电子管乐器及其零点补偿方法

文档序号:2837406阅读:383来源:国知局
专利名称:电子管乐器及其零点补偿方法
技术领域
本发明涉及一种诸如电子长笛的电子管乐器(electronic wind instrument),以及用于该电子管乐器的零点补偿方法。
背景技术
一般地,电子管乐器配置有压力传感器,用于检测由用户(或演奏者) 施加的吹气(或演奏)压力。基于由压力传感器检测到的吹气压力来执行用 于乐音形成的打开音符和关闭音符的时刻控制和音量控制。在相关的现有技 术中,与萨克斯管型或竖笛型电子管乐器相关的文献包括日本专利申请特开 No, HEI-9-6352和No. 2002-278556。在萨克斯管型或竖笛型电子管乐器中,演奏者(或用户)通过将乐器的 管部放入嘴中以在管和嘴之间形成封闭空间并向封闭空间中呼气(吹气)来 演奏乐器;因此吹气压力可经由设置在封闭空间中的压力传感器有效地转换 成电信号。因此,即使在压力传感器的输出信号的零点出现温度漂移,这种 温度漂移对演奏效果仅仅产生微小的影响。应注意的是,"零点"是在吹气 压力为O时压力传感器的输出值。然而,在通过演奏者向开放空间吹气来演 奏的长笛型电子管乐器(以下,称为"电子长笛")等中,在开放空间中配 置有气息流检测部,用于检测演奏者的气息流。因为在开放空间中气息流检 测部将演奏者的气息流转换成压力,并通过压力传感器将压力转换成电信 号,所以演奏者的气息流转换成电信号的转换效率非常低。因此,气息流检 测部用较高增益放大压力输出信号,从而产生用以表示气息流的电信号。结 果,由于可能存在温度漂移,气息流检测部的输出信号的零点往往容易移动 或偏移。如果零点偏向减少(负)侧,则乐音的打开音符(开始产生乐音) 趋向于较难实现;然而,如果零点移向增加(正)侦IJ,则即使在演奏者的乐 器演奏结束之后,乐音也趋向于保持发音。即,公知的传统电子管乐器(例 如电子长笛)的问题在于由于温度漂移,会使得气息流检测部的输出信号 的零点产生偏移,从而对演奏效果产生干扰。 发明内容考虑到上述问题,本发明的目的在于提供一种改进的电子管乐器及其零 点补偿方法,使得即使在由于温度漂移导致气息流检测器的输出信号的零点 产生偏移的情况下演奏者也能够进行舒适的演奏。为了实现上述目的,本发明提供一种改进的电子管乐器,包括气息流 检测器,检测由用户吹入的气息流;乐音发生器,形成乐音信号;控制部, 基于所述气息流检测器的输出信号控制所述乐音发生器;和零点补偿部,当 满足了预定条件时,基于在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产 生的输出信号来补偿所述气息流检测器的输出信号的零点。根据以上述方式构建的本发明,当满足了预定条件时,基于在满足了预 定条件的时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来执行所述气息流检 测器的输出信号的零点补偿。因此,即使在由于温度漂移等使得气息流数据 的零点易于发生偏移的情况下,演奏者也能够进行舒适的演奏。在本发明的优选实施例中,以下列出的几个条件作为"预定条件"的实 例,包括a) 由用户(或演奏者)操作零点补偿开关;b) 在没有演奏正由用户执行时的状态检测;c) 由所述气息流检测器的输出信号表示的值降低至预定阈值以下并且 可看出明显的零点偏移的状态检测;和d) 电子管乐器开启(或电源打开)。在本发明中,可根据两种方案执行零点补偿。S卩,根据第一方案,当满 足了预定条件时,将在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产生的 输出信号设置为所述气息流检测器的输出信号的零点。根据第二方案,提供 一种偏移控制装置,其使气息流检测器的输出信号在正向或负向偏移。当满 足了预定条件时,零点补偿部补偿由偏移控制装置控制的气息流检测器的输 出信号的偏移量,使得由偏移控制装置进行偏移控制的气息流检测器的输出 信号表现为预定值。本发明不仅可以构建和实施为上述讨论的设备发明,还可以构建和实施
