专利名称：一种乐器导引装置的制作方法
技术领域：
本发明提供了一种乐器导引装置。
有一类乐器，其中每一音高均由一个独立的发声元件(如钢琴的一根弦)发出，其演奏过程就是按乐谱的要求，以一定的次序通过激励控制机构依次激励一个或数个发声元件，使之发出不同的音高。这类乐器的成功演奏主要决定于旋律和节奏，对于初学者来讲，保持节奏并不困难，而正确的旋律则要求初学者每次激励都要激励在正确的发声元件上确是很难的。初学者对这种乐器的学习，通常先对基本技法(如按键的指法)进行大量的、长时间的、反复的练习，以期达到相当纯熟，从而在演奏中不致发生错误的激励，保持正确的旋律。然而这种单调的音阶训练不仅使初学者付出大量的时间和劳动，而且因确实枯燥乏味使许多初学者难于坚持。
本发明的目的是针对上述乐器之不足，提供了一种导引装置，上述乐器加装导引装置后就可使这类乐器本身能对演奏者提供导引，即在每次激励(如按键)之后，乐器能自动地以某种形式(如发光)按乐谱要求指示下一次该激励的一个或数个发声控制机构的正确位置，以使初学者能够按乐谱要求正确地激励每个发声元件，保持正确的旋律。
本发明提供了一种乐器导引装置，它由存贮器、输入和指示单元以及控制切换电路组成，存贮器用来存放按乐谱编码的数元组成的演奏数组，演奏时，在控制切换电路的控制下，存贮器处于读出状态，并按乐谱顺次输出哪些发声元件该被激励的信息(即数元)，使指示单元发出指示，以引导演奏者激励指示单元指示的发声元件。
下面对本发明进行详细描述将演奏数组存入存贮器的过程称为写入过程，这个过程可以通过操纵乐器本身的激励控制机构来完成，例如依乐谱按琴键，这个写入过程不同于演奏，因其可不顾及节奏并能随时删改。写入过程也可利用外部讯息载体来完成，例如可以予先进行乐曲的导引编码，即将乐曲转换成演奏数组，形成一种导引式电子乐谱，贮存在磁性卡片、穿孔纸带、磁盘、磁带等载体之内，然后通过相应的串行读数装置，转贮于存贮器中。
完成写入过程之后即可进行导引式的演奏，此时的存贮器在控制切换电路的控制下处于读出状态，并输出演奏数组的第一个演奏数元，该数元使相应的指示单元发出哪些发声元件应被激励的指示信号(例如使琴键上的发光管发光)，演奏者就可依据这一指示信号激励相应的发声元件(按发光的琴键)。导引装置可以感知发出信号的发声元件已被激励，立即指令存贮器输出演奏数组的下一数元，使下一次该激励的发声元件的指示单元发出指示信息。演奏者经过节奏所需的适当延迟，再去激励有指示信号的发声元件，如此继续进行下去，直至演奏数组的全部数元输出完毕。完成存贮器的读出过程，所贮存的乐曲也就正确无误地演奏完毕。在整个过程中演奏者只需依次激励有指示信号的发声元件，这就实现了对演奏的导引。
本发明的优点是1.利用带有导引装置的乐器，即使是初学者也能保正顺利地演奏出正确悦耳的乐曲，而无需以大量基本功的训练做为基础，为缺乏基本训练者提供了一种娱乐工具;2.带有导引装置的乐器作为一种训练工具来训练技法时，这种训练是在顺利地演奏各种乐曲的过程中完成的，灵活多样，免除了枯燥乏味的、大量重复的音阶练习，提高初学者兴趣;3.利用带有导引装置的乐器进行教学，教师只需将所教乐曲输入导引式乐器，进行示范，学生就能自行练习，节省教学时间。
本发明可广泛用于键盘乐器如钢琴、电子琴、风琴、管风琴、手风琴等;打击乐器中的木琴、钢片琴、定音鼓等;民族乐器中的编钟、九云锣及竖琴等。
实施例用于64键电子琴的导引装置的结构和工作过程如下
