用户手指遮挡的位置获得拨弦的位置信息。
5.如权利要求1所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述数据处理模块包括MIDI处理器。
6.如权利要求1所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述音频输出模块包括数字模拟转换器、功放、扬声器、音频输出孔和无线通信模块,其中所述数字模拟转换器接收数据处理模块输出的声音信息，所述数字模拟转换器分别连接音频输出孔和功放，输出模拟信号；所述音频输出孔用于连接外接声音设备；所述功放用于根据所述模拟信号驱动扬声器产生声音；所述无线通信模块将来自数据处理模块的音频数字信号通过无线信道发送。
7.如权利要求6所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述无线通信模块包括2.4G射频模块。
8.如权利要求6所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述无线通信模块包括蓝牙发射模块。
9.如权利要求1所述的一种无弦吉他，其特征在于，所述模拟拨弦模块和模拟按弦模块分别由壳体封装，所述模拟拨弦模块的壳体和模拟按弦模块的壳体之间由转轴连接。
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