CN112581922A - 用于非接触式乐器的*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于非接触式乐器的***，其中，所述非接触式乐器包括：多个传感器，其中每个传感器检测在所述传感器的预定距离内的物体的存在；音频扬声器；处理器，其电连接至传感器和音频扬声器，并执行关于该过程的指令，以从所述多个传感器接收指示物体相对于所述多个传感器的位置的物体检测信号，并且根据物体检测信号指示的物体的位置而产生音频输出信号，通过将音频输出信号传输到音频扬声器，从音频扬声器生成可听输出。

Description

用于非接触式乐器的***
技术领域
本公开涉及一种乐器，并且更具体地涉及一种无接触操作的乐器。
背景技术
传统乐器，例如鼓、钢琴、竖琴、长笛、小提琴等，通过与人接触产生声音。这种接触可以通过例如当艺术家触摸钢琴的琴键时的触摸来实现；通过例如当艺术家将呼吸推入口琴时的集中呼吸来实现；或通过例如当小号演奏者在以特定方式触摸按键的同时吹出集中空气时的触摸和集中呼吸的组合来实现。
泰勒明电子琴被开发为可以在没有身体接触的情况下演奏的电子乐器。泰勒明电子琴通过使用两个金属天线进行操作。当电接地的演奏者移动其手时，演奏者的手与天线之间的电容值会发生变化，从而改变电路中的电流。变化的电流继而控制扬声器输出的声音，一只手控制音量，另一只手控制音高。
与泰勒明电子琴相关的问题之一是要求用户物理接地。根据地板表面、用户的鞋类、手套的使用以及其他电气方面的考虑，成功创建电路的能力可能会受到影响。
发明内容
本公开的附加特征和优点将在下面的描述中阐述，并且部分地从该描述中将是显而易见的，或者可以通过实践本文所公开的原理来获悉。本公开的特征和优点可以通过所附权利要求中特别指出的手段和组合来实现和获得。根据以下描述和所附权利要求，本公开的这些和其他特征将变得更加显而易见，或者可以通过实践本文阐述的原理来获悉。
附图说明
图1示出了第一示例性***实施例；
图2示出了第二示例性***实施例；
图3示出了第三示例性***实施例；并且
图4示出了示例性计算机***。
具体实施方式
下面详细描述本公开的各种实施例。尽管描述了具体的实现方式，但是应该理解的是，这样做仅是出于说明的目的。在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以使用其他部件和配置。
本文公开的非接触式乐器使用传感器来检测用户的手在乐器上方的存在(和/或方向)，传感器将信号发送到处理器或其他控制电路，该处理器或其他控制电路又生成音频和/或视觉输出。为了帮助描述各种配置和实施例，本公开转向附图。
图1示出了第一示例***实施例。在该示例中，乐器包括具有多个传感器104、112的壳体102，传感器104、112具有穿过壳体102的顶部的感觉通路。扬声器106沿着壳体的侧面。当使用者的手108被特定的传感器112检测到时，乐器产生音频输出110。
壳体102的形状，如图所示，是矩形的。但是，该形状仅是示例性的，并且可以根据特定的配置而变化。壳体102的其他示例性形状可以包括正方形、圆形、三角形、圆锥形、圆柱体、金字塔形、球形、圆顶形或任何其他连续的壳体。壳体102可以包括顶部或盖子，或者可以使传感器104、112暴露于使用者。
如图所示，扬声器106位于壳体102的侧面上，垂直于传感器104、112的感觉方向。然而，扬声器106的位置可以根据特定配置而变化。例如，扬声器106可以位于壳体102的顶部，以在与传感器相同的方向上广播音频输出。同样地，扬声器106可以仅位于壳体102的端部上，可以位于壳体102的每一侧上，或者可以位于壳体102的每个面上。在壳体102的任何给定的面上可以有多个扬声器106，各个扬声器102可以彼此相通或者可以具有不同的音频输出质量(例如，一些可以用于高频音频输出，而其他可以用于低频音频输出)。
传感器104、112的类型可以包括但不限于：运动传感器、红外传感器、光电传感器和激光传感器。在一些配置中，可以一起使用多种类型的传感器，例如红外传感器和光电传感器一起使用，或者激光传感器和运动传感器一起使用。尽管各种传感器的精确检测范围可以基于所使用的传感器的特定配置或类型而变化，但是优选地，当手108与传感器104、112直接接触时(也就是说，当使用者触摸传感器或覆盖传感器104、112的壳体102顶部时)，或者当使用者的手108位于传感器104、112的1-2米之内时，传感器104、112可以检测使用者的手108的存在。