为方法发明。此外,本发明也可以构建和实施为由处理器(例如计算机或 DSP)执行的软件程序以及存储这种软件程序的存储介质。此外,在本发明 中使用的处理器除了能够运行期望软件程序的计算机或其它通用类型处理 器之外,还包括具有嵌入在硬件中的专用逻辑的专用处理器。以下将描述本发明的实施例,但是应理解本发明不限于所述实施例,并 且在不脱离基本原理的情况下可以对本发明进行各种改变。因此,本发明的 范围仅由所附权利要求来限定。


为了更好的理解本发明的目的和其它特点,以下将参照附图更详细描述 本发明的优选实施例,其中图1是示出根据本发明电子管乐器的第一实施例构建的电子长笛的外观 的示图;图2是说明如何构建电子长笛中的吹气息流检测器的示意图; 图3是示出根据本发明第一实施例的电子长笛的一般电子设置的框图; 图4是示出在第一实施例中执行的零点补偿处理的示例性操作顺序的流 程图;图5是示出根据本发明第二实施例的电子长笛的一般电子设置的框图; 图6是示出在第二实施例中执行的零点补偿处理的示例性操作顺序的流 程图;和图7是示出在图6的零点补偿处理中执行的输出电压补偿处理的示例性 详细操作顺序的流程图。
具体实施方式
第一实施例图1是示出根据本发明电子管乐器的第一实施例构建的电子长笛的外观 的示图。如图所示,图1的电子长笛包括壳体l,其具有头管部IO、主管部 20和尾管部30。在主管部20和尾管部30上配置有演奏键40,所述演奏键 40是由演奏者(用户)的手指可操作的操作键;在头管部10上配置有唇板 50,所述唇板50是由演奏者的嘴唇可操作的操作键。在唇板50中配置有气
孔(blowhole) 51,并在唇板50上配置有气息流检测器70。所述气息流检 测器70检测演奏者通过气孔51吹进到电子长笛中的气息流(即流率或流 量),从而输出气息流数据。图2是说明如何构建气息流检测器70的示意图。气息流检测器70包括: 压力传感器71和喷气收集器72,其中喷气收集器72是锥形机构,用于接收 通过气孔51吹进和进入的气息流(breath flow)并将接收的气息流导向压力 传感器71。基于压力传感器71的输出信号输出气息流数据。本实施例的主 要特征在于在从气息流检测器70输出的气息流数据的处理期间执行的与零 点补偿相关的技术。在本实施例中,在多个预定时刻中的任一时刻(即,在多个预定条件满 足时)时开始零点补偿。第一时刻为电子长笛已打开时。第二时刻为演奏者 已发出执行零点补偿的指令时。为了获取所述第二时刻,在壳体l上的某一 位置(在所示实例中,在头管部10上与唇板50相距足够距离的位置)配置 零点补偿开关80,其中在该位置零点补偿开关80配置不会干扰演奏者的演 奏操作。由用户打开零点补偿开关80以指示开始零点补偿,该零点补偿开 关80可以以任意期望的方式构建,只要其不干扰演奏者的演奏操作即可。 第三时刻为判断出演奏者没有演奏电子长笛时。为了获取所述第三时刻,不 仅在主管部20上配置有用于检测演奏者左手手指是否接触的接触检测传感 器61a(例如薄膜开关或触摸传感器),而且在唇板50上还配置有用于检测 演奏者嘴唇是否接触的触摸传感器61b (例如薄膜开关或接触传感器)。第 四时刻为从气息流检测器70输出的气息流数据中能看出明显的温度漂移时。图3是示出根据本发明第一实施例的电子长笛的一般电子设置的框图。 键开关(键开关组)41包括多个键开关,这些键开关可通过配置在上述主管 部20和尾管部30上的相应的演奏来开启/关闭。除了图2中所示的压力传感器71和喷气收集器72之外,气息流检测器 70还包括放大器73,用于放大压力传感器71的输出信号;加法器74,用 于使放大器73的操作或工作点(即,当压力传感器71已给出用以表示零压 力的信号时由放大器73产生的输出信号)在增加方向(正向)偏移预定固 定电压AV (在这种情况下,AV=0.5V);和A/D转换器75,用于将加法 器74的输出信号转换为数字表示,并输出转换后的数字输出信号作为气息71包括具有变形测量器的桥接电路,所述变形测量器用于经由喷气收集器72接收由演奏者吹入的气息流。