用于扩音吉他的包括动态控制器的多音效系统的制作方法

专利名称：用于扩音吉他的包括动态控制器的多音效系统的制作方法
背景技术：
本发明涉及信号处理单元领域，所述信号处理单元处理和操作由扩音吉他(amplified guitar)产生的电音频信号。更具体地，本发明涉及包括触敏动态控制单元的信号处理单元，所述触敏动态控制单元安装在吉他上以在弹吉他时实时地和方便地控制、操作和处理多达三维的音效参数。
尽管通过使用过时的模拟技术，电吉他仅在最基本的方面允许变化音乐声(例如，音调、音量、拾音之间的转换)，但是电吉他弹奏者确实需要创作出无限制的一批音乐声。因此，为了改善声音，吉他弹奏者习惯于在吉他和吉他放大器之间加入各种信号处理器配件，这些信号处理器配件被称为“效果器”、“重踏盒效果器”、“踏板”或“多重效果器”。
长的音效列表中包括过载、失真、模糊、压缩、限制、扩展、选通、图示均衡器、合唱、飘忽、移相、哇音、音高、相移器、旋转扬声器、颤音、揉音、电颤琴、谈话、延迟效果、空间效果和各种类型的模拟效果(其实现了不同前置放大器、放大器、吉他、音箱、拾音器以及重踏盒效果器的模拟)。这些音效对于音乐产业的贡献是重大的。在大多数的现代流行音乐中都出现了这些音效并且这些音效对音乐的风格有巨大的影响。而且，吉他音效甚至能创造出音乐风格。例如，没有向吉他乐音中加入失真效果就不能弹奏出硬和沉重的摇滚音乐风格。
信号处理器还使吉他弹奏者模仿不同类型环境的声音(房间、大厅、工作室、公园等等)或者模拟由不同类型的放大器产生的声音。通过使用多重效果器，吉他弹奏者可以模仿不同类型的音箱、吉他以及重踏盒效果器，而不需购买它们，从而节省了大量的金钱。这个领域中的可能性是无限的。通过使用效果器，吉他弹奏者可以创作出更宽范围的声音，其向音乐中加入维度(dimension)，因此即使是单调乏味没有灵感的声音也能立即充满活力。
很大程度上归功于声音处理改进技术和电子小型化，多重效果器单元成为现代吉他弹奏者的可靠和有效的工具。现代电吉他弹奏者接触全球音乐领域的技术进步并受到这一技术进步的影响。相应地，现代电吉他弹奏者不仅虚心接受了新技术，而且也寻找和要求新的特征、新的效果和更富有品质的声音。
为了使电吉他弹奏者能够提取出各种声音和能够像其它领域的音乐家一样灵活的表演，电吉他弹奏者就需要始终跟得上电吉他可以提供或接受的变化。因此，近年来已经进行了大量的尝试，以开发音效算法和声音处理控制单元以及在吉他自身中集成计算机化的工具。
信号处理单元(SPU)是音效或多重效果信号处理器。SPU在其输入端接收两种不同类型的信号音频信号和控制信号。音频信号是从吉他、吉他拾音器或中间单元接收的，而控制信号是从控制单元接收的。根据使用者选择的期望的程序，然后通过软件算法或电路来处理和改变音频信号。这种算法或电路具有可变的参数，这些参数根据从静态和动态控制单元接收的控制信号进行变化。
SPU静态地受控于一组选择器，即按键和旋钮，这些按键和旋钮使吉他弹奏者能够在弹奏吉他之前编辑期望的程序，访问和设置各种效果参数，并且在弹奏时从效果库中选择期望的效果。
然而，可以知道这些用于改变声音信号的特征的设备具有一些缺点或限制。
为了在弹奏吉他时设置不同的效果参数，音乐家必须将他的手移开吉他的琴弦以调节适当的旋钮或信号处理单元的拨盘，其通常位于底面上或在机架固定件中。因此，音乐家就不能在这个时间间隔内继续弹奏乐器。这就导致了曲调的中断和限制了提供的可变参数的数量，从而限制吉他弹奏者实时地改变与处理的声音信号有关的不同参数。通过使用脚踏板可以稍微解决这个问题。
踏板装置，例如脚踏板，或者集成在信号处理单元(SPU)中或者作为其扩展使用。所述装置使吉他弹奏者动态地控制和改变处理算法、电路和由此所产生的声音的参数。吉他弹奏者通过用脚后跟或用脚尖敲击踏板来控制这种参数，从而改变参数的量值。
