弦乐器、其系统和其使用方法

弦乐器、其系统和其使用方法
【专利摘要】本发明提供：一种具有单独传感器的电弦乐器，所述传感器检测并发射代表所演奏和弦的数据；一种系统，其可作为单人乐队演奏，包含具有单独传感器的电弦乐器，结合用于产生音乐伴奏的电子装置；以及一种以具有检测和发射代表所演奏和弦的数据的单独传感器的电弦乐器作单人乐队演奏且具伴随演奏所述乐器的音乐伴奏的演奏方法。
【专利说明】弦乐器、其系统和其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种经特殊改良的弦乐器，被称为“单人乐队”(OMB)的弦乐器，例如吉他，以及所述弦乐器的系统和演奏所述弦乐器的方法，使吉他手能够独自为听众表演，或独自演奏为消遣。弦乐器(例如吉他)经构造以使得吉他手可不仅用他熟悉的和弦和独奏来为自己伴奏，而且为他正演奏的内容提供自动和声伴奏来为自己伴奏。此自动伴奏包含鼓、低音和其它乐器，其可创造整个管弦乐队的管弦乐配乐和音乐和声，与管风琴或合成器所产生的类似。 [0002]本发明实现此目的而不显着或明显地更改弦乐器的形状或重量，或演奏方式。演奏者不必放弃他迄今为止已学的内容，也不必学习新的演奏方法,而是仅仅少量地补充他的知识。本发明的一个优点是可产生多于某人演奏从迄今为止的常规弦乐器产生的音乐的音乐，本发明可丰富所述音乐且允许吉他手独立表演(此前是不可能的)，同时通过产生较丰富且较复杂的音乐带来愉悦和满足。
【背景技术】
[0003]常规的声学或电吉他的主体可具有各种形状，但主要由音箱、颈状部分、音柱板和琴弦组成。琴弦可移除地附接到安装在音箱上的“琴马”，且在音柱板上方拉伸到颈状部分的末端，在此末端处，琴弦附接到调谐棒，每根琴弦具有一个调谐棒，调谐棒提供了调谐琴弦或根据需要更换琴弦的便利方法。
[0004]弦乐器(例如吉他)的修改和改进具有悠久的历史，且最近已经历了并入利用MIDI(乐器数字接口)协议的现代数字和电子技术的改变。
[0005]以下专利代表了关于本发明的当前最先进技术:
[0006]I)冯?巴斯(Von Basse)等人的第6，583，632号美国专利公开了一种运算放大器电路中的可用作指纹传感器的电容器表面网格。所述专利仅确立与电容性音柱(fret)传感器相关联的电子器件，且不存在关于音乐系统的公开内容。
[0007]2)波伊松(Poison)的第4，336，734号美国专利公开了一种被结构化为并入电子电路的吉他以合成音乐音调的乐器。触敏(电容性)音柱传感器安装在对应于音柱和琴弦位置处。
[0008]3)李(Lee)的第6，753，466号美国专利公开了一种电子可编程系统，其包含感测手指按压以激活电子电路的薄膜开关弦板。可编程系统从软件模块检索经编程的音符或和弦，且维持手指压力可维持和弦的声音。
[0009]4)丹尼尔(Daniel)的第7，541，536号美国专利公开了一种用于处理由吉他产生的电音频信号的便携式多声效系统。触敏动态控制单元安装在吉他主体的前面板上。
[0010]5)柯顿(Kotton)等人的第7，812, 244号美国专利公开了一种用于产生合成器和MIDI控制数据以从由耦合到弦乐器以感测表演者在乐器上的演奏和动作的音柱传感器所收集的数据再现信号的方法和系统。
[0011]6)沙利文(Sullivan)的第7，897, 866号美国专利公开了用于使用位于演奏表面的选定位置处的传感器模块来检测手指在乐器的演奏表面上的位置的系统和方法。所述传感器模块发射由在选定位置附近的手指反射或扩散的光。
[0012]7)艾巴(Iba)等人的第5，025，703号美国专利公开了一种使用多个音柱传感器进行乐器表演的电子弦乐器。音柱传感器包含用于检测指板上的音柱操作位置的设备，此信息被用于包含所产生音乐音调的各种控制功能。
[0013]8)法拉(Fala)等人的第5，033，353号美国专利公开了检测器中的改进，其使用超声信号来检测吉他或类似物的音柱上的指法，以最小化音柱检测与音符触发功能之间的干扰。
[0014]9)奥藤(Auten)等人的第5，990，405号美国专利公开了一种用于通过演奏乐器并佩戴包含立体声扬声器的头戴式3D显示器使得音乐会的预录部分可连同乐器的实际演奏一起呈现来模拟参与音乐会的系统。