使放大器73的工作 点在增加方向(正向)偏移固定电压AV (=0.5V)的原因如下。艮口,在本实 施例中,由于向图3中所示的电子长笛的控制电路提供单独的电源,所以放 大器73的输出信号不会降到OV以下。然而,在压力传感器71中出现漂移, 以及在放大器73中出现温度漂移,虽然漂移量很小。如果出现使放大器73 的输出信号在增加方向上偏移的漂移,则在没有气体流入时由放大器73产 生的输出信号将漂浮至0V以上,因此可采用将此时放大器73的输出信号看 作零点的方法。然而,如果出现使放大器73的输出信号在减少方向上偏移 的漂移,则不采用这种方法。因为,在出现使得放大器73的输出信号在减 少方向上偏移的漂移的情况下,随着放大器73的输出信号的增加,施加至 压力传感器71的压力并不会表现出增加,除非向压力传感器71提供超出对 应于该偏移压力的压力。为了避免这种情况,本实施例被安排为向放大器73 的输出信号提供正偏移AV,从而当施加至压力传感器71的压力仅增加0以 上一点时,放大器73的输出信号可增加相应的值。将偏移AV设置为0.5V 的原因在于为了避免压力传感器71的温度漂移的影响必须将偏移AV设置 为0.5V,尽管在仅考虑到放大器73的温度漂移的情况下,偏移AV可小于 0.5V。演奏状态检测部60包括图1中上述提及的触摸检测传感器61a和61b 以及一电路,该电路用于在接触检测传感器61a和61b至少其中之一关闭的 状态已持续超过预定时间时输出非演奏状态信号,以表示没有演奏者进行演 奏。CPU100控制本发明的整个电子长笛。ROM 111是只读存储器,在其中 预存储有可由CPU 100执行的各种控制程序。RAM 112是可由CPU 100使 用的工作区域。乐音发生器121是在CPU 100的控制下产生乐音信号的装置。 声音系统122对由乐音发生器121产生的乐音信号以可听见的方式再现或发 出声音。在图3中,示出根据在ROM 111中存储的控制程序执行的处理,即零 点补偿处理101和乐音形成控制处理102。在电子长笛开启(电源打开)时, 由CPU 100启动零点补偿处理101和乐音形成控制处理102的并行执行。零点补偿处理101执行如下处理即将从气息流检测器70提供的气息流数据 Vb传送至乐音形成控制处理102;在任一上述4个时刻(g卩,满足任一4个 条件)产生用于零点补偿的零点数据VZ;然后将由此产生的零点数据Vz传送至乐音形成控制处理102,以使乐音形成控制处理102识别气息流数据Vb的零点。乐音形成控制处理102执行如下处理即产生用以确定基于键开关 组41的键开关的打开/关闭状态等待产生的乐音音高的参数;基于经由零点 补偿处理101提供的气息流数据Vb和零点数据Vz产生用以控制打开音符时 刻、关闭音符时刻、乐音音量等的参数;以及然后将由此产生的参数提供至 乐音发生器121,以使乐音发生器121形成乐音信号。例如,将气息流数据 Vb和零点数据Vz之间的差值用作吹气或演奏压力数据来控制乐音的产生。 图4是示出在本实施例中执行的零点补偿处理101的示例性操作顺序的 流程图。在电子长笛打开(电源开启)时,CPU100启动零点补偿处理101 和乐音形成控制处理102的并行执行。首先,在零点补偿处理101的步骤 SlOl,从气息流检测器70接收气息流数据Vb,然后不仅将所述气息流数据 Vb传送至乐音形成控制处理102,而且将其存储在缓冲器Vbuf中。接着, 将缓冲器Vbuf中的存储数据作为零点数据Vz传送至乐音形成控制处理102, 以使乐音形成控制处理102识别零点数据的值,作为气息流数据Vb的零点, 见步骤S102。以这样的方式,响应于电子长笛的电源开启(即,在第一时刻) 执行零点补偿。接下来,在步骤S103,从气息流检测器70接收气息流数据Vb,并将其 传送至乐音形成控制处理102。然后,在步骤S104,确定零点补偿开关80 当前是否开启。