一种模块化自动化弦乐器的制造方法
【技术领域】
[0001]弦乐器。
【背景技术】
[0002]弦乐器是乐器家族内的一个重要分支，在古典音乐乃至现代轻音乐中，几乎所有的抒情旋律都由弦乐声部来演奏。弦乐器的音色统一，有多层次的表现力，合奏时澎湃激昂，独奏时温柔婉约；又因为丰富多变的弓法和指法而具有灵动的色彩。
[0003]弦乐器的发音方式是依靠机械力量使张紧的弦线振动发音，故发音音量受到一定限制，因而常常需要在琴弦一侧加装共鸣箱以增大音量与改善音质。弦乐器通常用不同的弦演奏不同的音，有时则须运用手指按弦来改变弦长，从而达到改变音高的目的。
[0004]因此，通常弦乐器的演奏皆需要双手配合，演奏难度较大。特别是对于弓弦乐器和拨弦乐器，比如提琴和吉他，须一只手控弦(比如按压吉他的和弦)，另一只手拉弓或拨弦。一般地，拉弓或拨弦的动作比较容易完成，但是控弦往往难度很大。比如，吉他有数千种和弦指法，演奏时需要快速切换，此外还有滑弦、揉弦等等指法，演奏难度很大。所以，熟练掌握此类弦乐器的演奏技法往往需要花费大量的时间。此外，以手指控制琴弦会给手指带来痛感，这也是很多初学者最终放弃学习演奏弦乐器的原因。而且，此类精巧的技法对存在肢体障碍的人来说，是不可能完成的。
[0005]对于弦乐器演奏难度大的问题，也曾有人提出了解决方案。这些解决方案的基本原理有两种，一是机械式的，二是机电结合式的。对于第一种机械式的，可参考发明专利CN103839536，发明专利US7812233，此类发明的特征是，设计一种可安装在琴颈上的机械装置，具有多个按键，按下按键时通过机械传递，按下对应的琴弦，这样不需要手指与琴弦的直接接触。对于第二种机电结合式的，可参考发明专利CN102163424，发明专利US6753466，发明专利US7812233，发明专利US4228718，此类发明的特征是，设计了一种安装在琴颈上的机电结合装置，一般地这种装置具有相互独立的对应于不同琴弦和音品的众多动作机构，这些机构受电气信号控制，可以驱动动作单元运动进而压紧琴弦。
[0006]对于以上第一种机械式的解决方案，显然地，结构过于复杂，而且能够实现的和弦指法有限，体积、重量较大；对于以上第二种的解决方案，其最大的缺陷在于，由于机构是固定在琴颈上的，所以无法实现在琴弦振动的时候连续地改变琴弦振动部分的长度，也就是无法实现滑弦、揉弦等指法。
[0007]此外，众多的弦乐器虽然具有相同或相似的发声原理、琴体结构，但至今仍未有一种通用化的集成的弦乐器。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题为:首先，简化弦乐器的演奏方法，实现自动控弦，并能实现滑弦、揉弦等指法，其次，根据弦乐器的原理，实现一种通用化的弦乐器。
[0009]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:发明一种模块化自动化弦乐器，由琴头模块、琴轨模块、控弦模块、琴身模块、琴箱模块以及琴弦组成，其特征是:琴头模块与琴轨模块、琴轨模块与琴身模块分别对接安装，控弦模块安装在琴轨模块上，琴箱模块安装在琴身模块上，琴头模块上安装有可更换的弦枕，琴身模块或琴箱模块上安装有可更换的弦桥，琴弦张紧于弦枕和弦桥之间，控弦模块由控弦基座、锁弦模块和基锁连接件组成，控弦基座安装在琴轨模块上并可在其上滑动，锁弦模块通过基锁连接件安装在控弦基座上，锁弦模块由锁弦滑轨、锁弦驱动和锁弦机构组成，锁弦滑轨连接基锁连接件，锁弦驱动驱动锁弦机构沿锁弦滑轨滑动，锁弦机构在锁紧琴弦时与琴弦接触并使琴弦在接触点相对琴体静止进而改变琴弦振动部分的长度。
[0010]琴轨模块由琴轨模块导轨和琴轨模块驱动构成，琴轨模块驱动驱动控弦模块在琴轨模块导轨上滑动并控制其位置。琴弦在空间的位置和分布由弦枕和弦桥的形状决定，各琴弦在三维空间始终相互平行。锁弦动作单元在锁紧琴弦时仍可在锁弦驱动或琴轨模块驱动的驱动下相对琴弦滑动，并可在琴弦振动时改变琴弦振动部分的长度。琴身模块与琴箱模块也可设计成一个整体式的模块。