当通过容纳在壳体102中的特定传感器112检测到使用者的手108时，特定传感器112生成检测信号，该检测信号被转发到壳体102内的处理器或其他控制电路。基于手108的存在，处理器然后将信号转发给扬声器106，扬声器106生成音频输出110。在某些配置中，音频输出110的音高可以基于哪个或哪些传感器检测到使用者的手108而变化，音频输出110的音量可以基于使用者的手108与相应的传感器之间的距离而变化。在其他配置中，这可以颠倒过来，使得音高基于使用者的手108和传感器112之间的距离而变化，而音量则基于哪个传感器检测到手108而变化。
如图所示，传感器112正在检测手108，而其余的传感器104未检测。然而，在其他示例中，多个传感器104、112可以同时检测手108并将相应的信号发送到处理器。在多个传感器同时检测到手108的情况下，***可以将“中心”或中间传感器识别为与手108位置相关联的传感器，从而仅基于该单个传感器生成单个听觉信号，或者***可以基于检测手108的每个传感器得各自的检测强度产生多个听觉信号的混合。例如，如果手108被检测为80％在第一传感器范围内而20％在第二传感器范围内，***可以对应于每个相应得传感器作80-20声音混合。
在一些配置中，手108的取向或形状可以影响音频输出110的音量、音高或其他声音效果。例如，如果手108是平的则可以指示一个音高，并且如果手被卷曲成杯状则可以表示另一个音高。
如图所示，传感器104、112成一行布置。在其他配置中，传感器104、112可以以其他图案或配置来布置。例如，传感器104、112可以以同心圆布置以形成鼓状乐器。当使用者的手108朝向传感器104、112的同心圆运动时，传感器104、112可以检测到手108正越来越靠近乐器运动并产生鼓声。如果使用者仅将他们的手108移向这种乐器的边缘，则音频输出的音量、音高等会发生变化，类似于标准鼓声会如何在敲击到鼓面中部和敲击到鼓面的侧部之间变化。在其他配置中，传感器104、112可以围绕球体、作为同心正方形或矩形、以三角形构造、或者以特定设计需要的任何其它方式布置。
在一些配置中，壳体102还可以具有内置的灯，例如LED(发光二极管)，其基于使用者的手108的运动产生灯光效果。例如，使用者可以移动他们的手108，传感器104、112可以检测该运动，并且除了产生音频输出110之外，该***还可以基于手108的运动产生灯光效果。取决于特定的配置，灯光效果可以与生成的音频输出110同步地变化，或者可以延迟或另外地以与音频输出110不同地运行。灯光效果的示例包括打开/关闭灯光以形成闪烁、改变颜色、改变色调、变暗等。音频输出110和灯光效果之间的同步的示例可以是与由使用者的手108的运动引起的音频音高变化相对应的光颜色的同步变化。
图2示出了第二示例***实施例。在该示例中，壳体102再次显示有扬声器106。但是，在此示例中，壳体盖202或顶部形成覆盖壳体102的圆顶形状(也称为圆形拱顶形状)。在该示例中，圆顶形盖子202的弯曲性质允许每个传感器104具有检测角度，该检测角度基于传感器104在盖子202上的位置而变化。这允许每个传感器104相对于其它传感器104具有唯一的检测角度，这也导致了，覆盖范围204的不同区域比传感器104都指向同一方向的情况离乐器更远。
壳体盖202可以使用各种材料形成。例如，壳体盖202可以是镜子，使用者可以在镜子上看到自己或其周围环境的反射；壳体盖202可以是玻璃、塑料或允许使用者看到壳体102的内部组件104的另外的透明材料；壳体盖202可以是多孔的，这意味着其具有实心部分以及对应于传感器104的开口部分(“孔”)；或者壳体盖202可以是不透明、不反射的连续的材料。在其它配置中，壳体盖202可以由多种材料制成。例如，壳体盖202的一部分可以是镜子，而壳体盖202的另外的部分可以是非反射的。
图3示出了第三示例性***实施例，其示出了实现音频输出或灯光效果的一些组件。在该示例中，使用者的手302在仪器的顶部或盖子304上方移动。内置在盖子304中(或与盖子304成一体)的是传感器306，所述传感器检测使用者的手302的运动(或存在)。当传感器306检测到使用者的手302的运动或存在时，它们将电信号发送到传感器检测电路308。传感器检测电路308编译各个传感器数据，并通过数据总线310将数据发送到控制器电路312，在控制器电路中确定应该生成什么类型的输出(音频和/或视频)。控制器电路312然后通过数据总线314(其可以是或者可以不是用于在传感器检测电路308和312之间交换信号的同一总线310)将指令传输到输出驱动器316以准备输出信号。然后，输出驱动器316按照控制器电路312的指示为灯光效果设备318(例如一个或多个灯)、音乐/音频输出设备320(例如一个或多个扬声器)和任何电动设备322(例如马达或螺线管或其他运动部件)产生信号。
