专利名称：多媒体乐器的模拟装置及其方法
技术领域：
本发明有关一种多媒体乐器的模拟装置及其方法，尤指一种用于计算机多媒体乐器演奏音效的拟真模拟输出的装置及方法。
为此有人提出一种改进措施，是以真实乐器的比例作成乐器单元件连结于多媒体键盘上或多媒体计算机上，但其装置相当简陋，其每一个吉他弦、琴键或鼓皮的各部位皆是以按键开关来连结，借助各吉他弦、琴键或鼓皮的弹奏操作过程中产生压按的开(on)或关(off)状态，仅只能表示所述相对的弹奏件被拨动、压接或敲击，而无真实反应实际乐器中的吉他弦拉动、琴键压按或鼓皮敲击的力量及其控制音长、音调及音量大小的效果，即无论弹奏时的施力大小如何，其输出的音效结果，如音调、音量、音长皆为相同，根本不能真实反应出使用者实际弹奏乐器的音效效果及临场感，使其使用功能及效果也无法有效改进，反而造成需一面演奏乐器而同时操作计算机键盘上的按键来弥补其不足的困扰，使得其乐器的演奏操作及模拟的成效不理想。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种多媒体乐器的模拟装置及其方法，可随乐器弹奏施力大小，产生相对的模拟电气信号，以使个人计算机可作精确的音调、音长及音量的逼真模拟演奏效果。
本发明的另一目的即在于提供一种多媒体乐器的模拟装置及其方法，于乐器的演奏及摸拟操作上不需任何键盘按键的同时配合操作，使其演奏方式与一般乐器一样方便。
本发明的又一目的在于提供一种多媒体乐器的模拟装置及方法，可经过完全精确撷取相对应于演奏者操作乐器的力量及其控制音长、音调及音量的模拟信号，经转换处理后，即可实时输出相同的音长、音调及音量控制的音效，以达到身历其境的临场感效果。
为达上述的目的，本发明的多媒体乐器的模拟装置，其特点是包括若干用以模拟乐器演奏组件的弹奏件，于所述弹奏件上连结有若干信号撷取组件，可于弹奏件操作时产生相对于弹奏操作力量大小及其音长、音调及音量控制方式的模拟信号，并通过一信号拾取电路转换处理为对应的数值数据，以送入个人计算机中与既存的标准模拟输出音效相比较后，以输出适当及同步于实际乐器演奏音长，音调及音量控制的模拟音效。
为实现上述目的，本发明的多媒体乐器的模拟方法，是由一乐器模拟装置撷取并转换相对于实际乐器演奏的音长、音调及音量控制的数值数据，其特点是，它包括以下步骤a.确认乐器种类；b.取出相同乐器的标准模拟输出数据c.输入撷取的乐器演奏数值数据；d.与标准模拟数据相比较；以及e.输出相对的模拟输出音效；以使实际乐器演奏的音长、音调及音控制状态通过个人计算机的扬声器或音效输出设备予以作实时及同步的音长、音调及音控制的模拟音效输出。
采用本发明的上述方案，可以借助音效程序储存于个人计算机中，于乐器模拟装置取得相同于实际演奏的音长、音调及音量大小控制的数值数据，即可迅速处理而立即作最适当及同步的模拟音效输出，而使乐器演奏者有身历其境的临场感。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明。
图1是本发明装置一较佳实施例的电路方块图；图2是本发明装置的另一较佳实施例的电路方块图；图3是本发明装置的一实际应用实例的剖视图；图4是类似于图3的剖视图，但显示吉他弦形态的弹奏件被拨动，使信号撷取组件受压产生变形的状态；图5是本发明方法的流程图；
具体实施例方式
首先请参阅图1所示，本发明的多媒体乐器模拟装置(以下称乐器模拟装置并在各附图中，皆以标号100表示)，其中，图1所显示的本发明的一较佳实施例是结合于多媒体键盘200的形态，所述乐器模拟装置100包括若干个系列的弹奏件110及信号撷取组件120，所述弹奏件110的形态不限，为实际乐器的演奏操作组件，如吉他的吉他弦、钢琴的琴键、鼓器的鼓皮…等乐器的演奏操作组件，而所述信号撷取组件120则是用来连结弹奏件110，并随同弹奏件110的拨动、压按或敲击操作，而产生相对于所述拨动吉他弦、压按琴键或敲击鼓器力量的模拟信号120’，而所述信号撷取组件120的撷取方式则是可由电阻值、电感值或电容量的相对变化，来使电气信号产生模拟的变化，其详细的原理，在以下文中将通过列举的实际应用例进行参考比较说明。
上述的乐器模拟装置100还包括一信号拾取电路130，以将信号撷取组件120以电阻值、电感值或电容值变化方式，所撷取到相对同步于弹奏件110操作施力大小的模拟信号120’进行模拟/数字转换处理，即是将模拟的信号立即转换成数字的数值数据130’输出，即输入多媒体键盘200中，以取代其原先的数字、英文或功能按键操作演奏乐器的功能，而由多媒体键盘200将所述乐器演奏的数值数据130’送入个人计算机300中作进一步的音效模拟处理。