在步骤S104确定为否的情况下,在步骤S105,确定从演奏 状态检测部60是否正输出非演奏状态信号。在步骤S105确定为否的情况下, 在步骤S106,进一步确定从气息流检测器70接收的气息流数据Vb的值是 否小于所存储的气息流数据Vb。在步骤S106确定为否的情况下,CPU 100 返回至步骤S103,重复步骤S103及其后的上述操作。在零点补偿开关80 关闭时,在没有非演奏状态信号正被输出时,以及在从气息流检测器70接 收的气息流数据Vb的值大于缓冲器Vbuf中的存储数据的值时,步骤 S104-S106的每一步骤均确定为否,从而重复步骤S103-S106的操作。此时, 零点数据Vz不改变,并且经由零点补偿处理101的步骤S103将从气息流检 测器70输出的气息流数据Vb传送至乐音形成控制处理102。如果在演奏电子长笛期间由于温度漂移等原因使得气息流数据Vb的零 点偏移至正侧,则将比零点数据Vz表示的值大的气息流数据Vb传送至乐音 形成控制处理102,从而出现这样一种不利的情况,即,即使在吹气压力为 0时,也就是说,即使在演奏者没有演奏电子长笛时,也会出现不期望的持 续发音。另一方面,如果由于温度漂移等原因使得气息流数据Vb的零点偏 移至负侧,则会出现这样一种不利的情况,即,在演奏者的吹气动作之后的 乐音的打开音符(即,开始产生音符)之前出现时间延迟。在这些情况下, 演奏者可通过开启零点补偿开关80来使电子长笛执行零点补偿,从而避免 出现上述不利情况。gP,如果零点补偿开关80被开启,则一旦零点补偿处 理101到达步骤S104,那么在步骤S104确定为是,从而执行步骤S101和 S102的操作。结果,从气息流检测器70接收的气息流数据Vb不仅存储在 缓冲器Vbuf中,而且还作为零点数据Vz传送至乐音形成控制处理102 (这 是在第二时刻执行的零点补偿,即在满足第二条件时)。因此,即使在由于 温度漂移等使得气息流数据Vb的零点偏移时,零点数据Vz也会自动地被补 偿至与偏移的零点相对应的值,从而能够避免出现上述不利情况。通常,根据演奏者的意愿执行上述零点补偿。然而,在本实施例中,有 时不考虑演奏者的意愿而自动执行零点补偿。例如,如果手和嘴唇没有接触 电子长笛超过预定时间段,则从演奏状态检测部60输出非演奏状态信号。 此时,由于电子长笛没有被演奏,所以从气息流检测器70输出的气息流数 据Vb表现为对应于零吹气压力的值。因此,本实施例被构建为在这种情况 下执行零点补偿。即, 一旦从演奏状态检测部60输出非演奏状态信号,则 在零点补偿处理101到达步骤S105时步骤S105确定为是,从而执行步骤 S101和S102的操作(这是在第三时刻执行的零点补偿,即在满足第三条件 时)。如果在演奏电子长笛期间由于温度漂移等使气息流数据Vb的零点己 偏移至负侧,则当吹气压力为0时从气息流检测器70接收的气息流数据Vb 变得小于在缓冲器Vbuf中存储的值。在这种情况下,在零点补偿处理101 到达步骤S106时步骤S106确定为是,从而执行步骤S101和S102的操作(这 是在第四时刻执行的零点补偿,即在满足第四条件时)。按上述方式构建的第一实施例可实现如下的有益效果,即,即使由于温
度漂移等使气息流数据Vb的零点可能发生偏移的情况下,通过自动执行的 零点补偿或响应于零点补偿开关80的操作而执行的零点补偿使得演奏者能 够进行舒适的演奏。 第二实施例
图5是示出根据本发明第二实施例的电子长笛的一般电子设置的框图。 在图5中用相同的标号表示在结构和功能上与图3中的第一实施例的元件相 应的元件,并且不再对其进行描述以避免不必要的重复。