请注意，图3中提供的示例性组件可能不会在所有实施例或配置中出现。例如，在一些配置中，单个处理器可以用于传感器检测电路308、控制器电路312和/或输出驱动器316。类似地，在一些配置中，可能仅存在音乐设备320和电动设备322，缺少灯光效果设备318。在其他配置中，可能有多个设备(例如，多个扬声器，多个灯光和/或多个螺线管)，其从输出驱动器316接收控制信号。
参照图4，示例性***包括通用计算设备400，该通用计算设备400包括处理单元(CPU或处理器)420和***总线410，该***总线410将包括诸如只读存储器(ROM)440和随机存取存储器(RAM)450的***存储器430的各种***组件联接到处理器420。***400可以包括高速存储器的高速缓存，高速缓存直接与处理器420相连、与处理器紧密相邻或集成作为处理器420的一部分。***400从存储器430和/或存储设备460中复制数据到高速缓存以供处理器420快速访问。以这种方式，高速缓存提供了性能提升，其避免了处理器420在等待数据时的延迟。这些模块和其他模块可以控制或配置为控制处理器420执行各种动作。其他***存储器430也可以被使用。存储器430可以包括具有不同性能特征的多种不同类型的存储器。可以理解的是，本公开可以在具有多于一个处理器420的计算设备400上或者在联网在一起以提供更大处理能力的一组或一群计算设备上运行。处理器420可以包括任何通用处理器和硬件模块或软件模块，例如存储在存储设备460中的模块1 462，模块2 464和模块3466，其被配置为控制处理器420以及专用处理器，在该专用处理其中，中软件指令已被并入到实际处理器设计中。处理器420可以实质上是完全独立的计算***，包含多个核或处理器、总线、存储器控制器、高速缓存等。多核处理器可以是对称的或非对称的。
***总线410可以是几种类型的总线结构中的任何一种，包括使用各种总线架构中的任何一种的存储器总线或存储器控制器、***总线和局部总线。存储在ROM 440等中的基本输入/输出(BIOS)可以提供基本例程，该例程有助于例如在启动期间在计算设备400内的元件之间传递信息。计算设备400还包括存储设备460，诸如硬盘驱动器、磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器等。存储设备460可以包括用于控制处理器420的软件模块462、464、466。可以设想其他硬件或软件模块。存储设备460通过驱动器接口连接到***总线410。驱动器和相关的计算机可读存储介质为计算设备400提供了计算机可读指令，数据结构，程序模块和其他数据的非易失性存储。在一方面中，执行特定功能的硬件模块包括存储在与执行该功能所必需的硬件组件(例如处理器420、总线410、显示器470等)连接的有形的计算机可读存储介质中的软件组件。在另一方面中，***可以使用处理器和计算机可读存储介质来存储指令，这些指令在由处理器执行时使处理器执行方法或其他特定动作。根据设备的类型(例如设备400是小型的手持式计算设备、台式计算机还是计算机服务器)，可以想到基本组件和适当的变化。
尽管本文描述的示例性实施例采用了硬盘460，但是可以存储可由计算机访问的数据的其他类型的计算机可读介质，例如磁带盒、闪存卡、数字多功能磁盘、盒式磁带、随机访问存储器(RAM)450和只读存储器(ROM)440，也可以在示例性操作环境中使用。有形的计算机可读存储介质、计算机可读存储设备或计算机可读存储器设备明确排除诸如瞬时波、能量、载波信号、电磁波和信号本身之类的介质。
为了使用户能够与计算设备400交互，输入设备490代表任意数量的输入机构，例如用于语音的麦克风、用于手势或图形输入的触敏屏幕、键盘、鼠标、运动输入、语音等。输出设备470也可以是本领域技术人员已知的许多输出机构中的一者或多者。在一些情况下，多模式***使用户能够提供多种类型的输入以与计算设备400通信。通信接口480通常支配和管理用户输入和***输出。对于在任何特定硬件装置上的操作没有限制，因此在开发它们时，此处的基本特征可以轻松替换为改进的硬件或固件装置。
使用诸如“X、Y和Z中的至少一个”、“X、Y或Z中的至少一个”、“X、Y和Z中的至少一个或多个”、“X、Y或Z中的至少一个或多个”、“X、Y和/或Z中的至少一个或多个”或“X、Y和/或Z中的至少一个”旨在同时包含一个项目(例如，仅X，或仅Y，或仅Z)和多个项目(例如，{X和Y}，{X和Z}，{Y和Z}或{X、Y和Z})。短语“……中的至少一个”和类似短语不意图传达必须存在每个可能的项目的要求，但可能存在每个可能的项目。
上面描述的各种实施例仅以举例说明的方式提供，并且不应解释为限制本公开的范围。在不遵循本文示出和描述的示例实施例和应用的情况下，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本文描述的原理进行各种修改和改变。

Claims (20)

1.一种***，其包括：