请再配合图2所示，为本发明的乐器模拟装置100的另一实施例图，其大致的结构是与图1无异，而与图1差异的处，即是所述信号拾取电路130在转换输出数值数据130’后，则通过一接口电路140将数值数据130’直接送入个人计算机300中，使个人计算机300得以直接作音效输出的模拟处理。而上述图1与图2的应用差异则是图1可直接将乐器模拟装置100直接与多媒体键盘200结合，成为名符其实的多媒体键盘而图2则是有鉴于乐器模拟装置100体积过大，不适合直接结合于多媒体键盘200的另一个合适的作法。
请再参阅图3所示，是本发明的乐器模拟装置100于实际操作使用的应用例，此例是以吉他乐器来作为说明的实例，其中，所述乐器模拟装置100，包含一壳体10，其形状及型式不拘，于一端设有一信号连接器11及一弹性凸片12(如图3所示)，以供对应插接于多媒体键盘200或个人计算机300上，而上述的弹奏件110是被装设于壳体10外部，其两端各设有一固定环13及14，以供弹奏件110固定及使弹奏件110穿过壳体10内、外后张开，而具有伸缩的弹性。
上述的所述信号撷取组件120及信号抬取电路130则被装置于壳体10内部相对于弹奏件110的上方位置，所述信号撷取组件120是以导电橡胶为其实施例，具有变形后回原状特性，其一端与弹奏件110相连结，而另一端表面则与信号拾取电路130表面相接触，以于弹奏件110受拨动时，产生收缩的力量，而令信号撷取组件120可正比于其施力力量产生相对的向信号拾取电路板130方向压缩的变形量，每一弹奏件110所连结的信号撷取组件120的数量不拘，在图3所显示的应用例是以前、中、后各一个为其说明实施例，此乃因弹奏件110为吉他弦形态，于弹奏操作时借助不同的压按位置来控制其所产生的音调所致。
而所述信号拾取电路130于表面则设有若干是列的碳膜电阻片131，其形态不限，在图3的应用例中是以长条印刷的碳膜电阻器为其实施例，以分别对应接触于上述的信号撷取组件120一端作接触，并且，所述信号撷取组件120与的接触的端是呈半圆球状，在所述弹奏件110未被拨动的情况下，与碳膜电阻片131间的接触面积为最小，即一小点，而此时流通于碳膜电阻片131或其所连结的线路的电气信号量为最小，吾人可藉以定义为未动作的初始状态。
请再配合图4所示，如上述图3的应用例中所示本发明乐器模拟装置100，于实际应用操作时，可借助弹奏件110的拨动，即与正常吉他弦的弹奏拨动方式，使各弹奏件110所对应连结的各信号撷取组件120作出完全对应于拨动施力力量的变形量，以反应出如同吉他弦以拨动施力大小而控制音量的功能，而各信号撷取组件40的变形量大小又可依弹奏件110受手指压按的部位不同而略有差异，以反应出如同吉他弦的不同部位受压按以控制音调的功能，而借助信号撷取组件120的变形量，使所述信号拾取电路130上的碳膜电阻片131与信号撷取组件120的半圆球面一端间的接触面积产生了不同的变化，即一定较原来的面积来得大，而依欧姆定律中的电阻值与导体面积成反比的原理，可依此推得所述碳膜电阻片131或其所连结的线路上所流通的电气信号相对增大，而吾人可根据此一线性变化的模拟信号120’，通过信号拾取电路130转换为数值数据130’后由信号连接器11传达至多媒体键盘200或个人电腊300中，以供个人计算机300作相对音调、音长或音量控制及模拟输出的参考，而其控制及模拟方法在以下文中将有进一步的说明及分折。
请再配合图5所示，分别为本发明多媒体乐器的模拟方法的的流程图，其步骤包括(400)确认乐器种类即由个人计算机30o自多媒体键盘200或上述乐器模拟装置100取得所欲模拟乐器的种类；(410)取出相同乐器的标准模拟输出数据，即在个人计算机300中预存有各项乐器标准的模拟输出音效的数值；(420)输入撷取的乐器演奏数值数据，即将来自乐器模拟装置100输入的实际反应乐器演奏的数值数据130’；(430)与标准模拟数据相比较；即找出相同或相近的标准模拟输出数据；(440)输出相对的模拟输出音效，即借助步骤430找出相同的或相近于实际乐器演奏音长、音调及音量大小的标准模拟音效输出数据，借助扬声器或音效播放设备予以输出；上述的各项步骤是可以借助音效程序储存于个人计算机300的中，于乐器模拟装置100取得相同于实际演奏的音长、音调及音量大小控制的数值数据130’，即可迅速处理而立即作最适当及同步的模拟音效输出，而使乐器演奏者有身历其境的临场感。上述本发明图1～图5所示的多媒体乐器的模拟装置及其方法，其中所列举的吉他乐器形态及藉电阻值变化的模拟信号撷取方法的应用，是为本发明为便于说明所列举的实施例，并非用来限制其范畴，凡是其它以拨动、压按、敲击、打击…等等操作形态的乐器，以及，借助电感值、电容值或光电模拟信号变化的撷取方式，也应包含于本发明的范畴，且均可由本发明的等效结构组合，而达到相同的真实反应演奏时的音长、音调或音量控制的功效，进而增加本发明的产业利用价值。