然而，踏板装置通常是固定地位于一个地方，这就需要音乐家也保持呆在相同的地方。在许多音乐表演中，音乐家更喜欢在舞台上走来走去，当他们不得不呆在脚踏板附近以实现他们正产生的音频信号的特征的改变时，就阻碍了他们在舞台上走来走去。因此，脚踏板通过将吉他弹奏者的移动限制到单个固定的位置，当控制音效时就限制了他的移动并且分散了他的表演。
而且，在现场表演中，位于舞台地板上的踏板装置是不能被观众看到的。这个限制防止了吉他弹奏者在弹奏吉他时组合视觉音效表演(例如当表演时吉他弹奏者使用颤音手柄进行的“表演”)。
此外，踏板装置限制了吉他弹奏者每次独立地控制多于一个的效果参数。这个限制对同时被控制的效果数量和由此产生的声音范围造成了较大的约束。
而且，踏板装置要利用复杂的手-脚协调，因此就受到缺乏灵敏性和速度的限制。
此外，只能通过腿来使踏板装置活动。这就造成了对于遭受这种健康问题的吉他弹奏者的极大限制，妨碍其在弹奏期间使用腿来激活和控制信号处理单元。
近年来已经进行了许多次的尝试，以提供控制和操作电吉他的效果的信号处理单元。美国专利6,570,078提出了一种用于生成控制信号的系统。所述系统包括用于通过使用图像处理包括使用触控板来提取图形和方向信息的像素数据阵列，其可能安装了击打和/或压力传感器。尽管触控板的配置被提到作为控制单元，但是现有技术不能在扩音吉他中提供便携的和可移动的信号处理单元，并且不能使吉他弹奏者在弹奏吉他的同时控制多重音效器。
美国专利5,105,711和美国专利5,245,128提出了在电吉他中用于电子信号处理的可移动可安装的效果装置。所述装置包括用于从其中包括的信号处理器中访问和选择多重效果的选择面板，其可以是安装在吉他表面上的键盘，使吉他弹奏者的手指能容易的接触到。然而，这些发明仅限于静态控制器，不允许在弹奏吉他时实时地控制、操作和处理多达三维的音效参数。
美国专利5,864,083提出了一种力敏装置，其安装在吉他拨片上并连接到音乐效果发生器上，音乐效果发生器从吉他接收电子音乐信号并改变音乐信号以生成音乐效果。
美国专利4,481,854公开了电子的弦和弦品乐器，其具有至少两个拾音器、低音增强过滤装置和高频补偿过滤装置。位于吉他壳体上的单个操纵杆控制器同时改变所有这些量值。然而，这项技术限于仅控制吉他的音调，而不是所有的效果参数。
现有的方法都不能提出改善的可移动的和便携的音效信号处理系统，以在弹奏吉他时，按吉他弹奏者所希望地方便地控制、操作和处理多达三维的音效参数。
因此本发明的目的是提供一种新的方案，所述方案用于在弹奏吉他时方便地动态控制和激活音效参数，而不限制吉他弹奏者的活动。
本发明的另一个目的是提供一种方案，所述方案将克服由于使用踏板装置根据踏板位置和有限数量的可变效果参数所引起的所有不利因素。
本发明的又一目的是使吉他弹奏者能够将所述系统从一个吉他上移去并固定到另一个吉他上。

发明内容
本发明提供了多音效系统，所述多音效系统包括触控动态控制单元(DCU)和信号处理单元(SPU)。所述SPU用于处理从扩音吉他接收的音频电子信号，其中所述DCU使吉他弹奏者能够通过在所述DCU的触控面上移动其弹奏的手而在弹奏吉他的同时改变多重音效。
所述SPU进一步用于通过触摸所述动态控制单元来启动和终止所述信号处理单元的启用。所述单元可以由DSP实现。
除低音电吉他外，所述DCU位于吉他琴弦的下面，在吉他主体的下部前面板上。如果是低音电吉他，所述单元可以在吉他琴弦下面或者在吉他琴弦的下面，在吉他主体的上部前面板上。
所述DCU能够同时测量多达三个维度以实现对音效参数的动态控制，其中每个维度控制至少一个音效参数。不同的维度可以表示下述之一就手指在控制单元的触控面上水平和垂直方向上的位置而言，在给定时间内的相对位置、绝对位置、绝对压力值或相对压力值。所述单元可以进一步用于同时测量多于一个操作手指的位置。