多个传感器，其中每个传感器在传感器的预定距离内检测物体的存在；
音频扬声器；
处理器，其电连接至所述多个传感器和所述音频扬声器；和
计算机可读存储介质，其具有存储的指令，所述指令在由处理器执行时使处理器执行多个操作，所述操作包括：
从所述多个传感器接收指示物体相对于所述多个传感器的位置的物体检测信号；
基于由物体检测信号指示的物体的位置而产生音频输出信号；和
通过将音频输出信号传输到音频扬声器而从音频扬声器生成可听输出。
2.根据权利要求1所述的***，其中，所述多个传感器是红外传感器或运动传感器中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的***，其中，所述多个传感器是光电传感器。
4.根据权利要求1所述的***，其中，所述多个传感器是激光传感器。
5.根据权利要求1所述的***，其中，所述可听输出的音高基于所述对象相对于所述多个传感器的位置而变化。
6.根据权利要求5所述的***，所述计算机可读存储介质具有所存储的附加指令，所述附加指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行附加操作，所述附加操作包括：
基于物体检测信号而识别手相对于所述多个传感器的方向；和
基于手的方向而改变可听输出的音量。
7.根据权利要求1所述的***，其中，所述可听输出的音量基于所述对象相对于所述多个传感器的位置而变化。
8.根据权利要求7所述的***，其中，所述计算机可读存储介质具有所存储的附加指令，所述附加指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行附加操作，所述附加操作包括：
基于物体检测信号而识别手相对于所述多个传感器的方向；和
基于手的方向而改变可听输出的音高。
9.根据权利要求1所述的***，其中，由所述多个传感器检测的物体是用户的手。
10.根据权利要求1所述的***，还包括：
容纳音频扬声器、处理器和计算机可读存储介质的壳体；和
物理联接到所述壳体的壳体顶部，其中：
壳体顶部具有圆形拱顶形状；并且
所述多个传感器基于壳体顶部的圆形拱顶形状而以一角度布置，使得所述多个传感器中的每个传感器相对于所述多个传感器中的其他传感器以唯一的角度检测物体。
11.一种非接触式乐器，其包括：
多个传感器，其中每个传感器在传感器的预定距离内检测物体的存在；
音频扬声器；
灯；
处理器，其电连接至所述多个传感器和所述音频扬声器；和
计算机可读存储介质，其具有存储的指令，所述指令在由处理器执行时使处理器执行多个操作，所述操作包括：
从所述多个传感器接收指示物体相对于所述多个传感器的位置的物体检测信号；
基于由物体检测信号指示的物体的位置而产生音频输出信号；
通过将音频输出信号传输到音频扬声器而产生来自音频扬声器的可听输出；和
通过将音频输出信号传输到所述灯来生成光输出。
12.根据权利要求11所述的非接触式乐器，其中，所述多个传感器是红外传感器或运动传感器中的至少一者。
13.根据权利要求11所述的非接触式乐器，其中，所述多个传感器是光电传感器。
14.根据权利要求11所述的非接触式乐器，其中，所述多个传感器是激光传感器。
15.根据权利要求11所述的非接触式乐器，其中，所述可听输出的音高基于所述物体相对于所述多个传感器的位置而变化。
16.根据权利要求15所述的非接触式乐器，其中，所述计算机可读存储介质具有所存储的附加指令，所述附加指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行附加操作，所述附加操作包括：
基于物体检测信号而识别手相对于所述多个传感器的方向；和
基于手的方向而改变可听输出的音量。
17.如权利要求11所述的非接触式乐器，其中，所述可听输出的音量基于所述物体相对于所述多个传感器的位置而变化。
18.根据权利要求17所述的非接触式乐器，其中，所述计算机可读存储介质具有所存储的附加指令，所述附加指令在由所述处理器执行时使所述处理器执行附加操作，所述附加操作包括：
基于物体检测信号而识别手相对于所述多个传感器的方向；和
基于手的方向而改变可听输出的音高。
19.根据权利要求11所述的非接触式乐器，其中，由所述多个传感器检测的物体是用户的手。
20.根据权利要求11所述的非接触式乐器，还包括：
容纳音频扬声器、处理器和计算机可读存储介质的壳体；和
物理联接到所述壳体的壳体顶部，其中：
壳体顶部具有圆形拱顶形状；并且
所述多个传感器基于壳体顶部的圆形拱顶形状以一角度布置，使得所述多个传感器中的每个传感器相对于所述多个传感器中的其他传感器以唯一的角度检测物体。
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