如上图1～图5所示本发明多媒体乐器的模拟装置及其方法为本发明的一较佳实施例，并非用于限定本发明，凡是熟悉本技术的人员均可在不违背本发明的精神的前提下作出种种的等效变化和等效替换，它们均应包括在本发明申请的专利保护范围内。
权利要求
1.一种多媒体乐器的模拟装置，其特征在于包括若干用以模拟乐器演奏组件的弹奏件，于所述弹奏件上连结有若干信号撷取组件，可于弹奏件操作时产生相对于弹奏操作力量大小及其音长、音调及音量控制方式的模拟信号，并通过一信号拾取电路转换处理为对应的数值数据，以送入个人计算机中与既存的标准模拟输出音效相比较后，以输出适当及同步于实际乐器演奏音长，音调及音量控制的模拟音效。
2.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述弹奏件为吉他弦。
3.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述弹奏件为钢琴琴键。
4.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述弹奏件为鼓器的鼓皮。
5.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述信号撷取组件为导电橡胶。
6.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述信号拾取电路上设有若干碳膜电阻片，以供与信号撷取组件表面接触，以借助其电阻值的变化来产生相对的模拟信号。
7.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述信号撷取组件通过电阻值、电感值、电容值或光电信号的模拟变化而撷取相对于实际乐器演奏的模拟信号。
8.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述信号拾取电路通过一多媒体键盘将转换后的数值数据送人个人计算机。
9.如权利要求1所述的多媒体乐器的模拟装置，其特征在于，所述信号拾取电路过一接口电路将转换数值数据送入个人计算机。
10.一种多媒体乐器的模拟方法，是由一乐器模拟装置撷取并转换相对于实际乐器演奏的音长、音调及音量控制的数值数据，其其特征在于，它包括以下步骤a.确认乐器种类；b.取出相同乐器的标准模拟输出数据c.输入撷取的乐器演奏数值数据；d.与标准模拟数据相比较；以及e.输出相对的模拟输出音效；以使实际乐器演奏的音长、音调及音控制状态通过个人计算机的扬声器或音效输出设备予以作实时及同步的音长、音调及音控制的模拟音效输出。
11.如权利要求10所述的多媒体乐器的模拟方法，其特征在于，所述步骤b的标准模拟输出数据为预先储存于个人计算机中。
12.如权利要求10所述的多媒体乐器的模拟方法，其特征在于，所述步骤C的乐器演奏数值数据是通过乐器模拟装置作模拟/数字转换而成。
13.如权利要求12所述的多媒体乐器的模拟方法，其特征在于，所述乐器模拟装置是以电阻值、电感值、电容值或光电信号的模拟变化而撷取到相对于实际乐器演奏的音长、音调、音效控制的模拟信号。
全文摘要
一种多媒体乐器的模拟装置及其方法，装置连结于多媒体键盘或计算机，并包括若干弹奏件，以模拟乐器的弹奏件，并分别配合有一信号撷取组件，以于演奏时撷取模拟信号，并通过一信号拾取电路转换处理后，直接传送至多媒体键盘或通过一接口电路传送至个人计算机中作进一步模拟处理；方法是将经模拟装置撷取及转换后的乐器演奏数字数据与计算机中预存的相同乐器标准数据比较并输出至播放设备播放，以实时模拟输出实际演奏音效。
文档编号G10H1/46GK1395233SQ01122558
公开日2003年2月5日 申请日期2001年7月5日 优先权日2001年7月5日
发明者王忠灿, 柳金生, 吴龙帅 申请人:英群企业股份有限公司