专利名称：一种智能音乐学习及训练装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子消费产品，更具体地说，涉及一种智能音乐学习及训 练装置。
背景技术：
对音乐的热爱和追求是人们日常生活中最基本的精神需求之一，随着生活 水平的提高，希望掌握和运用音乐演奏、演唱技能的人越来越多，学习音乐已 蔚然成风。在学习过程中，常常会有已经掌握了一定的乐器演奏技巧，却缺乏 音乐基础知识和素养的情况存在。在音乐学习中，基本知识、技能和素养，尤 其是视唱练耳必须要通过大量的练习才能提高，是一种技能的锻炼。节奏感不 好、音高不准、听力不佳、不识乐谱已成为困扰音乐爱好者学习的难题，这个 难题妨碍了音乐水平的进一步提升。因此在音乐学习中，要重视音乐基础知识 和技能训练。目前人们学习音乐时，普遍采用的音乐辅助练习工具只有木质节拍器、电 子节拍器、校音器等，尤其是几十年前就在使用的木制塔式节拍器仍然被大多 数音乐初学者所使用，其单调的功能和结构无法帮助帮助音乐爱好者学习和训 练视唱练耳技能，进一步提高音乐素养。实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有音乐学习辅助工具结构简 单，功能单一、无法进行视唱练耳技能训练的缺陷，提供一种智能音乐学习及 训练装置。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种智能音乐学习 及训练装置，包括存储音乐知识的存储器；根据输入信息在存储器中找到对应内容进行处理并输出处理数据的主处理器；将主处理器输出的数据信息转换 为音频信号的D/A转换及功放电路；播放该音频信号的扬声器；其特征在于， 还包括 一组弹奏用的琴键； 一组内容为音乐知识的卡片，每张卡片具有一个 唯一的编号，主处理器根据编号信息在存储器中找到与该卡片对应的存储内 容；一用于识别卡片编号并将该编号信息及操作信息输入到主处理器的输入识 别装置。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述琴键、输入识别装 置和扬声器位于学习及训练装置机壳表面，主处理器、存储器和D/A转换及功 放电路位于学习及训练装置机壳内部，琴键、输入识别装置和存储器分别连接 至主处理器，扬声器通过D/A转换及功放电路连接至主处理器在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述的卡片的编号按二 进制代码用穿孔法制作，或按条形码形式印制在卡片的特定位置上。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述输入识别装置是矩 阵按键式，矩阵按键对应于卡片上已编排好的按键位置；或是触摸式，包括由 电阻、电容以及红外线形式设计的位置识别装置。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述输入识别装置通过 使用有线点读笔进行操作，该有线点读笔是红外条码扫描器。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述输入识别装置通过 使用无线点读笔进行操作，该无线点读笔是一射频发射器。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述琴键按唱名a-g2 排列，与钢琴琴键顺序排列相同。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述学习及训练装置还 包括一输入音频的麦克风，该麦克风通过一放大及A/D转换电路连接至主处理 器。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述学习及训练装置还 包括一连接至主处理器的SD卡/T-Flash接口 ， 一通过USB电路连接到主处理 器的USB接口。在本实用新型所述的智能音乐学习及训练装置中，所述学习及训练装置还包括一连接至主处理器的辅助显示装置。实施本实用新型的智能音乐学习及训练装置，具有以下有益效果采用了 人机互动、寓教于乐的音乐学习方式，涉及了提高音乐基础素养、视唱练耳和 乐理的各个方面，通过音乐基础知识的讲解、演示、练习、测试、欣赏，从识 谱、听力、模唱、演奏等多个角度，使音乐爱好者得到了系统的学习和训练， 从而保证他们的音乐基础素养能在短时间内有很大提高。具有多种功能，结构 简单，使用方便，可扩充性好，成本低，适合广大音乐爱好者使用。