本发明提出了多个关于实现所述DCU的优选实施例。根据本发明的这些实施例包括跟踪球、滑动电位计、滚动电位计、按钮、触控板、触摸屏、电动带(dynamic ribbon)、操纵杆以及对手指在所述DCU表面上的位置作出反应的光学或红外传感器。
所述提出的系统进一步包括静态控制单元，其用于根据期望的吉他效果选择所述SPU的预定音效参数和设置系统的操作模式以及编程文件。所述单元包括一组用于控制多重音效参数的按钮和旋钮。
所述提出的系统进一步包括管理单元，所述管理单元包括处理单元，其中所述单元用于管理系统及其功能。
所述提出的系统进一步包括存储单元，所述存储单元用于存储和共享关于系统的操作的程序文件、数据文件和记录的音频数据。
所述提出的系统进一步包括信号转换单元，其中所述单元包括模数和数模转换器，所述模数转换器用于将从吉他接收的模拟音频信号转换为数字格式，所述数模转换器用于将数字音频信号转换回模拟格式。
所述提出的系统进一步包括用于调节音频信号的电平的放大单元。
所述提出的系统进一步包括接口单元，所述接口单元用于实现外部音频信号源与内部系统之间的物理连接。所述物理连接用于接收和传输所述音频信号。
所述提出的系统进一步包括监视器单元和视觉显示LED(发光二极管)单元，所述监视单元和视觉显示LED单元用于为吉他弹奏者提供关于系统状态和其操作模式的相关信息。
所述提出的系统进一步包括通信单元，所述通信单元用于接收所述提出的系统和外部系统之间有效通信，和实现数据文件、程序文件和音频文件之间的共享过程。
所述提出的系统进一步包括乐器数字接口(MIDI)控制单元，所述乐器数字接口控制单元用于对MIDI协议支持的不同乐器和效果器进行控制和与其进行通信。
所述提出的系统进一步包括键盘接口，所述键盘接口用于通过外部编程装置输入数据、访问、选择以及编程多重音效。
所述整个系统的部件中除了DCU，都可以或者作为独立的单元位于吉他的主体上，或者内置在吉他的主体中。所述部件和所述DCU之间的连接或者是无线连接或者是有线连接。
根据本发明的所述提出的系统进一步包括用于将所述DCU固定到扩音吉他的前面板在吉他琴弦下的机构。所述机构是带连接物，其或者在吉他琴弦的下面通过或者从吉他的前面板从左到右穿过并且在吉他的拾音器之间从吉他琴弦的下面通过，从而围绕吉他的主体并将所述DCU固定到吉他的前面板上。所述带连接物的形式可以是夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮或螺栓。
所述提出的系统进一步包括附加单元，例如节拍器、打鼓器，MP3编码器、MP3解码器、吉他或低音调谐器、音序器、字典和弦(dictionaryaccord)以及电子符号谱书(electrical tablature(TAB)book)。
因此，本发明公开了一种方案，其克服了由于使用踏板装置所引起的所有不利因素，所述不利因素是由于踏板装置的位置和有限数量的可变效果参数。与目前市场已有的传统的多音效系统相比，本发明具有下述主要优点。本发明使吉他弹奏者能动态地控制和操作多音效参数的多达三个维度。因此，音乐家可以创作出更宽范围的声音，向其音乐中加入新音色，甚至创造出新的音乐风格。而且，通过使用“接触-响应”机制，本发明使吉他弹奏者能够更自然地和更有感情地弹奏效果器。吉他弹奏者通过使用其手而不是腿启动动态控制器，能够以增加的启动速度控制和操作效果器，，从而产生更好的表演。
本发明使吉他弹奏者能够将所述系统从一个吉他上移开并固定到另一个吉他上。将所述系统固定到吉他上使其成为便携式的。因此，吉他弹奏者能够在弹奏吉他和操作效果单元的同时自由地在移动到任何地方。而且，通过向观众展示吉他弹奏者使用手改变声音的方式，本发明使吉他弹奏者改善了他的现场表演。