[0015]10)奥库洛夫(Okulov)的第6，191，350号美国专利公开了一种适合于结合电池电源且具有CPU和存储器(其包含经编程的和弦与旋律)使用的吉他。琴弦的振动由压电元件拾取且被放大。
[0016]11)第5，166，467号美国专利公开了一种操作连接到吉他的电子合成器的脚踏板。因此，演奏者必须用他的手演奏吉他以及用他的脚协调产生和弦。
[0017]12)第5，880，393号美国专利涉及一种用于结合音序器使用以产生音乐和弦的控制器。此现有技术专利说明并且也提出权利要求应用于手风琴的发明。但是，此专利中所揭示的系统虽然适合按键操作乐器，但不太适用于弦乐器，例如吉他。
[0018]13)第7，541, 536号美国专利提出用于放大的吉他的多声效系统的权利要求。此系统不适用于和弦伴奏。
[0019]14)第2003/0210809A1号美国专利申请案揭示用于检测与人类手指的接触而不经由人类手指使电容器放电的传感器的改进，从而避免因此不舒服的感觉。在此申请案不存在关于音乐系统的公开内容，且因此，此专利与本发明无关，而仅确立与电容性音柱传感器相关联的电子器件。
[0020]15)克雷默(Kramer)的第2008/0236374号美国专利申请案公开了一种基于从演奏者的手指附近至电容性音柱传感器阵列的电容性感测输入而产生音乐相关数据的电子系统，其提供与吉他上的手指按压相关的感测位置信息。测量演奏者的手指与电容器阵列之间的电容。
[0021]16)哈克勒(Hackler)的第W095/01632号PCT专利申请案公开了一种电吉他，其具有安置于颈状部分上的压敏设备，所述压敏设备响应于对所述压敏设备的手动挤压而提供控制信号。

【发明内容】

[0022]本发明为吉他手提供根据吉他手所演奏的和弦的独立计算机化和弦产生系统。因此，吉他手通常用他的右手(如果是右撇子)来演奏曲调，且通过按压他的左手手指和改变他的左手手指的位置来产生伴奏和弦。将此演奏的输出照原来的样子放大。以电子方式捕获产生和弦的左手移动，且将因此产生的信号传送到音乐产生输出系统。
[0023]因此，根据本发明，提供一种电弦乐器，例如吉他，其维持原始声音和演奏方式，而不影响所述电弦乐器的外观、感觉或相对重量，也不影响熟悉的演奏方式。
[0024]本发明的另一目标是提供一种通过用户接口与计算机通信的电弦乐器，例如吉他。此用户接口可为脚踏板、触摸屏、键盘或其任何组合。然而，脚踏板通常是优选的，因为它们不需要使用用来自由弹奏或弹拨琴弦的手。
[0025]因此，本发明的主要目标是提供一种具有以下各项的电弦乐器:
[0026]主体，其具有音孔；
[0027]颈状部分，其从所述主体延伸；
[0028]多根琴弦，其安装在所述颈状部分和音孔上方；
[0029]多个传感器，其沿所述颈状部分安装在所述琴弦下方；以及
[0030]与所述传感器相关联的电子电路；
[0031]其特征在于，所述传感器内包括动态单独音柱激活传感器，其各自对应地定位在所述多根琴弦中的一者下方，
[0032]藉此，当在所述弦乐器的所述琴弦上演奏和弦时，在所述琴弦上施加的手指压力激活所述对应动态单独音柱激活传感器，且经由所述电子电路将代表所述所演奏和弦的压力数据发射到处理器，以产生包括所述所演奏和弦的音频输出。
[0033]所述动态单独音柱激活传感器安置于颈状部分上，在琴弦下方。这些传感器优选为电容传感器，但也可使用电感传感器。下文将描述其详细构造。
[0034]如通过焊接或胶合将动态且单独音柱安装在动态且单独音柱激活音柱传感器上。当手指按压或弹奏琴弦时，动态单独音柱被按压，其激活动态且单独音柱激活传感器。这产生电信号，其在发射到处理器时被处理以识别并测量演奏者的手指运动的压力数据和相关参数。因此，激活自动化系统以提供经预编程的和弦作为与吉他的声音协调的音乐伴奏。
[0035]本发明的相同概念也可应用于其它乐器，且不一定仅应用于弦乐器。举例来说，不具有琴弦的吉他在用本发明的组件组成且根据本发明的方法来演奏时，也可充当“单人乐队”。