根据第二实施例的电子长笛包括作为电源的可变电压源130,用于向气 息流检测器70的加法器74提供偏移消除电压(offset-canceling voltage)的 电源。这里,加法器74和可变电压源130共同构成偏移控制部(或装置), 用于在正向或负向对气息流检测器70的输出信息(即气息流数据Vb)进行 偏移。在第二实施例中,CPU 100执行零点补偿处理101A代替第一实施例 中采用的零点补偿处理101。第一实施例中的零点补偿处理101被配置为获 取第一至第四时刻(在这些时刻假设施加至气息流检测器70的压力传感器 71的压力为0)并执行用于补偿待由乐音形成控制处理102识别的气息流数 据Vb的零点(即,零点数据Vz)的零点补偿处理,以与在该时间点输出的 气息流数据Vb—致。与此相比,在零点补偿处理IOIA中,待由乐音形成 控制处理102识别的零点数据Vz始终固定在预定偏移值Voffset,并且在第 一至第四时刻(即,在满足第一至第四条件时)的任一时刻补偿可变电压源 130的输出电压,从而使气息流数据Vb本身等于预定偏移值Voffset。艮口, 第一实施例中的零点补偿处理101为乐音形成控制处理102补偿零点,以体 现气息流数据Vb,而第二实施例中的零点补偿处理IOIA通过补偿上述偏移 控制部的偏移量来执行气息流数据Vb的零点补偿,从而使得气息流数据Vb 等于预定偏移值Voffset。
图6是示出在第二实施例中执行的零点补偿处理101A的示例性操作顺 序的流程图。在图6的步骤S201,补偿可变电压源130的输出电压,从而使 气息流数据Vb的本身等于预定偏移值Voffset。与第一实施例中的步骤S101 和S102的上述操作类似,在第一至第四时刻中的任一时刻(即,满足第一 至第四条件时)执行这种输出电压补偿处理。图7是示出在步骤S201执行 的输出电压补偿处理的示例性具体操作顺序的流程图。在输出电压补偿处理
的示例性实例中,在步骤S301,从气息流检测器70接收气息流数据Vb。如 果在步骤S302确定为Vb>Voffset,则在步骤S303降低可变电压源130的输 出电压,之后CPU 100使处理返回至步骤S301。如果在步骤S302确定为 VtKVoffset,则在步骤S304增加可变电压源130的输出电压,之后CPU 100 使处理返回至步骤S301。重复这些操作,直至气息流数据Vb等于偏移值 Voffset。 一旦通过重复操作使得气息流数据Vb等于偏移值Voffset (Vb=Voffset),则图6的步骤S201的输出电压补偿处理结束,从而执行步 骤S203及其后的操作。
步骤S203至S206旨在执行在第二至第四时刻中的任一时刻执行步骤 S201的输出电压补偿处理所提供的确定操作。步骤S203至S206基本类似 于第一实施例(图4)中的步骤S103至S106。然而,如第二实施例中步骤 S206所确定的当气息流数据Vb变得小于偏移值Voffset时,确定由于温度 漂移等使零点在负向偏移,从而CPU 100返回步骤S201。这是因为在本实 施例中将气息流数据Vb的零点固定在偏移值Voffset。通过上述配置,第二 实施例可实现与第一实施例相同的有益效果。
虽然描述了应用于电子长笛的第一和第二实施例,然而本发明的基本原 理也适用于其它类型的电子管乐器,例如电子短笛和电子陶笛。
权利要求
1.一种电子管乐器,包括气息流检测器,检测由用户吹入的气息流;乐音发生器,形成乐音信号;控制部,基于所述气息流检测器的输出信号控制所述乐音发生器;和零点补偿部,当满足了预定条件时,基于在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来补偿所述气息流检测器的输出信号的零点。
2. 如权利要求1所述的电子管乐器,还包括用户可操作的零点补偿开 关,其中当开启了所述零点补偿开关时,所述零点补偿部判定满足了预定条 件,然后基于在开启了所述零点补偿开关的时间点由所述气息流检测器产生 的输出信号来补偿所述气息流检测器的输出信号的零点。
3. 如权利要求1所述的电子管乐器,还包括用以检测是否用户在进行 演奏的演奏状态检测部,其中当所述演奏状态检测部检测到用户没有在进行 演奏时,所述零点补偿部判定满足了预定条件,然后基于在所述演奏状态检 测部检测到用户没有在进行演奏的时间点由所述气息流检测器产生的输出 信号来补偿所述气息流检测器的输出信号的零点。
