专利名称：基于宽带互联网的钢琴远程教学系统的制作方法
技术领域：
本发明与钢琴的远程教学有关，涉及互联网远程双向信息传输与控制 技术以及钢琴的制造领域，尤其涉及基于宽带互联网的钢琴远程教学系 统。
背景技术：
对于钢琴的教学而言，国内外目前大都还是釆用一对一，即面对面的 教学方式，也就是说，学生必须到老师的家里或老师到学生的家里当面进 行授课。实践表明，这种面授的教学方式存在有诸多弊端，给教、学双方都带 来了多方面的不便和限制。
一方面，学习者为了节省在途时间只能就近上课，而授课老师并不一定是自己满意的，因而影响了演奏能力的提高；另 一方面，由于受到居住地点的限制，很多学生找不到好的授课老师，而优 秀的教师资源也得不到充分的利用。为了寻找名师学习钢琴，有些学生甚 至每次都要乘坐长达io多个小时的火车或汽车千里迢迢去教师家里上 课，不仅消耗了体力，也白白浪费了许多宝贵的时间。此外，由于考虑到 安全等方面的因素，往往还会有很多家长会一同跟随，更加大了学习的成 本。因此，人们迫切希望能够有效而充分地利用互联网的资源，让钢琴的 教、学双方均无需离开家门，便可实现实时地远程教学，从而彻底解决钢 琴教学上所存在的时间、空间上的学习困难，同时，也使教师、学生的资 源得到充分的利用。中国专利ZL02247902. 3公开了一种"一体化琴式音乐电脑"，它是釆 用电子键盘乐器和MIDI技术，无法实现传统钢琴的远程教学，况且，演奏 者演奏的仅是电子钢琴，不能让演奏传统钢琴的人完全表达其演奏的力度 和其所抒发的情感。发明内容本发明的目的是克服现有技术中钢琴教学所存在的只能实现本地一 对一教学的不足，提供一种基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，使拥有 此电脑组合式远程教学钢琴的教、学双方，可以通过互联网在不同地方进 行实时教学和学习，使教师、学生资源得到充分而合理地利用。为了实现上述目的，本发明釆用了如下技术方案基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，它包括至少一台 基于宽带互联网的服务器、至少两台以上由传统钢琴改制的基于宽带互联 网的电脑组合式远程教学钢琴、通过数据线与所述电脑组合式远程教学钢 琴相连的至少一个拾音器和摄像头；所述电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，该软 件利用拾音器釆集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头釆集用户的手 部运动和面部表情；并可将采集来的音频和视频信息经所述服务器的中 转，传送到另一端电脑组合式远程教学钢琴的专用教学软件上，从而实现 至少两台以上电脑组合式远程教学钢琴之间的声音、图像信息的远程实时 交互，并计时计费、录音录像、播放或回放。基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，它包括至少两台 以上由传统钢琴改制的基于宽带互联网的电脑组合式远程教学钢琴、通过 数据线与所述电脑组合式远程教学钢琴相连的至少一个拾音器和摄像头；所述的电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，该 软件利用拾音器釆集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头釆集用户的 手部运动和面部表情；所述的电脑组合式远程教学钢琴上还安装有基于互联网的QQ、SKYPE、MSN、 E话通聊天软件；该聊天软件将由一端电脑组合式远程教学钢琴上 拾音器和摄像头釆集来的音频和视频信息，通过互联网直接传送到另一端 的电脑组合式远程教学钢琴的与之相对应的软件上，从而实现至少两台以上电脑组合式远程教学钢琴之间的远程实时交互。上述的基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其中，所述经改制的电脑组合式远程教学钢琴，其电脑显示屏设置在钢琴的 上门上，电脑键盘与鼠标设置在钢琴的摇盖上，电脑主板设置在钢琴的中 盘下面，钢琴的中盘下面设置有音箱；至少一个摄像头设置在钢琴的上门 或侧板上，至少一个拾音器设置在钢琴的下门或音板上。