附图1是导引装置的电路框图，共分三个部分1.输入和指示单元，它由开关Kn和发光元件Dn(n为1至64)组成，开关Kn和发光元件Dn与电子琴的琴键一一对应。开关Kn作为写入控制元件，在琴键被按下时闭合。发光元件Dn用于导引指示。
2.存贮器，它是一组RAM，共1024字节，每字节64bit。因此它有64根数据线与64个琴键相对应，10根地址线。
3.控制切换电路，它由门阵列组成的全零识别电路A、64位比较器B、地址计数器C、触发器G1、G2n、两组各64个电子双投开关S1n、S2n(n为1至64)和一个机械联动双投开关SO、SJ。
导引装置有两种工作状态，即写入和读出。写入状态下，通过键盘(也可通过其它载体)将乐曲信息输入存贮器;在读出状态下，存贮器内的乐曲信息依次输出，使相应的发光元件发光，为演奏者提供导引，下面分别说明两种状态下的工作过程1.写入过程，将开关S1n、S2n、机械联动开关SO、SJ均置于“1”，并将地址计数器C置“零”，导引装置进入“写入”状态，存贮器RAM被置成“写”有效，并选取第一个字节，此时如有若干个键被按下，则通过键上的机械联动装置或光电装置使相应的开关Kn接通，相应的节点Mn处于高电平，通过触发器G2n将存贮器第一字节中相应的bit置为1，于是第一个演奏数元被写入存贮器中。64个节点Mn同时也接在全零识别电路A的输入端。当第一次按键完成后，释放所有键，全零识别电路A输入全零信号，其输出电平发生变化，使触发器G1触发地址计数器C，使地址加1，选取下一字节，准备接受下一次按键信号。如此继续进行即可将乐曲的所有演奏数元依次写入，形成演奏数组。写入过程，可以不顾及节奏，以低速进行并能及时修正。
由上述不难看出，写入过程实质上是将一首有复杂和声的乐曲编码为一个字长64bit的一维二进制数组，并存入存贮器。例如，设电子琴键盘最低音(左第一键)音高为低音F，则C调乐曲“草原上的家”前6组音符(按手风琴简谱)｜55｜5
｜
-…｜33｜334｜5-…将编码为表1所示(用16进制表示二进制数)。通过这种编码表示的任意复杂和声，形成一种电子乐谱，它可以被数字电路和计算机接受，并存贮在合适的载体中，如磁性卡片，穿孔纸带，磁带，磁盘等。
2.读出过程将开关S1n、S2n、SO、SJ均切换到位置2，并使地址计数器C置“零”一次，导引装置便进入读出状态，此时存贮器RAM输出演奏数组的第一个数元，使应该按下的诸琴键对应的发光元件Dn发光(这就是演奏的导引信号)，按下这些键，接通相应的Kn，使相应的诸节点Mn处于高电平，64个节点Mn上的电平形成一个64 bit的二进制数，它与存贮器RAM的输出数据在64 bit比较器B中比较，如果相同，说明按键正确，比较器B有输出，通过触发器G1触发地址计数器C使地址加1，存贮器RAM输出下一字节中的演奏数元，使第二批应按下的琴键所对应的发光元件Dn发光，演奏者经过节奏所需的延迟，可从容地按下有导引信号指示的诸琴键，如此继续，完成有导引的演奏过程。
附图2给出了输入和指示单元的装配示意图，电子琴的每一个键均加装一个开关Kn和一个发光二极管Dn，具体装配是木质的键体1内开有一个槽，槽内装开关Kn(它是一对常开触头)和发光二极管Dn，开关Kn和发光二极管Dn可安装在一块印刷电路板2上，板2上的引出线3、4接发光二极管Dn，引出线5、6接开关Kn，开关Kn的下触头连有伸出键体1的连动杆7。当按下琴键1时，连动杆7推动开关Kn使触点闭合，引线5、6短路;而当引出线3、4之间加有TTL电平的电压时，发光二极管Dn就发光，整个键盘可用半透明的薄盖版8覆盖，使从外部可以看见发光二极管Dn发出的光。相当于引线5的64根线短接形成公共电源端接电源E，相当于引线6的64根引线则形成64个“琴键输出端”接Mn，相当于引线3的64根引线短接，作为发光二极管Dn的公共接地端，而相当于引线4的64根引线，则形成64个发光二极管Dn输入端接于Fn。
