音乐指挥及音乐治疗系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种音乐指挥及音乐治疗系统，该系统包括摄像机(6)、无线接收装置(7)；CCD模块(8)；图像DSP处理模块(9)、多声道A/D、D/A声卡(10)、多声道喇叭(11)、单片机(13)以及无线音乐指挥棒(12)、计算机(14)，所述无线指挥棒(12)上设置有陀螺定位仪(1)、多个LED灯带(2)、磁力计(3)、加速度传感器(4)和无线发射装置(5)。与现有技术相比，本发明所利用的无线音乐指挥棒，能够模拟和记录使用者对音乐棒使用的运动轨迹，将其转化为数字音乐，为音乐治疗提供理论依据和专用装置，系统设计灵巧，使用方便，且数字化处理更加方便。
【专利说明】音乐指挥及音乐治疗系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及治疗仪【技术领域】，特别是涉及一种新型的音乐治疗系统和音乐指挥教学系统。
【背景技术】
[0002]音乐治疗方法分为三种:
[0003]1、主动性音乐治疗
[0004]又称参与式音乐治疗。在治疗过程中让患者直接参与演唱、演奏或跑步跳舞，借此改善患者注意力、引起兴趣、调节心境，并逐步建立适应外界环境的能力，最大限度地调动身心各部分功能的发挥，最终达到康复目的。
[0005]2、被动性音乐治疗
[0006]又称感受式音乐治疗。治疗时播放适宜患者的乐曲，通过音乐的旋律、节奏、和声、音色等因素调节患者中枢神经系统功能，使之逐步协调平衡，以摆脱焦虑、紧张、恐惧状态，达到治疗作用。
[0007]3、综合性音乐治疗
[0008]即将音乐与物理治疗及其他心理疗法相结合的治疗方法。国内主要有音乐电疗、音乐引导气功疗法等，国外主要有音乐戏剧疗法及音乐游戏治疗等。其中音乐电疗是将音乐与电疗或中医针灸疗法相结合的一种新疗法，通过音乐电疗仪将音乐信号转化为与音乐同步的低中频电流导入人体穴位或病患部位治疗疾病的方法。
[0009]主动式疗法是让病人参与音乐活动，即让病人同治疗者一起在音乐伴奏下演唱或即兴表演，或演奏各种乐器，或边唱边奏。这时，治疗人员有意识地利用音乐来激发病人的才智，或使病人与周围人建立正常关系，帮助病人恢复某些遭受损害的机能。在主动式疗法中，可以以音乐指挥这种载体，作为音乐治疗的媒介。
[0010]音乐指挥是一种特殊的语言，它能表达音乐，同时可以记录。在与人们互动的音乐治疗中，无论是主动式音乐治疗、被动式音乐治疗或者综合式音乐治疗，常见的治疗过程包括表演、记录和比对的方式来实现，这就需要新型音乐治疗系统来帮助实现。利用电子技术与音乐指挥棒的结合，可以构成这一新型音乐治疗仪系统。
【发明内容】
[0011]基于上述技术问题，本发明提出了一种音乐指挥及音乐治疗系统，通过对音乐指挥棒实时指挥影像和手姿的追踪，形成指挥家特定的指挥姿势和音乐表达对应模板，根据指挥家的指挥棒轨迹，就可通过数字声卡合成数字音乐；治疗对象使用无线指挥棒的轨迹与指挥家演奏合成数字音乐与之匹配，聚类分析得到分析结果作为治疗参考。
[0012]本发明提出了一种音乐指挥及音乐治疗系统，该系统包括摄像机6、无线接收装置7 ;C⑶模块8 ;图像DSP处理模块9、多声道A/D、D/A声卡10、多声道喇叭11、单片机13以及无线音乐指挥棒12、计算机14，其中:
[0013]所述无线指挥棒12上设置有陀螺定位仪1、多个LED灯带2、磁力计3、加速度传感器4和无线发射装置5 ；