[0036]需注意的是，吉他的原始声音保留，甚至在自动化伴奏正在作用时也是如此，以便保存在不同演奏形式(例如和弦的滑音，或哇哇(whaiha))中占流行的特殊效果。另外，存在升高或降低自动化伴奏以及原始声音以对其进行调整来实现声音间的合适平衡的可能性。通过电缆或无线系统附接到电弦乐器的计算机来操作音乐输出系统。因此，仅希望以常规方式使用电弦乐器的人无需将其附接到计算机，而是仅附接到音频输出。
[0037]本发明的另一目标是提供一种系统，藉此，演奏弦乐器的人可像具有音乐伴奏的整个乐队那样表演。所述系统包括弦乐器，其具有:如上文所定义的具模/数转换能力的音柱激活传感器系统；用户接口，其用于选择性地将音乐伴奏引入到系统中；MIDI接口，其用于处理从音柱激活传感器系统和用户接口两者接收到且通过MIDI协议信道发射的数字信号；以及合成器模块，其通过MIDI协议连接以产生音频输出，整个过程由计算机控制。
[0038]所述用户接口可为用于独奏表演(单人乐队)的键盘或脚踏板，其可提供用于自动化伴奏(例如:声音的改变、分割、变调、编程、配和音、发音、拍子、前奏、结尾等)的输入。
[0039]本发明的电弦乐器(例如吉他)是以多种配置产生，以便可在不同能力等级下使用，就像风琴一样。因此，提供了经合适地配置以供初学者；供想丰富其音乐经验的业余爱好者；以及供独奏或具有团队的高级演奏者和专业音乐家使用的吉他。或者，可根据本发明的原理改装任何简单吉他，以将其转换为单人乐队吉他。因此，本发明适合在所有吉他市场上使用，例如电吉他、古典吉他和声学吉他，且一般适合类似类型的弦乐器。
[0040]MIDI接口具备若干按键和显示屏(未图示)，使得用户将能够相对于按压按键的时间和速度来调整必要的压力。例如，如果在较短持续时间内按压按键，那么显示屏将指示来自所述按键的一种响应，而在同一按键上的较长压力持续时间将向MIDI接口 24指示想要得到的另一种响应。按压按键之间的不同间隔(时序或节拍)也影响音乐响应。这些响应是预编程的以反映演奏者对特定演奏期间所期望的音乐效果的品味和选择，且允许较大灵活性的编程。
[0041]大多数弦乐器(例如吉他)具备音柱板，其通常分为若干音柱区段，且由延伸越过吉他的所有琴弦的固定音柱分离，而在本发明中，动态音柱是独立于彼此而操作的单独可移动段。在本发明的优选实施例中，将用于识别压力变化的音柱激活传感器定位在动态音柱中的每一者下方。音柱传感器的特征为非常薄的组件，厚度约为0.6_或以下。
[0042]取决于吉他的类型及其制造商，在典型吉他的颈状部分上，存在约18个音柱区段，且所述音柱的高度(即，在琴弦之间)从颈状部分的端部朝琴马渐细。例如，如果吉他具有六根琴弦以及18个音柱区段，那么应存在约(18X6) 108个音柱传感器位置。显然，不能同时按压所有位置。本发明漂亮地解决了此问题。
[0043]无需在每一音柱空间上都具有一音柱传感器。将例如由本发明提供的音柱传感器放置在九个音柱区段上是足够的，这将所需的音柱传感器的量减少了一半。
[0044]存在一些和弦(全和弦)，其中食指按压在一音柱空间上的所有琴弦上，且三个手指(中指、无名指和小指)按压在不同音柱空间上的琴弦上。在此情形中，每一琴弦在一个以上点上(但不在同一音柱空间上)由演奏者的手指按压。
[0045]存在可用于识别手指压力和其它相关数据的若干已知技术。电感性和电容性系统包含在这些技术中。音柱激活传感器的特定构造和放置及其使用方法构成了本发明的要素。两种系统都可与音柱激活传感器结合安装在动态音柱下方且在被激活时实现电性质的变化音柱而起作用。
[0046]音柱激活传感器的安装是使得其不干扰演奏者手的自由，且对弦乐器(例如吉他)的原始声音造成较少或无干扰，这是因为接近音柱区段放置的微小动态音柱32的轻微机械操作而几乎不会造成声学上可觉察的差异。
[0047]在本发明的优选实施例中，处理器(未图示)经由MIDI通信信道彼此连接，但有可能在TTL层次通过经涂覆或绞合线使用UART，以便连接到MIDI接口 24。
[0048]识别演奏者的压力有两种可能性:演奏者的手指直接触碰动态音柱，或触碰琴弦以按压在动态音柱上。此感测使得能够识别演奏者所施加的压力，且确定经由MIDI通信信道要发射什么数据。由于存在两种可能性，因此音柱传感器需要不仅识别压力数据，而且识别手指位置和其它相关参数以将适当信号传送到系统以获得所需要的响应。
