一种钢琴教学板的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种钢琴教学板，包括正面的教学板和反面的演奏板，教学板和演奏板安装在一起：教学板，用于钢琴的教学演示，设有显示屏和与钢琴琴键对应的LED灯；演奏板，用于钢琴的演奏，设有与钢琴琴键对应的模拟手指，模拟手指内部连接动力弹奏机构；钢琴教学板上还设有：与显示屏、LED灯、动力弹奏机构连接的电源接口；控制钢琴教学板开启、关闭的开关；与计算机、手机、平板电脑进行通信的蓝牙模块。本实用新型可以更加直观地显示需要弹奏的琴键，并能够显示力度，这样能更加直观指导学生弹奏钢琴。同时本发明能够为学生示范钢琴曲目，激发学生的学习兴趣。
【专利说明】
一种钢琴教学板
技术领域
[0001]本实用新型涉及电子乐器领域，具体涉及一种钢琴教学板。
【背景技术】
[0002]目前越来越多的人学习钢琴，但是钢琴教学的费用非常昂贵，不是普通家庭可以承受的。学生在学习钢琴的时候，很容易产生厌恶的情绪。钢琴教学指导，以平板电脑的教学软件为主，通常不能直观的指导学生弹奏。现有的钢琴教学板是一个平板软件，通过电钢琴的MIDI接口接入平板电脑。这种现实方式很难给人以一种直观的方式，教学效果不明显。并且传统的教学器材不能够实现钢琴演奏，从而不能为学生提供示范作用。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种钢琴演奏板，降低钢琴教学的成本，同时激发学生的兴趣。
[0004]为实现上述目的，本实用新型公开了如下技术方案:
[0005]—种钢琴教学板，包括正面的教学板和反面的演奏板，教学板和演奏板安装在一起:
[0006]教学板，用于钢琴的教学演示，设有显示屏和与钢琴琴键对应的LED灯；
[0007]演奏板，用于钢琴的演奏，设有与钢琴琴键对应的模拟手指，模拟手指内部连接动力弹奏机构；
[0008]钢琴教学板上还设有:
[0009]与显示屏、LED灯、动力弹奏机构连接的电源接口；
[0010]控制钢琴教学板开启、关闭的开关；
[0011]与计算机、手机、平板电脑进行通信的蓝牙模块。
[0012]作为一种进一步的改进方案，所述LED灯为钢琴琴键样式。
[0013]作为一种进一步的改进方案，所述显示屏设置在LED灯上方。
[0014]作为一种进一步的改进方案，所述显示屏为液晶屏。
[0015]作为一种进一步的改进方案，所述LED灯为根据按压琴键的力度不同显示不同明暗程度的LED灯。
[0016]作为一种进一步的改进方案，所述模拟手指包括黑键模拟手指和白键模拟手指，黑键模拟手指上漆黑色，白键模拟手指上漆白色。
[0017]作为一种进一步的改进方案，所述动力弹奏机构包括直流电机、上定滑轮、下定滑轮和手指结构，手指结构包括转动牵引部分、转动主轴和敲击部分，一根细绳经上定滑轮和下定滑轮固定在转动牵引部分最左端的圆孔上，并且连接在直流电机的轴上，转动主轴位于手指结构中部，敲击部分放在演奏板的模拟手指上。
[0018]本实用新型公开的一种钢琴教学板，具有以下有益效果:
[0019]可以更加直观地显示需要弹奏的琴键，并能够显示力度，这样能更加直观指导学生弹奏钢琴。同时本发明能够为学生示范钢琴曲目，激发学生的学习兴趣。
【附图说明】
[0020]图1是演奏板外部的结构示意图，
[0021 ]图2是教学板外部的结构示意图，
[0022]图3是手指结构的侧视图，
[0023]图4是动力弹奏机构的结构示意图，
[0024]图5是钢琴教学板控制系统工作流程图，
[0025]附图标记说明:
[0026]1-电源接口，2-白键模拟手指，3-黑键模拟手指，4-显示屏，
[0027]5-LED灯，6_转动牵引部分，7_转动主轴，8_敲击部分，
[0028]9-直流电机，I O-上定滑轮，11-下定滑轮，12-模拟手指
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。
[0030]请参见图1-图4。
[0031 ] 一种钢琴教学板，包括正面的教学板和反面的演奏板，教学板和演奏板安装在一起:
[0032]教学板，用于钢琴的教学演示，设有显示屏4和与钢琴琴键对应的LED灯5;显示屏4用于显示五线谱，曲目选择等信息，用于演奏者选择演奏曲目。钢琴键盘样式的LED灯5用于指示演奏者应该弹奏哪个键。