[0014]无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置5实时传送现场实时采集的表示指挥棒轨迹图的光信号以及音频信号至单片机13上设置的无线接收装置7，由单片机13进行图像和声音信号的转换和处理:无线接收装置7接收到该光信号后传送至CCD模块8，利用CCD模块8将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现；以及处理结果传送至DSP模块9，进行指挥棒轨迹图的显示；另一方面，无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置5实时传送接收到的音频信号，传送至多声道A/D、D/A声卡10和多声道喇叭11 ；
[0015]摄像机6拍摄到的指挥家的实时指挥影像和手姿的图像信号，通过无线发射模块5和无线接收模块7传送到计算机14。
[0016]所述摄像机至少设置于无线音乐指挥棒12正视、左视和俯视三个位置。
[0017]所述计算机还用于实现图像信号和声音信号的模糊聚类分析，模式识别技术，分辨动作关键要素对应赋予的音乐表达涵义，根据所表达的音乐要素或预置经典乐章片段合成声音的处理。
[0018]与现有技术相比，本发明所利用的无线音乐指挥棒，能够模拟和记录使用者对音乐棒使用的运动轨迹，将其转化为数字音乐，为音乐治疗提供理论依据和专用装置，系统设计灵巧，使用方便，且数字化处理更加方便。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本发明的音乐指挥及音乐治疗系统结构示意图。
[0020]1、陀螺定位仪；2、LED灯带；3、磁力计；4、加速度传感器、5、无线发射装置(蓝牙、wifi) ;6、摄像机、7、无线接收装置；8、C⑶模块；9、DSP模块；10、多声道A/D、D/A声卡，11、多声道喇叭；12、无线音乐指挥棒；13、单片机；14、计算机
[0021]图2为本发明的音乐指挥及音乐治疗系统实施例示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进一步说明。
[0023]如图1所示，无线指挥棒12带有陀螺定位仪1 (陀螺仪传感器是一个简单易用的基于自由空间移动和手势的定位和控制系统)、磁力计和加速度传感器4 (加速度传感器是一种能够测量加速力的电子设备)。加速力就是当物体在加速过程中作用在物体上的力。
[0024]陀螺定位仪用于测量设备自身的旋转运动。对设备自身运动平衡更擅长。但不能确定设备的方位。
[0025]加速传感器用于测量设备的受力情况。对设备相对外部参考物(比如，地面)的运动更擅长。但用来测量设备相对于地面的摆放姿势。
[0026]磁力计用于定位设备的方位，可以测量出当前设备与东南西北四个方向上的夹角。
[0027]拍摄指挥家的实时指挥影像和手姿；指挥棒的轨迹图，计量速度和变化加速度的数值，学习指挥家的指挥姿势，建立某个指挥家的指挥姿势函数库，形成指挥家特定的指挥姿势和音乐表达对应模板，根据指挥家的指挥棒轨迹，就可通过数字声卡合成数字音乐。治疗对象使用无线指挥棒的轨迹合成数字音乐与之比对，得到比对结果作为治疗参考。
[0028]启动摄像机测量，存储治疗师指挥棒和左手轨迹，运用计算机模糊聚类分析，模式识别等技术，分辨动作音乐表达涵义，根据所表达的音乐要素或预置经典乐章片段合成声曰?