[0049]MIDI协议包含同步标题；用于琴弦中的每一者的两个字节，第一字节指定被按压的单独动态音柱，且第二字节给出关于压力的额外信息。最后，将出现和数校验字节。这需要每秒115200个字节的通信速度。
[0050]本发明的其它特征和优点将从图式和下文给出的描述中说明。【专利附图】

【附图说明】
[0051]为了更好地理解关于本发明的实施例，参考附图，其中:
[0052]图1是用于本发明的电弦乐器的电子系统的优选实施例的框图；
[0053]图2A和2B分别展示根据本发明优选实施例而改良的吉他颈状部分的一般俯视图和放大示意图；
[0054]图2C是从图2B的P-P的横截面图，其展示根据本发明实施例的安装在印刷电路板(PCB)上的音柱传感器的安置；
[0055]图2D是从图2C的细节B的放大视图，其展示处于未激活定向的音柱传感器；
[0056]图2E是从图2C的细节B另一放大视图，其展示处于激活定向的音柱传感器；
[0057]图3A和3B分别展示本发明的典型音柱传感器的另一实施例的透视图和俯视图；
[0058]图3C是图3B中所示的处于未激活定向的实施例的横截面图Q-Q ；
[0059]图3D是从图3B的Q-Q的横截面图，其展示处于激活定向的音柱传感器；以及
[0060]图4是根据本发明另一实施例的配置有电感线圈的音柱传感器的透视图。
【具体实施方式】
[0061]现参看图1，展示本发明的电弦乐器的电子系统的优选实施例的框图。系统20通常包括四个组件:动态、单独音柱激活传感器系统22，其包含模/数转换能力；用户接口26，其用于将用于音乐伴奏的输入选择性地引入到系统20中；MIDI接口 24，其用于处理从动态、单独音柱激活传感器系统22和用户接口 26两者接收到的数字信号，其在电缆上经由信道23、25通过MIDI协议发射或通过无线发射来发射，如所属领域的技术人员已知；以及合成器模块28，其通过MIDI协议连接以产生音频输出30。
[0062]音柱激活传感器系统22中或MIDI接口 24本身中的至少一个处理器(未图示)将模拟压力数据转换为数字数据使其可轻易地由在系统20的组件之间共享的MIDI通信信道发射，如上文所述。
[0063]音柱激活传感器系统22用于识别演奏者在弦乐器(例如吉他)的多根琴弦38 (图2A、2B)上的手指压力、位置和该压力的持续时间。
[0064]用户接口 26的使用是本发明的优选实施例。根据本发明，用户接口 26包括在键盘控制台或触摸屏(未图示)上的可编程激活键阵列，使其演奏者能够与电子系统互动。或者，将脚踏板(未图示)用于电子系统的脚激活开关，以便解放吉他演奏者的手和手指。经由MIDI信道25将键或脚踏板上的压力传送到MIDI接口 24 (图1)。或者，用户接口 26可包括标准风琴，或连接到PC的触摸屏或甚至键盘而具有或没有脚踏板。音乐伴奏可为各种类型的乐器的音乐伴奏，而不限于弦乐器。这些音乐伴奏可为预录的或以数字格式从PC下载，以用于对吉他的声音配和音，所述吉他已配有系统20的动态、单独音柱激活传感器。
[0065]MIDI接口 24处理分别通过MIDI协议发射信道23和25从音柱激活传感器系统20和用户接口 26两者接收到的数字信号，并经由另一MIDI协议信道27将此数据馈送到合成器模块28，在此所述数据进一步经处理且发射到音频输出30。音频输出30可为音乐声学的任何组合，包含从演奏带弦乐器(见图2A)产生或由演奏者在独奏弦乐器时通过操作用户接口 26而选择性地引入的音乐伴奏的声音产生的音乐声学。合成器模块28添加多种乐器的经合成和弦，以在音频输出30处提供整个乐队的表演效果而实际上是单人乐队。MIDI接口 24接收演奏者的手指压力的原始信息(如其先前所定义)，包含识别和弦是否被按压，以及压力的时间长度是否有效。如果压力合乎这两个准则，那么其将通过MIDI信道23发射到MIDI接口 24。
[0066]MIDI接口 24具有外部电力供应(未图示)以对所述吉他供电；至少一个处理器以接收来自吉他的信息，并识别MIDI中的和弦，且同时从用户接口 26 (例如脚踏板或键或触摸屏)接收MIDI信息且将吉他的声音与来自用户接口 26的音乐伴奏进行组合，所述声音与音乐伴奏由MIDI接口 24处理，并传送到合成器模块28以产生音频输出30。