4. 如权利要求1所述的电子管乐器,其中当由所述气息流检测器的输 出信号表示的值降低至预定阈值以下时,所述零点补偿部判定满足了预定条 件,然后基于在由所述气息流检测器的输出信号表示的值降低至预定阈值以 下的时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来补偿所述气息流检测器 的输出信号的零点。
5. 如权利要求l所述的电子管乐器,其中当开启了所述电子管乐器时, 所述零点补偿部判定满足了预定条件,然后基于在开启了所述电子管乐器的 时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来补偿所述气息流检测器的输 出信号的零点。
6. 如权利要求1-5中任一所述的电子管乐器,其中当满足了预定条件 时,所述零点补偿部将在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产生 的输出信号的值设置为表示所述气息流检测器的输出信号的零点的值,然后 向所述控制部提供该表示零点的值;其中所述控制部基于所述气息流检测器 的输出信号和该表示零点的值控制所述乐音发生器。
7. 如权利要求1-5中任一所述的电子管乐器,还包括使所述气息流检 测器的输出信号在正向或负向偏移的偏移控制器,其中当满足了预定条件 时,所述零点补偿部补偿由所述偏移控制器控制的所述气息流检测器的输出 信号的偏移量,以使由所述偏移控制器进行了偏移控制的所述气息流检测器 的输出信号表现为预定值,以及其中所述控制部基于由所述偏移控制器进行 了偏移控制的所述气息流检测器的输出信号来控制所述乐音发生器。
8. —种用于电子管乐器的零点补偿方法,该电子管乐器包括气息流 检测器,检测由用户吹入的气息流;乐音发生器,形成乐音信号;和控制部, 基于所述气息流检测器的输出信号控制所述乐音发生器;所述零点补偿方法包括以下零点补偿步骤,即当满足了预定条件时,基 于在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来补偿 所述气息流检测器的输出信号的零点。
9. 如权利要求8所述的零点补偿方法,其中在所述零点补偿步骤中, 当满足了预定条件时,将在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产 生的输出信号的值设置为表示所述气息流检测器的输出信号的零点的值,然 后向所述控制部提供该表示零点的值。
10. 如权利要求8所述的零点补偿方法,其中所述零点补偿步骤包括 设置步骤,即当满足了预定条件时,设置所述气息流检测器的输出信号的偏 移量,使得所述输出信号表现为预定值;和改变步骤,即根据在所述设置步 骤中设置的偏移量改变所述气息流检测器的输出信号的值,其中所述控制部 基于在所述改变步骤中改变了的所述气息流检测器的输出信号来控制所述 乐音发生器。
全文摘要
本发明提供一种电子管乐器及其零点补偿方法。其中所述电子管乐器包括气息流检测器,检测由用户吹入的气息流;乐音发生器,形成乐音信号;控制部,基于所述气息流检测器的输出信号控制所述乐音发生器;和零点补偿部,当满足了预定条件时,基于在满足了预定条件的时间点由所述气息流检测器产生的输出信号来补偿所述气息流检测器的输出信号的零点。当检测到由用户可操作的零点补偿开关已打开时,当检测到没有演奏正由用户进行时,当检测到由气息流检测器的输出信号表示的值降低至预定阈值以下时,或者当检测到管乐器已经打开时,理解为满足预定条件。
文档编号G10H3/16GK101149920SQ200710153490
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月20日 优先权日2006年9月22日
发明者柴田孝一郎 申请人:雅马哈株式会社
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