所述的电脑组合式远程教学钢琴的电脑系统中安装有WINDOWS操作 系统，配置有2纟6M以上的内存，CPU为1G以上，无线网卡或有线网卡， 声卡，至少两个以上的USB接口。所述摄像头的像素为100万以上；电脑显示屏的厚度小于等于100mm。 由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优 点和积极效果1. 将本发明的电脑组合式远程教学钢琴连接INTERNET后，双方或多 方可以通过网络进行钢琴教学，可以清楚地看到对方的演奏过程，还可以 同时听到对方的说话与音乐声。从而彻底解决了长期以来一直存在的传统 钢琴教学必须面对面教学的困难，同时也消除了传统教学中由于一对多教 学时所存在的钢琴声音相互干扰的困惑。2. 利用本发明的电脑组合式远程教学钢琴进行钢琴教学，演奏者所演 奏的钢琴就是传统的钢琴，跟平时演奏的力度，情感表现均完全一致。通 过网络传输以后，对方听到就是传统钢琴所直接发出的原音，从而实现了 真正意义上的远程教学。3. 利用本发明基于宽带互联网的钢琴远程教学系统进行教学，可以 录制教学的全过程，以备课下自学使用，从而节省了学习的费用和老师的 负担；学员间可以通过教学专用软件或其它聊天软件进行相互交流，分享 自己的学习经验，从而使学生能更快的学好钢琴。总之，本发明所涉及的基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，从根本 上解决了钢琴教学领域长期以来一直存在的时间、空间上的困难及困惑， 使教师、学生的资源得到充分而合理的利用。
通过以下实施例并结合其附图的描述，可以进一步理解其发明的目的、 具体结构特征和优点。附图中，图l是本发明涉及的由传统钢琴改制的基于宽带互联网的电脑组合式远程教学钢琴结构示意图；图2是本发明钢琴远程教学系统一个实施例的实时交互软件操作流程图；图3是是本发明钢琴远程教学系统另一个实施例的的实时交互软件操 作流程图；图4是按照图3所述实施例的声音、图像传输流程图。
具体实施方式
参见图1，配合参见图2、 3、 4，本发明涉及的基于宽带互联网的钢 琴远程教学系统，主要包括至少一台基于宽带互联网的服务器、至少两台 以上由传统钢琴改制的基于宽带互联网的电脑组合式远程教学钢琴、通过 数据线与所述电脑组合式远程教学钢琴相连的至少一个拾音器和摄像头。电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，该软件利 用拾音器采集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头釆集用户的手部运 动和面部表情；并可将釆集来的音频和视频信息经所述服务器的中转，传 送到另一端电脑组合式远程教学钢琴的专用教学软件上，从而实现至少两 台以上电脑组合式远程教学钢琴之间的声音、图像信息的远程实时交互， 并计时计费、录音录像、播放或回放。装有钢琴教学专用软件的电脑组合式远程教学钢琴将由拾音器采集 来的音频和由摄像头釆集来的视频，通过互联网，由服务器优化中转，再 传送至另一端的远程教学钢琴的软件中，从而实现远程实时交互的目的。 该教学专用软件还可将对方电脑上的视频录制到本地电脑的硬盘中，以备 课下复习观看。在没有服务器的情况下，多台电脑组合式远程教学钢琴之间通过安装
在两地电脑上的互联网QQ、 MSN、 SKYPE、 E话通聊天软件，在一定程度上 也能够实现音频、视频信号的接收或发送，进行声音、图像信息的远程实 时交互。但实践表明由于没有经服务器的优化中转，其效果欠佳，声音 和图像效果均不大理想。本发明基于宽带互联网的钢琴远程教学系统的工作原理大致如下 首先对传统的钢琴进行改造，使其成为一台如图l所示的电脑组合式 远程教学钢琴。具体做法是上门1上安装一厚度小于或等于100mm的显示屏2,通过该显示屏2, 演奏者可以看到另一端钢琴的演奏。在摇盖3上安装键盘和鼠标12,侧 板4和上门1上分别安装一 100万像素以上摄像头5、 6，下门7内安装 音箱8,中盘9下面安置电脑主机10,下门7内安装一拾音器11。