[0067]合成器模块28可为电子合成器，具有MIDI A 口的风琴、计算机程序、作为计算机处理单元(CPU)的部分的MIDI模块，或其它支持MIDI协议的音序器，如现有【技术领域】中的技术人员已知。
[0068]合成器模块28经由MIDI协议信道27从MIDI接口 24接收数字信号，包含演奏弦乐器的声音以及音乐家演奏者选定音乐伴奏通过操作用户接口 26而输入到系统20中。合成器模块28是可编程的，以整合并处理音乐伴奏与来自弦乐器的声音以产生(箭头)音频输出30。
[0069]合成器模块28根据演奏者的指令产生声音，不管指令是从键盘上的激活键、从脚踏板，还是从吉他的颈状部分34 (见图2A)上的音柱激活传感器(见项目42，图2C，或项目56，图 3B)。
[0070]虽然存在若干个可使用的可用现成产品，但需整合硬件与软件且获得将充当合成器模块28并组织来自系统的所有组件的信息的PC。而本发明仅需要基本的计算机而不需要复杂计算机，和仅需要如所属领域的技术人员已知的MIDI和高质量音频适配器，如参考网上的来源即可展示可结合本发明使用的合适、所参考的现成组件。
[0071]如果使用显示器屏幕进行用户输入和合成器模块28的编程，那么其优选应为“触摸”屏幕，且为了经济和用户友好性起见，其优选为在可调整支架上的小屏幕。如所属领域的技术人员已知，特别为此功能设计的PC或组件可放置在支架的底部。还建议在演奏乐器的基座周围具有用户踏板的锚定器。所述单元可为可套缩的，且在折叠时转换为手推车以方便运输或在平台或舞台上从一处移动到另一处。
[0072]风琴(未图示)是标准乐器，其中的若干具有MIDI入口。由于MIDI协议是标准的，因此其可连接到风琴，使得吉他和脚踏板将作为风琴接口的一部分。具有可马上可以使用且具有已知结果的优点，但亦有大小，以及不灵活的编程的缺点。
[0073]合成器模块28包含从MIDI系统产生音乐所必需的一切；其马上可以使用，具有已知结果。
[0074]具有适当程序的计算机将提供用于产生声音的最大必要灵活性，且尤其将允许创建多个必要任务使本发明的系统的良好操作。此系统的主要优点是其允许编程的最大灵活性。
[0075]如现有【技术领域】的技术人员已知，产生声音的能力仅取决于所选择的合成器模块
28。实际上，音乐的实施将受所选种类的合成器的执行以及其提供的声音及其执行的等级和选择限制。
[0076]在图2A和2B中，分别展示根据本发明优选实施例而改良的吉他颈状部分34的一部分的一般俯视图和放大示意图。[0077]举例来说，典型的吉他颈状部分34的一部分被展示为具有沿其长度拉伸的六根琴弦38。一些弦乐器可具有较少或较多琴弦。在多根琴弦38中的每一者下，展示了对应的多个动态、单独音柱32a-l (见图2B)。如在图2C、2D和2E中更清楚可见，说明了动态单独音柱32和动态单独音柱传感器42的构造和操作的视图。
[0078]现在详细参看图2A，所展示根据本发明优选实施例中的本发明的原理而修改的吉他颈状部分34的一部分的一般俯视图。
[0079]如在典型吉他中，颈状部分34被展示为由跨越颈状部分34的宽度布置的单独动态音柱激活传感器32划分为音柱区段33。琴弦38 (通常六个或六个以上)从下部主体部分(未图示)紧绷拉伸到头部36，在头部36处，琴弦38可装卸地锚定到一组调音弦轴37，其用于调整琴弦38的张力或用于在需要时更换琴弦38。
[0080]图2B是为图2A的细节A的放大示意图，其展示根据本发明优选实施例的安置在吉他的琴弦下面的两行单独动态音柱32a-321的俯视图。
[0081]用于感测和识别演奏者的手指压力和其它有关数据的音柱传感器系统22 (图1)被安装在颈状部分34上。将动态单独音柱激活传感器42 (见图2C)所收集的数据以模拟或数字方式传送到MIDI接口 26 (见图1)以供处理。按下或弹奏琴弦38可立即由对应琴弦38下面的单独音柱激活传感器42识别。吉他琴弦38是不导电的，以避免与音柱传感器系统22 (见图1)中的电子器件冲突。按压特定动态单独音柱32以激活对应的单独音柱激活传感器42。演奏者通过用户接口 26来增强输出，用户接口 26用以调集选定和弦及音乐伴奏，以对吉他的声音配和音。