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中 图1是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置第一实施例的原理图； 图2是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置配套使用的卡片； 图3是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置第二实施例的原理图； 图4是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置第二实施例使用时的俯 视图；图5是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置第二实施例合拢时的侧 面视图；图6是本实用新型一种智能音乐学习及训练装置第二实施例的电路图。
具体实施方式
如图1所示，在本实用新型一种智能音乐学习及训练装置的第一实施例 中，包括卡片l、输入识别装置2、琴键3、主处理器6、存储器7、 D/A转换 及功放电路9和扬声器11。琴键3、输入识别装置2、存储器7直接连接到主 处理器6，扬声器11通过D/A转换及功放电路9连接到主处理器。卡片l包括学习卡和练习卡，卡上印有按不同音乐科目和不同练习方式组 织的各种音乐基础知识学习和练习内容。编排有涉及音乐基础素养知识、乐理 和视唱练耳内容的基础知识和练习题目，包括读谱(唱名)、音级、音阶、音 程、和弦、节奏、旋律、综合模唱、音乐欣赏、音乐术语等内容；练习题目可分为选择类、填空类、排序类、判断与挑错类、演奏类、模唱类等，题目的 表现形式可分为文字形式、图片形式和音频形式。每张卡片对应一个视唱练 耳、乐理和音乐素养的知识点，每张卡片上都有一个唯一的编号，如图2所示， 该编号可以是以二进制形式穿孔或切口形成的编码，也可以是印制的条形码。 输入识别装置2可以是矩阵按键式，矩阵按键对应于卡片1上已编排好的 按键位置；也可以是触摸式，包括由电阻、电容、红外线等形式设计的位置识 别装置。输入识别装置2可以读取卡片1的编号，根据卡片1的编号形式不同 采取不同的读取编号的技术方案当卡片上的编号是以二进制形式穿孔或切口 形成的编码时，可以采用多位卡片切口阻绝/接通金属簧片形成与编号对应的 二进制编码，或者使用多位卡片穿孔阻隔/开通光电对管形成与编号对应的二 进制编码；当卡片上的编号是印制的条形码时，通过扫描印制在卡片编号处的 条形码来识别卡片编号；也可以直接通过按键输入卡片编号。输入识别装置2 还可以是通过使用点读笔进行操作的，包括无线点读笔2-2和连接在识别装置 2上的有线点读笔2-l。有线点读笔2-l可以是红外条码扫描器，无线点读笔 2-2可以是射频发射器，输入识别装置2可以是PCB，也可以是柔性PCB或导 电薄膜。存储器7中存储有视唱练耳、乐理和音乐知识信息，该信息与卡片1中的 视唱练耳、乐理和音乐知识知识对应。主处理器6根据输入识别装置2输入的编号信息寻址存储器7中对应的相 关音乐知识或练习题目数据，并将该数据传输到D/A转换及功放电路9。主处 理器6可以解码MP3、丽A、 OGG等多种格式音频信号。D/A转换及功放电路9将主处理器6传输来的数据转换成音频信号，并将 音频信号传输至扬声器11。对于需要给出乐音的练习，根据主处理器6的控 制命令，将数据转换成MIDI形式的音频信号。扬声器11可以是扬声器播放从D/A转换及功放电路9传输来的音频信号。琴键3按唱名a-g2排列，操作者根据题目要求可以通过在琴键3上演奏， 该信息输入至主处理器6。可以根据需要的音名范围扩充或者压縮琴键。使用时，将印制有视唱练耳、乐理和音乐知识内容的卡片l放置在输入识置2读取卡片1的编号1-1并将编号信息传输至主处 理器6，主处理器6根据编号从存储器7中调出对应于该卡片的音乐知识或练 习题目，包括语音内容、需要的MIDI音乐以及练习题的标准答案等。该数据 信息通过D/A转换及功放电路9转换成音频文件传输至扬声器11，播放该知 识，或题目要求的提示语音及乐音。对于卡片上的选择、填空、排序、判断与挑错等类型的题目，操作者可使 用点选笔点选自己认为的正确回答，或在采用矩阵键盘形式的输入识别装置2 上，按下自己认为的正确回答键，主处理器6根据操作者的输入答案与标准答 案进行对照，判定操作者的回答是否正确。另外，主处理器6还可以重复播放 题目，重复播放操作者的回答，并进行比较；还可以提供指导性参考，例如节 奏训练中，哪一拍提前了或者落后了等等。