参考附图，根据随后对优选实施例的描述，将更明白地理解本发明的这些和进一步的特点和优点，其中这些优选实施例仅是用于举例的，其中图1是描述根据本发明包括多重音效系统的不同部件的总图。
图2是根据本发明的第一实施例的图示，描述了包括滑动电位计DCU的电吉他。
图3是根据本发明的电吉他的第二实施例的图示，其包括滚动电位计DCU。
图4是根据本发明的电吉他的第三实施例的图示，其包括按钮阵列DCU。
图5是根据本发明的电吉他的第四实施例的图示，其包括操纵杆DCU。
图6是根据本发明的电吉他的第五实施例的图示，其包括跟踪球DCU。
图7是根据本发明的电吉他的第六实施例的图示，其包括触控板DCU。
图8是根据本发明的非电吉他的图示，其包括触控板DCU。
图9是根据本发明的低音吉他的图示，其包括安装在吉他的上前面板上的触控板DCU。
图10是根据本发明的低音吉他的图示，其包括安装在吉他的下前面板上的触控板DCU。
图11是表示吉他弹奏者的左手和右手的不同手指的图示。
图12是根据本发明所提出的系统的内部部件和DCU安装在电吉他上的方式的图示。
具体实施例方式
提出的本发明是便携的和可移动的多重音效系统，其提供关于单个处理单元处理吉他产生的电子音频信号的新的和独特的解决方案。
根据本发明革新是将单个处理单元和触控动态控制单元固定到吉他主体的前面板上，以控制和处理扩音吉他产生的电信号，扩音吉他是例如，电吉他，低音吉他，非电吉他或者古典吉他的吉他。这种安排方式使吉他弹奏者能够方便地动态地控制和操作多重音效参数。所述单元使吉他弹奏者能够在弹奏吉他的同时控制这些参数的多达三个维度。
提出的系统由信号处理单元(SPU)例如数字信号处理器(DSP)和动态控制单元(DCU)组成。DCU是触控动态控制单元，其实施为滑动电位计、滚动电位计、按钮、跟踪球、触控板，触摸屏、电动带、操纵杆、鼠标、光学传感器阵列、红外传感器或其组合。SPU从吉他拾音器接收音频信号并控制来自DCU的信号，其中所述控制信号表示吉他弹奏者的手指在DCU上的位置和压力。
吉他弹奏者通常使用其拇指或者夹在其拇指和食指中间的拨片拨吉他的琴弦。这种拨弦技术使吉他弹奏者在拨或弹吉他琴弦的同时，其拨弦的手的其它手指能够自由的移动。
DCU安装在吉他前面板上的方式是使吉他弹奏者能够在拨或弹吉他琴弦的同时，方便地用其拨弦的手的至少一个自由活动的手指(中指、无名指或小指)操纵在DCU面。在所有扩音吉他(即，电吉他、低音吉他、非电吉他或古典吉他)中，DCU是固定在吉他琴弦下方，在吉他主体的下部前面区域，而在低音吉他中，DCU可以另外固定在吉他琴弦上方，在吉他主体的上部前面区域。在低音吉他的情况下，其中DCU位于琴弦上方，低音吉他弹奏者可以使用其拇指操纵DCU，而用其剩下的手指弹奏琴弦。
DCU包括传感器，传感器实时地同时测量多达三个维度，该维度用于控制多重音效参数的，而在每个维度中可以改变关于所述音效的多个参数。多个参数包括普通失真参数(例如增益、输出电平、音调、均衡或滤波)，普通压缩参数(例如输入电平、阈值、增益降低比、拐点、上升时间、复位时间、输出电平)，普通门限参数(例如阈值、上升时间、增益降低比、音域、保持或复位时间、衰减时间、输出电平)，普通调制效果参数(例如速率、反馈或再生、时间延迟、深度、混音)，普通滤波效果或哇音参数(例如低通、带通和高通滤波频率)，普通延迟参数(例如延迟时间、反馈、混音)以及普通混响参数(例如预或起始延迟、扩散、交叉点、高和低频比率、高和低频衰减、密度、平衡或早期反射延迟)。
上面提到的维度或者可以表示就手指在触控表面上的水平和垂直方向上的位置而言，在给定时间内的绝对位置、相对位置、绝对压力值或者相对压力值。而且，所述传感器能够同时测量多于一个的操作手指的绝对或相对位置和压力。
一维X传感器测量给定时间内操作一维X传感器的手指的绝对位置，而X表示手指在DCU传感器上的绝对位置。