[0082]音柱激活传感器系统22 (图1)经设计以具有最小轮廓，且不干扰演奏。音柱区段33中的动态单独音柱32之间的连接是线性快速信道，这是因为存在跨越一个以上音柱区段33上的和弦。可看为被按压和弦的重新调用可经由单独处理器(未图示)来最佳实现，所述处理器搜集从这样致动的相关音柱区段33的每一者中的动态单独音柱传感器42的信息，且识别演奏者在多根琴弦38上的手指运动和压力，以产生特定和弦。
[0083]细节A展示在音柱两个邻近行的单独音柱32a到32f以及音柱32g到321间形成的音柱区段33，演奏者可在音柱区段33中弹拨或弹奏琴弦38。在单独动态单独音柱32a到321下面是音柱激活的动态单独音柱传感器42 (见图2C)。或者，动态单独音柱传感器56 (见图3B)可检测或识别演奏者的手指移动以及手指压力动态，以调集经预编程或选定的和弦而为从吉他本身的声音伴奏。
[0084]参考下文对横截面P-P (见图2C)的展示并描述的进一步细节。
[0085]图2C、2D和2E说明颈状区段34 (未按比例绘制)，其包括PCB (印刷电路板)44，并在其上安装有多个动态单独音柱激活音柱传感器42，动态单独音柱激活音柱传感器42各自包括下部导电层50，下部导电层50由绝缘层52从非常薄的上部导电层48a分开，并具有音柱附接到上部导电层48a的激活单独音柱32，从而构成电容器型音柱激活传感器42
[0086]现在参看图2C，所展示为图2B的横截面图P-P，其展示根据本发明优选实施例所安装在吉他颈状部分34上的单独音柱激活音柱传感器42的安置。PCB44附接到颈状部分34，代替标准音柱板(未图示)，且配置有安置在单独动态音柱32下并附接到单独动态音柱32的多个单独弯曲音柱激活传感器42。仅上部导电层48a的微小部分48a实际上弯曲。上部导电层48b的大部分固定地附接到绝缘体46，使其上部导电层48a/b与下部导电层50分开。
[0087]进一步描述关于图2D中的放大视图中所示的细节B的细节。
[0088]图2D为图2C的细节B的放大视图，其分别展示本发明一个实施例中的上部和下部导电层50和48a在典型单独音柱传感器42中的安置的横截面图。将独立动态音柱32展示为附接到音柱传感器42的上部导电层48a。需注意，上部导电层48a和下部固定板50的面向表面涂覆有非常薄的绝缘涂层52。将间隙G展示为L形气隙，但可使用合适的可压缩电介质材料来填满气隙，并维持上部可弯曲导电层48a与下部固定层50之间的微小间距。上部导电层48a确实与上部导电层48b完全相接，因为维持非常小的间距54，以避免与固定材料层的其余部分(包括全部安装在PCB44上的上部导电层48b、绝缘层50和下部导电层50的一部分)无意中接触。所展示的吉他琴弦38在动态单独音柱32 (见图2D)上方拉伸，使琴弦38上的手指压力对应地按下动态单独音柱32，且因此致动弯曲的单独音柱传感器42 (详见图2E)。
[0089]图2E为图2C的细节B的另一放大视图，其展示在将向下的手指压力施加到弯曲音柱传感器42时，弯曲音柱传感器42中的弯曲上部导电层48a的弯曲运动。将单独动态音柱32展示为附接到上部导电层48a。当演奏者的手指压力(箭头45)按下单独动态音柱32上方的琴弦38时，该动作(箭头47)致使上部导电层48a以较小的弧度47 (箭头)朝下部导电层50弯曲一毫米的几十分之一，从而减小间隙G，且增加上部导电层48与下部导电层50之间的电容值。
[0090]可以若干方式测量电容的增加，例如:测量频率变化、测量电压变化，或测量充电时间。每一动态单独音柱激活传感器42根据施加到其对应动态音柱32的压力来改变其电容值。将每个音柱区段音柱传感器42的电容值传送到微处理器(未图示)以供进一步处理。
[0091]上文所提到的微处理器的处理功能中的一者包括辨识吉他演奏者是否正用预定义压力同时按压至少两个音柱区段(即，至少一个双音符和弦)的能力，因为这对于确立信号以调集至少一个旋律和弦来为演奏吉他所产生的声音伴奏是必要的。