对于卡片上的弹奏类型的题目，操作者可直接在琴键3上连续弹出正确的 音高，主处理器6根据操作者的弹奏顺序和时值，与标准答案进行对比，判定 操作者的回答是否正确，并给出相关错误的指导。如图3所示，在本实用新型一种智能音乐学习及训练装置的第二实施例 中，除了包括卡片l、输入识别装置2，琴键3、主处理器6、存储器7、 D/A 转换及功放电路9和扬声器11，还包括辅助显示装置4、操作按键5、放大及 A/D转换电路8、麦克风IO、 USB电路12、 USB接口 13和SD卡/T-Flash接口 14。辅助显示装置4连接至主处理器6，是LED显示屏或LCD显示屏，用于显示提示信息o操作按键5连接至主处理器6，可以调节音量、拍击节奏、播放积分统计、 录音、放音等。麦克风10通过一放大及A/D转换电路连接至主处理器，用于操作者输入 声音信息，将音频信号传输至放大及A/D转换电路8。主处理器6可以自动识 别该音频信号的音高，判断模唱的音名。放大及A/D转换电路8用于将从麦克风输入的音频信号转换成数字信号， 并将该数字信号传输至主处理器6。USB接口 13通过USB电路连接到主处理器6，用于与外部USB设备的连接。 USB电路12用于内部数据信号和USB电气信号之间的互相转换。 SD卡/T-Flash卡接口 14连接至主处理器6，用于与外部SD卡和T-Flash 卡的连接。本实用新型一种智能音乐学习及训练装置的第二实施例的结构图如图4 和图5所示。输入识别装置2、琴键3、扬声器ll、操作按键5、麦克风IO、辅助显示 装置4、 USB接口 13和SD卡/T-Flash接口 14位于学习及训练装置机壳表面， 主处理器6、存储器7和D/A转换及功放电路9、 A/D转换电路8、 USB电路12 位于学习及训练装置机壳内部，在图中不可见。使用时，将印制有视唱练耳、 乐理和音乐知识内容的卡片1放置在输入识别装置2上，输入识别装置2读取 卡片1的编号1-1并将编号信息传输至主处理器6，主处理器6根据编号从存 储器7中调出对应于该卡片的基础知识或练习题目，包括语音内容、需要的 MIDI音乐以及练习题的标准答案等。该数据信息通过D/A转换及功放电路9 转换成音频文件传输至扬声器11或通过耳机插座15传输至耳机，播放该基础 知识，或题目要求的提示语音及乐音。对于卡片上的选择、填空、排序、判断与挑错等类型的题目，操作者可使 用点选笔点选自己认为的正确回答，或在采用矩阵键盘形式的输入识别装置2 上，按下自己认为的正确回答键，主处理器6根据操作者的输入答案与标准答 案进行对照，判定操作者的回答是否正确。另外，主处理器6还可以重复播放 题目，重复播放操作者的回答，并进行比较；还可以提供指导性参考，例如节 奏训练中，哪一拍提前了或者落后了等等。对于卡片上的弹奏类型的题目，操作者可直接在a-g2琴键3上连续弹出 正确的音高，主处理器6根据操作者的弹奏顺序和时值，与标准答案进行对比， 判定操作者的回答是否正确，并可以给出相关错误的指导，该指导可以是音频 方式，即通过扬声器11或通过耳机插座15传输至耳机，也可以是通过辅助显 示装置4显示提示信息。对于卡片上的模唱类型的题目，操作者在听完播放的乐音后，可直接在对着麦克风10唱出正确的音名，经过放大及A/D转换电路8的处理，再由主处 理器6进行时频分析，确定操作者唱出的音名并判定是否正确。操作者在模唱 时，辅助显示装置4还可以动态显示操作者的音域范围。在置于输入识别装置2上面的卡片规定的位置处点选或按键，主处理器6 可以根据操作者的输入自动进行评判，并将结果通过辅助显示装置4显示，或 用语音播放出来。对于需要演唱回答的训练，操作者可以对着麦克风10演唱，输入的声音 信号，经过放大和A/D转换电路8送入主处理器6，主处理器6可以自动识别 音高，判断模唱的音名并进行评判，结果同样可以通过辅助显示装置4显示， 或用语音播放出来。主处理器6不仅可以对操作者的输入进行正确与否的评判，还可以对错误 的回答提供指导。例如，模唱训练时可以在辅助显示装置4显示音高的位置与 标准答案的差距。在节奏训练时，可以在辅助显示装置4显示某个拍位提前/ 落后的情况。通过USB接口 13和SD卡/T-Flash卡接口 14，更可以方便的进行扩充。 可以连接大容量FLASH存储器，能够长时间记录演奏或演唱内容，还可以回放 FLASH存储器中的内容。如图6所示，可采用型号为GPL162002A的芯片作为主处理器。本实用新型还可以对操作者的回答进行积分统计，分析一段时期内操作者 在视唱练耳上的相对"弱"项，给出适宜的提示。