利用 互联网将音像通过能实现远程教学要求的专用软件发送到服务器，进行实 时交互。当演奏者在电脑组合式远程教学钢琴上进行演奏时，首先将本产品连 上Internet (国际互联网)网络，启动计算机系统，计算机上的教学软 件会自动通过Internet网络与服务器连接；同时，另一端的演奏者以同 样的方式连接到服务器，而后，服务器通过专用钢琴教学软件的将双方的 音频、视频信息予以相互转发及优化，而最终实现实时交互的目的。当一台钢琴演奏时，电脑组合式远程教学钢琴的电脑系统利用拾音器 采集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头采集用户的手部运动和面部表情，通过钢琴远程教学专用软件传送至服务器，再由服务器转发送到另 一台的电脑组合式远程教学钢琴的电脑系统中，从而实现声音和视频的传 输。本实施例中，安装在钢琴上的摄像头为两个，分别设置在钢琴的上门 l和侧板4上，其中， 一个摄像头5显示钢琴键盘的图像，可以看到演奏 者的双手在键盘上的连续动作；另一个摄像头6显示演奏者的身体与脸 部，可以看到演奏者的面部表情。本实施例中，安装在钢琴上的拾音器设置在钢琴的下门7内。当钢琴 演奏时，音板会发出震动的音波，安装在中盘下面即下门7内的拾音器11将音波传输到电脑的声卡上通过远程教学专用软件传输到服务器上，即可
以实现点对点(即一个教师对一个学生)的教学，也可以实现点对面(即 一个教师对多个学生)的教学。 声音传输与接收过程当演奏者时，音板和共鸣箱产生振动音波，通过装在下门板7内的拾音器11，把音波传输到声卡上，再由电脑的操作系统和远程教学专用软 件将声卡釆集过来的声音传输到服务器上，服务器再通过互联网将声音传 输到另外一台客户端的电脑上，电脑通过声卡、音箱发出来自对方的钢琴 声音和演奏者的话语。图像传输与接收过程当演奏者演奏时，安装在钢琴上的两个摄像头5、 6便开始工作。其 中一个摄像头5拍摄及录制双手在键盘上的动作图像，另 一个摄像头6拍 摄身体及脸部表情动作图像。两个摄像头将釆集到的图像通过设置在电脑 组合式远程教学钢琴上的USB端口，传输到电脑系统中，电脑系统通过远 程教学专用软件及互联网传输到服务器，服务器再将图像传送给客户端的 另一台的电脑组合式远程教学钢琴上，就可以看到对方的图像了。本发明的电脑系统配置要求电脑内安装有WINDOWS操作系统，256M 以上内存，CPU为1G以上；声卡，无线网卡或有线网卡，两个以上USB 接口。本发明钢琴远程教学专用软件的要求1. 与服务器进行声音和视频的实时交互；2. 计时计费；3. 录音录像。图2是本发明钢琴远程教学系统一个实施例的实时交互软件操作流程图；一端的学生琴A利用其上设置的麦克风采集其自身钢琴上的琴声和演奏者的话语，同时利用其上设置的摄像头釆集其自身的图像及手形动作，通过安装在电脑上的远程教学专用软件，同时利用安装在电脑上的QQ、SKYPE、 MSN、 E话通等聊天软件，直接传送到另 一端的教师琴B的电脑上。
教师琴B同理。图3是是本发明钢琴远程教学系统另一个实施例的的实时交互软件操作流程图。一端的学生琴A利用其上设置的麦克风釆集其自身钢琴上的琴声和演 奏者的话语，同时，利用其上设置的摄像头釆集其自身的图像及手形动作， 通过安装在电脑上的远程教学专用软件经服务器C进行中转，传送到另一 端的教师琴B电脑上。教师琴B同理。图4是按照图3所述实施例的本发明钢琴远程教学系统的声音、图像传输流程图。学生琴A的登录过程1. 开机连上网络，学生琴A上的电脑控制系统会根据用户的帐号到服 务器C上请求验证；2. 服务器C通过传送过来的用户登录信息与服务器中的数据进行验 证，验证后返回帐号的信息、余额，以及建立握手协议，完成连接工作。老师琴B的登录过程3. 开机连上网络，老师琴B上的电脑控制系统会根据用户的帐号到服 务器C上请求验证；4. 服务器C通过传送过来的用户登录信息与服务器C中的数据进行验 证，验证后返回帐号的信息、余额，以及建立握手协议，完成连接工作。老师琴B和学生琴A双方的电脑都成功通过服务器C的验证后5. 学生琴A发送音频、视频信息到服务器C;6. 由服务器C中转到老师琴B;7. 老师琴B接收由服务器C传送过来的数据后，根据所接收到的数据予以相应的回复；8. 再由服务器C进行中转，转发给学生琴A。