[0092]图3A和3B分别展示本发明的典型音柱传感器的另一实施例的透视图和俯视图；且图3C和3D展示为图3B的放大横截面图Q-Q。传感器56可视为具有安装在“浮动”上导电层58上的单独动态音柱32。浮动的外观是上部导电层58能够自由地几乎均匀地朝下部导电层50向下按压(图3C、3D)的结果，而不是如图2C中所示那样弯曲而成。
[0093]一系列四个L形凹槽60以一几何图案压印在动态音柱32周围，以便音柱使上部导电层58时受到从动态音柱32被向下压的压力时促进某一小浮动稳定性。L形凹槽60用以防止不想要的横向扭曲，且当释放上部导电层58的压力时，具有凹槽60的表面趋向于弹回，且凹槽60可返回到其正常位置。
[0094]详细参看图3C，所展示为具备由电介质52分开的动态上部导电层58和下部导电层50的浮动音柱传感器56。所展示浮动音柱传感器56处于未激活状态，其中上部导电层58和下部导电层50分别处于距彼此的最大高度距离处。
[0095]图3D在许多特征上非常类似于图2E中描述并展示的那些特征，只是除了分别在图中的后者具有弯曲音柱传感器42，且前者具有浮动音柱传感器56。当通过按压一个或一个以上吉他琴弦38来将压力45 (箭头)施加到动态音柱32时，上部导电层58被迫向下，如由动作箭头53所示。两个层58、50之间的距离变化产生电容。将此信息发射到处理器(未图示)，其在由电子系统处理之后产生音乐和弦，其可听起来与根据从用户接口 26的输入的音频输出和谐一致，在用户接口 26处，演奏者可选择许多种类的音乐伴奏。
[0096]非导电绝缘或电介质46将音柱传感器56的两个作用层分开。每一导电层50、58在其面向表面上涂覆有绝缘涂层52。
[0097]测量电容的变化，且将由处理器(未图示)转换为数字格式的数据用作本发明的发明性系统(图1)中的电子控制或组织的输入，以产生自动化的选定音乐伴奏来对独奏吉他的声学输出配和音。
[0098]如上文给出关于本发明的优选实施例中的弯曲音柱传感器42的描述论述了电容元件，但应理解，电感元件(关于图4所描述)可任选地使用以实现如上文所述操作本发明的相同目的。
[0099]图4是根据本发明另一实施例的配置电感线圈的音柱传感器的透视图。利用来自两个电线圈72a和72b的电感效应来操作音柱传感器70。举例来说，将右绕电感线圈72a嵌入在上部板66中，而将左绕电感线圈72b嵌入在音柱传感器70的下部固定板68中。当在线圈72a/72b之间引入电场时，更改电介质间隙G。当安装在PCB或类似非导电平台44(图3C)上时，从线圈中心延伸的一根电线充当输入，且每一线圈72a/72b的另一端接地，从而形成共用接地连接以完成为电感型音柱传感器70供电的电路。
[0100]在本发明的另一实施例中，电弦乐器的在多个琴弦38下面的颈状部分34具备可编程触控面板(未图示)，其充当音柱传感器且识别演奏者的触碰和所演奏的和弦，并将其转变为自动化伴奏。此面板对触碰力是触敏的，且识别(根据压力的持续时间)音乐家-吉他手何时按压和弦，以及想使此和弦在自动化伴奏下演奏的方式。并且，和弦必须具有至少两个音符的持续时间。手指在多个琴弦38上的所有其它移动均不会激活自动化伴奏，且将听起来为从普通电吉他给出的音乐的感觉，并具有所有其推弦和滑音。
[0101]关于本发明的某些特定实施例已描述了本发明，应理解，所述描述无意作为限制因为所属领域的技术人员现在能联想到的进一步修改，且意在涵盖此类属于所附权利要求书的范围内的修改。
【权利要求】
1.一种电弦乐器,其具有: 主体，其具有音孔； 颈状部分，其从所述主体延伸； 多根琴弦，其安装在所述颈状部分和音孔上方； 多个传感器，其沿所述颈状部分安装在所述琴弦下方；以及 与所述传感器相关联的电子电路； 所述电弦乐器的特征在于所述传感器包括动态单独音柱激活传感器，其各自对应地定位在所述多根琴弦中的一者下方， 藉此，当在所述弦乐器的所述琴弦上演奏和弦时，在所述琴弦上施加的手指压力激活所述对应的动态单独音柱激活传感器，且经由所述电子电路将表示所述所演奏和弦的压力数据发射到处理器，以产生包括所述所演奏和弦的音频输出。
2.根据权利要求1所述的电弦乐器，其中所述动态单独音柱激活传感器是电容传感器。
3.根据权利要求1所述的电弦乐器，其中所述动态单独音柱激活传感器是电感传感器。