附图1导引装置电路框图K1～Kn开关D1～Dn发光元件RAM存贮器A全零识别电路B比较器C地址计数器G1触发器G2n触发器S1n电子开关S2n电子开关SO、SJ机械联动双投开关E电源附图2输入和指示单元装配示意图1木质键体2印刷电路板Dn发光二极管Kn开关(一对常开触头)3、4发光二极管引线5、6开关引线7连动杆
8半透明薄盖板表1乐曲编码表(“草原上的家”演奏数组的前6个数元(16进制))
权利要求
1.一种乐器导引装置，其特征在于由存贮器、输入和指示单元以及控制切换电路组成，存贮器用来存放按乐谱编码的数元组成的演奏数组，演奏时，在控制切换电路的控制下，存贮器处于读出状态，并按乐谱顺次输出哪些发声元件该被激励的信息(即数元)，使指示单元发出指示，以引导演奏者激励指示单元指示的发声元件。
2.按照权利要求1所说的乐器导引装置，其特征在于所说的存贮器可由RAM组成，输入和指示单元可由与乐器发声元件一一对应的发光元件和开关组成，控制切换电路可由全零识别电路、比较器、地址计数器、两个触发器及两组与乐器发声元件相对应的电子开关和一个机械联动双投开关组成，在乐曲写入存贮器时，存贮器置于“写”有效并选取第一个字节，此时再按乐谱激励若干个发声元件，使与发声元件对应的开关闭合，第一个数元被写入存贮器第一个字节，当发声元件被全部释放后，全零识别电路获得全零信号，其输出使地址计数器地址加1，选取下一字节，存贮器准备写入下一个数元，直至乐曲输入完毕;在演奏时，存贮器处于“读”有效并输出演奏数组的第一数元，使与应该被激励的发声元件对应的发光元件发光，此时，激励这些发声元件，使相应的开关闭合，并送信号到比较器与从存贮器送来的数据比较，若相同，说明激励正确，比较器输出触发地址计数器地址加1，存贮器输出下一个字节中的数元，使第二批该被激励的发声元件所对应的发光元件发光，直至整个演奏数组输出完毕。
3.按照权利要求1和2所说的乐器导引装置，其特征在于演奏数组写入存贮器的过程可以通过操纵乐器本身的激励控制机构来完成，演奏者不必顾及节奏并能随时删改;也可以予先进行乐曲的导引编码，将乐曲转换成演奏数组，存在磁性卡片、穿孔纸带、磁带、磁盘等载体内，形成导引式电子乐谱，然后通过相应的串行读数装置转存于存贮器中。
4.按照权利要求1和2所说的乐器导引装置，它可加装在钢琴、电子琴、风琴、管风琴、手风琴等键盘乐器、木琴、钢片琴、定音鼓等打击乐器、编钟、九云锣等民族乐器及竖琴等多种乐器中。
5.一种乐曲编码方法，其特征在于将乐谱中的一个或几个音符编码为一定字长的二进制数，从而使一首乐曲成为一个由二进制数组成的一维演奏数组。
全文摘要
本发明提供了一种乐器导引装置，由存贮器、输入和指示单元以及控制切换电路组成，它使乐器本身能对演奏者进行导引，从而使初学者也能在这种导引下，完全正确地把一首乐曲演奏完毕，使传统的技法训练从枯燥的重复变为一种娱乐和享受，本装置对扩大乐器市场及提高音乐教育水平均有重要意义，导引装置还具有体积小、成本低的特点，为实现这种导引，本发明还提供了一种对乐曲进行二进制编码的方法。
文档编号G09B15/00GK1047582SQ8910338
公开日1990年12月5日 申请日期1989年5月25日 优先权日1989年5月25日
发明者乐光启 申请人:乐光启