另外，操作者可以设置连续 答题的数量，使用多张卡片进行模拟考试，每个题目回答完成后不评判，待所 有题目回答完毕后统一评分。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范 围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范 围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因 此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1、一种智能音乐学习及训练装置，包括存储音乐知识的存储器；根据输入信息在存储器中找到对应内容进行处理并输出处理数据的主处理器；将主处理器输出的数据信息转换为音频信号的D/A转换及功放电路；播放该音频信号的扬声器；其特征在于，还包括一组弹奏用的琴键；一组内容为音乐知识的卡片，每张卡片具有一个唯一的编号，主处理器根据编号信息在存储器中找到与该卡片对应的存储内容；一用于识别卡片编号并将该编号信息及操作信息输入到主处理器的输入识别装置。
2、 根据权利要求1所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 琴键、输入识别装置、扬声器位于学习及训练装置机壳表面，主处理器、存储 器、D/A转换及功放电路位于学习及训练装置机壳内部，琴键、输入识别装置 和存储器分别连接至主处理器，扬声器通过D/A转换及功放电路连接至主处理器o
3、 根据权利要求2所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 的卡片的编号按二进制代码用穿孔法制作，或按条形码形式印制在卡片的特定 位置上。
4、 根据权利要求3所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 输入识别装置是矩阵按键式，矩阵按键对应于卡片上已编排好的按键位置；或 是触摸式，包括由电阻、电容以及红外线形式设计的位置识别装置。
5、 根据权利要求4所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 输入识别装置通过使用有线点读笔进行操作，该有线点读笔是红外条码扫描器 或光电扫描识别器。
6、 根据权利要求4所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 输入识别装置通过使用无线点读笔进行操作，该无线点读笔是一射频发射器。
7、 根据权利要求5或6所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于， 所述琴键按唱名a-g2排列，与钢琴琴键排列顺序相同。
8、 根据权利要求7所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，还包括一输入音频的麦克风，该麦克风位于学习及训练装置机壳表面，通过一位于 学习及训练装置机壳内部的将人声演唱转换为数字信号的放大及A/D转换电 路连接至主处理器。
9、 根据权利要求7所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 学习及训练装置还包括一连接至主处理器的SD卡/T-Flash接口 ， 一通过USB 电路连接到主处理器的USB接口 。
10、 根据权利要求7所述的智能音乐学习及训练装置，其特征在于，所述 学习及训练装置还包括一连接至主处理器的辅助显示装置，该辅助显示装置位 于学习及训练装置机壳表面。
专利摘要本实用新型涉及一种智能音乐学习及训练装置，包括存储音乐知识的存储器；根据输入信息在存储器中找到对应内容进行处理并输出处理数据的主处理器；将主处理器输出的数据信息转换为音频信号的D/A转换及功放电路；播放该音频信号的扬声器；一组弹奏用的琴键；一组内容为音乐知识的卡片，每张卡片具有一个唯一的编号，主处理器根据编号信息在存储器中找到与该卡片对应的存储内容；一用于识别卡片编号并将该编号信息及操作信息输入到主处理器的输入识别装置。本实用新型具有多种功能，结构简单，使用方便，可扩充性好，成本低，适合广大音乐爱好者使用。
文档编号G09B7/00GK201111744SQ20072017247
公开日2008年9月10日 申请日期2007年10月19日 优先权日2007年10月19日
发明者李励谦, 杨继明, 阎长军 申请人:深圳市迪索音乐科技有限公司