4.根据权利要求2所述的电弦乐器，其中所述动态单独音柱激活传感器包括固定下部导电层，其与上面固定有单独动态音柱的可移动上部导电层间隔开并绝缘，所述层之间存在电介质，藉此所述动态音柱上的压力在所述下部层的方向上移动所述上部层，从而产生与所述移动量成比例的电流。`
5.根据权利要求3所述的电弦乐器，其中所述动态单独音柱激活传感器包括下部导电线圈，其与上部导电线圈间隔开并绝缘，所述上部导电线圈上固定有单独动态音柱。
6.根据权利要求4所述的电弦乐器，其中所述导电层具有介于0.1mm到0.6mm之间的厚度。
7.根据权利要求4所述的电弦乐器，其中所述导电层具有0.2mm的厚度。
8.根据权利要求1到7中任一权利要求所述的电弦乐器，其包括吉他。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的电弦乐器，其中所述电子电路由PCB提供。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的电弦乐器，其进一步包括允许实现所演奏声音的放大的拾音器。
11.根据权利要求1所述的电弦乐器，其中所述压力数据包括选自以下群组的参数中的至少一者:手指移动、手指位置、压力、演奏者的手指在所述多根琴弦中的至少一根上的压力和速度，及其组合。
12.—种用于由独奏演奏者从具有音乐伴奏的电弦乐器产生音乐的系统,其包括: 弦乐器，其具有: 主体，其具有音孔； 颈状部分，其从所述主体延伸； 多根琴弦，其安装在所述颈状部分和音孔上方； 多个传感器，其沿所述颈状部分安装在所述琴弦下方；以及 与动态单独音柱激活传感器相关联的电子电路，所述动态单独音柱激活传感器各自对应地定位在所述多根琴弦中的一者下方， 所述电子电路包含: 用户接口，其用于选定音乐伴奏的输入和控制， MIDI接口，其用于整合和处理所述选定音乐伴奏与来自所述电弦乐器的声音，以及 合成器模块，其用以产生经整合的音频输出。
13.一种用于用独奏的电弦乐器产生声音和选定音乐伴奏的方法，所述方法提供: a)电弦乐器，其具有: 主体，其具有音孔； 颈状部分，其从所述主体延伸； 多根琴弦，其安装在所述颈状部分和音孔上方； 多个动态音柱激活单独传感器，其沿所述颈状部分对应地安装在所述琴弦下方；以及 与动态单独动态音柱激活传感器相关联的电子电路，以及 音柱激活传感器，其各自对应地定位在所述多根琴弦中的一者下方， b)用户接口，其用于选定音乐伴奏的输入和控制， c)MIDI接口，其用于整合和处理所述选定音乐伴奏与来自所述电弦乐器的声音， d)合成器模块，其用以产生经整合的音频输出， 所述方法由以下步骤组成: 1)通过在所述琴弦上施加手指压力来演奏所述乐器， 2)激活所述动态单独音柱激活传感器， 3)检测、识别和测量来自施加到所述琴弦和对应动态音柱激活传感器的手指压力的压力数据的参数； 4)将所述参数从模拟信号转换为数字信号； 5)用所述用户接口控制音乐伴奏的选定输入，以补充所述所演奏电弦乐器的包含和弦的声音； 6)用与所述MIDI接口的输出相通信的所述合成器模块产生音频输出，所述音频输出的声音效果由所述电弦乐器上的演奏与由所述用户接口所产生的所选择的音乐伴奏混谐产生。
14.根据权利要求2和3中任一权利要求所述的电弦乐器，其中所述可移动上部层与所述固定下部层之间的电容的增加是通过测量频率和电压的变化来测量的。
15.一种动态单独音柱激活传感器，当将此些传感器对应地放置在弦乐器的琴弦下方时，所述传感器用于检测和测量在电弦乐器上演奏的和弦且将检测和测量到的数据发射到音频输出，所述传感器包括: 固定下部导电层，其与上面固定有单独动态音柱的可移动上部导电层间隔开并绝缘，所述层之间存在电介质，藉此所述琴弦上的压力按压在所述动态音柱上，从而使所述上部导电层在所述下部导电层的方向上移动，产生与所述移动量成比例的电流。
16.根据权利要求1所述的电弦乐器，其中所述多根琴弦包括一系列非导电音乐琴弦。
【文档编号】G10H3/18GK103797534SQ201280044455
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2011年7月12日
【发明者】B·Z·尼, S·米兹拉希 申请人:O.M.B.吉他有限公司