[0033]演奏板，用于钢琴的演奏，设有与钢琴琴键对应的模拟手指，模拟手指内部连接动力弹奏机构，当模拟手指按下时，便能够弹奏相应的琴键;使用时，将模拟手指部分倒扣在钢琴上，教学板就能和钢琴的琴键吻合，通电后直接就可以弹奏；
[0034]钢琴教学板上还设有:
[0035]与显示屏4、LED灯5、动力弹奏机构连接的电源接口I;
[0036]控制钢琴教学板开启、关闭的开关；
[0037]与计算机、手机、平板电脑进行通信的蓝牙模块。
[0038]所述LED灯5为钢琴琴键样式。
[0039]所述显示屏4设置在LED灯5上方。
[0040]所述显示屏4为液晶屏。
[0041]所述LED灯5为根据按压琴键的力度不同显示不同明暗程度的LED灯。
[0042]所述模拟手指包括黑键模拟手指3和白键模拟手指2，黑键模拟手指3上漆黑色，白键模拟手指2上漆白色。
[0043]所述动力弹奏机构包括直流电机9、上定滑轮10、下定滑轮11和手指结构，手指结构包括转动牵引部分6、转动主轴7和敲击部分8，一根细绳经上定滑轮10和下定滑轮11固定在转动牵引部分6最左端的圆孔上，并且连接在直流电机9的轴上，转动主轴7位于手指结构中部，敲击部分8放在演奏板的模拟手指12上。
[0044]当直流电机9逆时针转动时，由于细绳对手指结构的牵引力，手指结构顺时针转动。这时，手指结构的右端往下运动，使得演奏板的外部模拟手指12向下运动，相当于按下琴键。反之，当直流电机9顺时针转动时，模拟手指12右端往上运动，相当于抬起手。这样就达到了用直流电机9控制手指结构转动，从而控制机器人演奏钢琴的目的。
[0045]请参见图5。
[0046]钢琴教学板的基本原理是MIDI技术。在计算机中先将MIDI文件转换为ENMF文件，然后将ENMF文件下载到教学板中，教学板就可以弹奏相应曲目。
[0047]I，MIDI解码为ENMF文件
[0048]定义此代码，目的在于尽量简化音乐的数据结构，并且兼顾四手联弹的曲目，设计的基本要求是对MIDI代码的简化。以下是从MID文件中提取自定义代码的操作:
[0049](I)生成待处理的中间数据一自定义字符串s
[0050]由于MID文件属于二进制文件，因此，通过java的1流编程使其转化自定义格式的字符串S，以便后续的分割操作。
[0051 ] (2)分离音轨
[0052]一首钢琴曲可能有不止一个音轨。在一首钢琴曲中，不同的音轨是同时执行的，就好比是左手和右手，在一首曲子中有着不同的分工。因此，需要分离音轨。对于(I)中的字符串s，我们采用horspool字符串匹配算法来实现音轨的分离，因为音轨在s中这固定的格式:4D 54 72 6B,因此利用horspool算法易于实现。
[0053](3)处理音轨信息
[0054]MID文件通过代码模拟对钢琴的每个键位的操作，这种操作有着固定的格式。通过编程，对(2)中每个音轨进行分割处理，将代码中对每个键位的操作分离，有代码输送到单片机，从而通过单片机控制手指的弹奏。下面说明自定义代码及其意义。
[0055](— )此代码仅有一条音轨，此音轨将所有的音轨信息已嵌套的方式插入到一条音轨中。此音轨包含了基本的音符信息，同时也包含了踏板信息。
[0056]ENMF协议格式
[0057]1.基本音符信息
[0058]基本音符结构定义如下
[0059]FF音符信息，F0力度信息，F0时间信息，OF延时信息
[0060](I).FF为一个音符的开头，表示开始接受数据。
[0061](2).音符信息为11个十六进制的数(如:6D 7F 53 4A 24 53 46 7D 4E D3 A3)，每一个十六进制数据在单片机上以O和I构成的二进制数据体现，分别表示每一个琴键接受信息的使能开关(体现在锁存器的使能端上)。按下琴键显示为1，不做处理体现为0，数据位I时，锁存器打开，STC单片机开始接收信号，否则STC单片机不做任何处理。
[0062](3).FO为间隔标识符，当程序遇见FO时表示结束当前信息的读取，并且进入下一组信息的读取。
[0063](4).力度信息:由一个二位十六进制代码构成，表示O到265的力度范围JF为最大力度，O O为最小力度。其具体由电机转动的速度和力矩大小体现。(说明:遇见休止符的时候，可以将力度设置为00，这样同样可以达到休止音符的目的)
[0064](5).时间信息:时间信息由一个二位十六进制代码构成，表示O到265的时间间隔。
[0065](6).0F表示停止接受当前音的信息。
[0066](7).延时信息:延时信息由一个十六进制代码构成，表示从一个信息发送完成到下一组信息发送之前的时间间隔。
[0067]2.踏板信息.