[0011 ] 本发明的有益效果是:以机械结构的锁紧动作代替演奏者以手指按压琴弦，来改变琴弦的音高，同时，可以在琴弦振动时改变琴弦振动部分的长度，实现滑弦、揉弦等高级指法，使弦乐器演奏的控弦完全自动化，此外，通过模块化地组合即可创造或模拟出不同的弦乐器，使弦乐器通用化。
【附图说明】
[0012]图1是本发明的一种实施实例的总体结构示意图。
[0013]图2是琴头模块的一种实施实例的示意图。
[0014]图3中A、B分别是琴轨模块的2个实施实例示意图。
[0015]图4是控弦模块的一个实施实例的总体示意图。
[0016]图5是控弦模块的一个实施实例的正视图。
[0017]图6是控弦模块的一个实施实例的俯视图。
[0018]图7是锁弦模块的一个实施实例的示意图。
[0019]图8是锁弦机构的一个实施实例空弦时的结构原理示意图。
[0020]图9是锁弦机构的一个实施实例锁弦时的结构原理示意图。
[0021]图10是琴弦空间分布的两种实施实例的示意图。
[0022]图1中，I为琴头模块，2为琴轨模块，3为控弦模块，4为琴身模块，5为琴箱模块，
6为琴弦。
[0023]图2中，101为琴头模块主体，102为可更换的弦枕，103为一种紧弦装置。
[0024]图3中，A为直线电机驱动式琴轨模块的一个实施实例示意图，211为轨道，212为连接琴头模块的面，213为连接琴体模块的面；B为双导轨丝杆驱动式琴轨模块的一个实施实例示意图，221为琴轨模块导轨，222为琴轨模块驱动丝杆，223为连接琴头模块的面，224为连接琴体模块的面。
[0025]图4中，A方向视图为正视图，B方向视图为俯视图，211为琴轨模块导轨，3所示区域为控弦模块的一个实施实例，6所示区域为6根琴弦。
[0026]图5中，211为琴轨模块导轨，31为控弦基座，32为基锁连接件，33所示部分为锁弦模块，6为琴弦。
[0027]图6中，331-336所示为6个锁弦模块。
[0028]图7中，34为锁弦滑轨，35为锁弦驱动，36为锁弦机构，61为琴弦。
[0029]图8中，361为移动滑台，362为锁紧电机，363为内动环，364-367为锁弦柄，61为琴弦。
[0030]图9中各数字标记指示部分与图8中一致。
[0031]图10中，421和422为弦桥的两种实施实例，61-66为琴弦。
【具体实施方式】
[0032]本发明设计的一种模块化弦乐器，为作简洁地说明，以下简称为弦琴。
[0033]首先，描述弦琴的琴弦变音原理。
[0034]传统的弦乐器改变弦音的一般方法是将琴弦压在音品板或琴颈上。弦琴则摒弃了音品板或琴颈等结构，而通过锁弦机构将琴弦在与弦枕不同距离的位置上锁紧，从而实现调节各弦的弦长以改变弦音的功能。锁弦机构锁紧琴弦的动作指的是，通过机械结构(比如连杆、推杆等)在垂直于琴弦的平面内，从数个方向上向琴弦靠近并与琴弦接触压紧琴弦，使得琴弦在接触点相对于锁弦机构静止，也即相对于琴身静止。锁弦机构锁紧琴弦后，琴弦可振动部分的长度改变，进而其弦音也发生改变。由于锁紧机构彼此独立，所以通过调整紧弦机构的相对位置和锁紧状态，就可以在数根琴弦上实现类似和弦的功能；而且，锁弦装置在锁紧琴弦时仍可沿琴弦轴线滑动，于是琴弦振动部分的长度即使在琴弦振动时也可连续变化，这样就可以实现诸如滑弦、揉弦等指法的效果。
[0035]以下结合实施实例和附图，简述弦琴的各组成部分的功能结构特征。
[0036]弦琴为模块化结构，从琴头至琴尾由琴头模块、琴轨模块、控弦模块、琴身模块、琴箱模块以及琴弦组成。琴头模块与琴轨模块、琴轨模块与琴身模块分别对接安装，琴箱模块安装在琴身模块上，琴头模块、琴身模块或琴箱模块上分别安装定位琴弦的弦枕和弦桥，控弦模块安装在琴轨模块上并可在其上滑动。弦琴的一种实施实例的总体结构示意图如说明书附图1所示，其中I为琴头模块，2为琴轨模块，3为控弦模块，4为琴身模块，5为琴箱模块，6为琴弦。
[0037]琴头模块上安装有调节琴弦张紧力的紧弦装置和弦枕。弦枕可以更换。
[0038]琴轨模块连接琴头模块和琴身模块，由琴轨模块导轨和琴轨模块驱动组成。琴轨模块导轨上安装有可滑动的控弦模块，琴轨模块驱动控制控弦模块在琴轨上的位置。