[0029]治疗师通过观察记录分析患者音乐表达时情绪变化，面部表情，以及生理状态。通过调节改变音乐中的各种因素，如速度、力度、节拍、调性、音域、旋律、和声、延拍、起始、结束等，达到改善患者情绪的目的，鼓励患者内心世界的成长。也可用于音乐指挥教学系统。
[0030]无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置5实时传送现场实时采集的表示指挥棒轨迹图的光信号以及音频信号至单片机13上设置的无线接收装置7，由单片机13进行图像和声音信号的转换和处理。
[0031]其中:无线接收装置7接收到该光信号后传送至CXD模块8，利用CXD模块8将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现；以及处理结果传送至DSP模块9，进行指挥棒轨迹图的显示。必要时，也可以通过显示拍摄到的指挥家的实时指挥影像和手姿。另一方面，无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置5实时传送接收到的音频信号，传送至多声道A/D、D/A声卡10和多声道喇叭11。
[0032]在计算机处理单元存储各种指挥棒的轨迹图，计量速度和变化加速度的数值，学习指挥家的指挥姿势，建立某个指挥家的指挥姿势函数库，形成指挥家特定的指挥姿势和音乐表达对应模板，根据指挥家的指挥棒轨迹，就可通过数字声卡合成数字音乐。
[0033]相关技术介绍:
[0034]CO),英文全称:Charge-coupled Device,中文全称:电荷I禹合兀件。可以称为CO)图像传感器。C⑶是一种半导体器件，能够。C⑶上植入的微小光敏物质称作像素(Pixel)。一块CXD上包含的像素数越多，其提供的画面分辨率也就越高。CXD的作用就像胶片一样，但它是把图像像素转换成数字信号。CCD上有许多排列整齐的电容，能感应光线，并将影像转变成数字信号。经由外部电路的控制，每个小电容能将其所带的电荷转给它相邻的电容。此外，CCD还是蜂群崩溃混乱症的简称。其显著特点是:1.体积小重量轻；2.功耗小，工作电压低，抗冲击与震动，性能稳定，寿命长；3.灵敏度高，噪声低，动态范围大；4.响应速度快，有自扫描功能，图像畸变小，无残像；5.应用超大规模集成电路工艺技术生产，像素集成度高，尺寸精确，商品化生产成本低。因此，许多采用光学方法测量外径的仪器，把CCD器件作为光电接收器。CCD从功能上可分为线阵CCD和面阵CCD两大类。线阵CCD通常将CCD内部电极分成数组，每组称为一相，并施加同样的时钟脉冲。所需相数由CCD芯片内部结构决定，结构相异的CCD可满足不同场合的使用要求。线阵CCD有单沟道和双沟道之分，其光敏区是MOS电容或光敏二极管结构，生产工艺相对较简单。它由光敏区阵列与移位寄存器扫描电路组成，特点是处理信息速度快，外围电路简单，易实现实时控制，但获取信息量小，不能处理复杂的图像。面阵CCD的结构要复杂得多，它由很多光敏区排列成一个方阵，并以一定的形式连接成一个器件，获取信息量大，能处理复杂的图像。
[0035]数字信号处理(DSP)是一门涉及许多学科而又广泛应用于许多领域的新兴学科。它是一种通过使用数学技巧执行转换或提取信息，来处理现实信号的方法，这些信号由数字序列表示。
【权利要求】
1.一种音乐指挥及音乐治疗系统，其特征在于，该系统包括摄像机(6)、无线接收装置(7);CCD模块(8);图像DSP处理模块(9)、多声道A/D、D/A声卡(10)、多声道喇叭(11)、单片机(13)以及无线音乐指挥棒(12)、计算机(14)，其中: 所述无线指挥棒(12)上设置有陀螺定位仪(1)、多个LED灯带(2)、磁力计(3)、加速度传感器(4)和无线发射装置(5)； 无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置5)实时传送现场实时采集的表示指挥棒轨迹图的光信号以及音频信号至单片机(13)上设置的无线接收装置(7)，由单片机(13)进行图像和声音信号的转换和处理:无线接收装置(7)接收到该光信号后传送至C⑶模块(8)，利用CCD模块(8)将光学信号转换为模拟电流信号，电流信号经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现；以及处理结果传送至DSP模块(9)，进行指挥棒轨迹图的显示；另一方面，无线指挥棒通过其上设置的无线发射装置(5)实时传送接收到的音频信号，传送至多声道A/D、D/A声卡(10)和多声道喇叭(11)； 摄像机(6)拍摄到的指挥家的实时指挥影像和手姿的图像信号，通过无线发射模块(5)和无线接收模块(7)传送到计算机(14)。
2.如权利要求1所述的音乐指挥及音乐治疗系统，其特征在于，所述摄像机(6)至少设置于所述无线指挥棒(12)正视、左视和俯视三个位置。
3.如权利要求1所述的音乐指挥及音乐治疗系统，其特征在于，所述计算机还用于实现图像信号和声音信号的模糊聚类分析，模式识别技术，分辨动作关键要素对应赋予的音乐表达涵义，根据所表达的音乐要素或预置经典乐章片段合成声音的处理。
【文档编号】A61M21/00GK104258494SQ201410276811
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】李国翚, 买文军, 刘小娟 申请人:天津开发区奥金高新技术有限公司