[0068]踏板信息比较简单，只需要时间信息和速度信息。定义为FF速度信息，FO时间信息，OF延时信息。
[0069]如果不踩踏板，只需将力度定义为00。(说明:力度信息和时间信息均为一个二位十六进制的代码，其中时间信息由踏板信息前一个音符的时间决定。例如，踏板音符前一个时间为500ms，则完成踏板工作周期的时间应该略小于500ms。)
[0070]3.音符的处理:
[0071]首先从MIDI中的十六进制数提取出音符信息，力度信息，时间信息和踏板信息。将MIDI文件的十六进制代码转换成自定义代码，并且显示在text控件上，以便复制粘贴。
[0072]4.音轨间的关系:
[0073]计算机不能同时执行两条及以上程序，所以只能一条一条执行。可以使用5快单片机分别对应5个音轨，并且实现时钟同步，所以只需要将每个音轨的数据分别提取出来，并作出标识符。
[0074]本实用新型可以应用于辅助练习双钢琴曲目:
[0075]在独自练习双钢琴的曲目时，没有同伴的伴奏，会造成练习的不便。此钢琴教学板可以弹奏双钢琴的低音或者高音部分，帮助练习者练习双钢琴曲目。使用时，只需要将MID文件中自身练习的部分删除并将同伴练习的部分保留就可以了，操作简单方便。
[0076]本实用新型可以弹奏难度非常大的曲目:
[0077]演奏一些难度较大的曲目(如:拉赫玛尼洛夫的《第三钢琴协奏曲》)，需要很高的水平。即使专业的钢琴演奏家，对这些曲目也只能望其项背，在国内很少有人能弹下此类曲子。钢琴教学板除了可以配合演奏者练习双钢琴曲目外，更重要的是使用该钢琴教学板来挑战世界最高难度的钢琴曲目。
[0078]本实用新型通过更加形象的显示方式，指示学生应该弹奏哪个键，弹奏的力度多大，提高了学生的学习效率。
[0079]以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，而非对其限制;应当指出，尽管参照上述各实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对上述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改和替换，并不使相应的技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种钢琴教学板，其特征在于，包括正面的教学板和反面的演奏板，教学板和演奏板安装在一起: 教学板，用于钢琴的教学演示，设有显示屏和与钢琴琴键对应的LED灯； 演奏板，用于钢琴的演奏，设有与钢琴琴键对应的模拟手指，模拟手指内部连接动力弹奏机构； 钢琴教学板上还设有: 与显示屏、LED灯、动力弹奏机构连接的电源接口 ； 控制钢琴教学板开启、关闭的开关； 与计算机、手机或平板电脑进行通信的蓝牙模块。2.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述LED灯为钢琴琴键样式。3.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述显示屏设置在LED灯上方。4.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述显示屏为液晶屏。5.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述LED灯为根据按压琴键的力度不同显示不同明暗程度的LED灯。6.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述模拟手指包括黑键模拟手指和白键模拟手指，黑键模拟手指上漆黑色，白键模拟手指上漆白色。7.根据权利要求1所述的一种钢琴教学板，其特征在于，所述动力弹奏机构包括直流电机、上定滑轮、下定滑轮和手指结构，手指结构包括转动牵引部分、转动主轴和敲击部分，一根细绳经上定滑轮和下定滑轮固定在转动牵引部分最左端的圆孔上，并且连接在直流电机的轴上，转动主轴位于手指结构中部，敲击部分放在演奏板的模拟手指上。
【文档编号】G10G1/02GK205609199SQ201620140797
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】王小侠, 杨宇娟, 郭柯成
【申请人】中北大学