权利要求
1、 基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，它包括至少 一台基于宽带互联网的服务器、至少两台以上由传统钢琴改制的基于宽带 互联网的电脑组合式远程教学钢琴、通过数据线与所述电脑组合式远程教学钢琴相连的至少一个拾音器和摄像头；所述电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，该软 件利用拾音器釆集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头采集用户的手 部运动和面部表情；并可将采集来的音频和视频信息经所述服务器的中 转，传送到另一端电脑组合式远程教学钢琴的专用教学软件上，从而实现 至少两台以上电脑组合式远程教学钢琴之间的声音、图像信息的远程实时 交互，并计时计费、录音录像、播放或回放。
2、 基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，它包括至少 两台以上由传统钢琴改制的基于宽带互联网的电脑组合式远程教学钢琴、 通过数据线与所述电脑组合式远程教学钢琴相连的至少一个拾音器和摄所述的电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，该 软件利用拾音器釆集钢琴的声音和演奏者的话语，利用摄像头釆集用户的 手部运动和面部表情；所述的电脑组合式远程教学钢琴上还安装有基于互联网的QQ、SKYPE、MSN、 E话通聊天软件；该聊天软件将由一端电脑组合式远程教学钢琴上 拾音器和摄像头采集来的音频和视频信息，通过互联网直接传送到另一端 的电脑组合式远程教学钢琴的与之相对应的软件上，从而实现至少两台以 上电脑组合式远程教学钢琴之间的远程实时交互。
3、 根据权利要求l或2所述的基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，所述经改制的电脑组合式远程教学钢琴，其电脑显示屏设置 在钢琴的上门上，电脑键盘与鼠标设置在钢琴的摇盖上，电脑主板设置在 钢琴的中盘下面，钢琴的中盘下面设置有音箱；至少一个摄像头设置在钢 琴的上门或侧板上，至少一个拾音器设置在钢琴的下门或音板上。
4、 根据权利要求3所述的基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其特征在于，所述的电脑组合式远程教学钢琴的电脑系统中安装有WINDOWS 操作系统，配置有256M以上的内存，CPU为1G以上，无线网卡或有线 网卡，声卡，至少两个以上的USB接口。
5、 根据权利要求3所述的基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，其 特征在于，所述摄像头的像素为IOO万以上；电脑显示屏的厚度小于等于 100mm。
全文摘要
本发明涉及基于宽带互联网的钢琴远程教学系统，包括至少一台基于宽带互联网的服务器、至少两台以上受该服务器控制的由传统钢琴改制的基于宽带互联网的电脑组合式远程教学钢琴、与该电脑组合式远程教学钢琴相连的至少一个摄像头和拾音器；电脑组合式远程教学钢琴上安装有钢琴远程教学专用软件，由服务器统一管理，并进行相关的计时计费、音频和视频的相互转发工作，从而达到远程实时交互的目的。拥有此电脑组合式远程教学钢琴的教、学双方，可以通过互联网在不同地方进行实时教学和学习，使教师、学生资源得到充分合理利用。解决了传统钢琴必须面对面教学的困难，消除了传统的一对多教学中钢琴声音相互干扰的困扰。
文档编号G09B5/00GK101145288SQ20071004458
公开日2008年3月19日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年8月3日
发明者郑明统 申请人:上海欧亚钢琴乐器有限公司;郑明统