一维ΔX传感器测量给定时间内操作一维ΔX传感器的手指的相对位置，而ΔX表示手指在DCU传感器上相对于给定参考点的相对位置。
二维X-Z传感器测量给定时间内操作X-Z传感器的手指的绝对位置和压力，而X表示手指在DCU传感器上的绝对位置，Z表示手指在DCU传感器上的绝对压力值。
二维ΔX-ΔZ传感器测量给定时间内操作ΔX-ΔZ传感器的手指的相对位置和压力，而ΔX表示手指在DCU传感器上相对于给定参考点的相对位置，ΔZ表示手指在DCU传感器上相对于参考值的相对压力值。
二维X-Y传感器测量给定时间内操作X-Y传感器的手指的绝对位置，而X表示手指在水平方向上的绝对位置，Y表示手指在垂直方向上的绝对位置。
二维ΔX-ΔY传感器测量给定时间内操作ΔX-ΔY传感器的手指的相对位置，而ΔX表示水平方向手指相对于给定参考点的相对位置，ΔY表示垂直方向手指相对于给定参考点的相对位置。
三维X-Y-Z传感器测量给定时间内操作X-Y-Z传感器的手指的绝对位置，而X表示手指在水平方向上的绝对位置，Y表示手指在垂直方向上的绝对位置，Z表示操作的手指产生的压力值。
三维ΔX-ΔY-ΔZ传感器测量给定时间内操作ΔX-ΔY-ΔZ传感器的手指的相对位置，而ΔX表示水平方向手指相对于给定参考点的相对位置，ΔY表示垂直方向手指关于给定参考点的相对位置，ΔZ表示手指在DCU传感器上相对于参考值的相对压力值。
一旦DCU检测到手指的接触和测量到如上所述的控制不同音效参数所需的维度，包含该信息的控制信号就被传输到SPU。使用者(通过SCU)预先选择SPU音效程序。因此，根据希望的程序和从DCU接收到的控制信号，SPU就通过软件算法处理和改变吉他音频信号。
更特别地，SPU能够根据手指激活DCU的接触和/或压力和/或位置和/或时间值，启动、停止和处理吉他产生的声音。这就使吉他弹奏者能够通过连续地或间断地在DCU上操纵其手指而连续地或间断地改变吉他的声音。
与目前市场上现有的传统多音效系统相比，本发明产生下面的主要优点。第一，系统允许吉他弹奏者实时地立刻改变多达三个的效果参数，所述效果参数在三个物理坐标轴-X、Y、Z+W中，而W表示系统响应多个手指对DCU的接触。因此，音乐家能够创造出更宽范围的完全新的声音，向其音乐中加入新的维度和音色，甚至创造出新的音乐风格。例如，通过使用三维X-Y-Z触控板DCU，吉他弹奏者能够实现下面的成果通过在触控板上跨过X轴垂直地移动其手指增加失真增益效果参数，通过跨过Y轴以循环移动的方式水平地移动其手指组合哇音效果，以及通过将其手指按在触控板表面或释放其手指增加/降低总音量。而且，这个特点使吉他弹奏者能够在弹奏吉他的同时在至少两个效果参数之间进行平衡(例如，他可以增加失真增益参数的大小并同时降低混响时间延迟参数)。这个新的特点是非常有用的，特别是在现场表演中。
第二，通过使用“接触-响应机制”，该机制对手指激活DCU的压力值和振动敏感，吉他弹奏者能够更自然地和更有感情地控制多重音效。例如，在三维X-Y-Z触控板中，吉他弹奏者可以通过向触控板施加压力而增加音量和声音持续时间。在这种情况下，吉他弹奏者可以将其小指放在触控板上希望的位置上，当拨动琴弦时可以通过按压、释放或者振动其小指而向音乐中加入趣味。
此外，由于手比腿迅速，由手激活的DCU使吉他弹奏者能够以增加的启动速度来控制和操作效果器。这个能力可以产生更快的SPU算法受控的响应时间，，并因此导致所产生的声音的更好的表演。
而且，由于DCU和吉他琴弦是由同一个手激活的，所以本发明避开了使用踏板装置的吉他弹奏者所需要的手-脚协调。因此，极大地缩短了弹奏者的学习曲线并为其节省了为达到相同表演水平的训练所需的大量时间。
这个特点产生了另一个优点，尽管吉他和效果器都是由吉他弹奏者的手激活的，但是本发明为遭受这种健康问题的吉他弹奏者提供了在其弹奏中使用动态音效的机会，所述的体格问题妨碍吉他弹奏者用腿激活效果器。
本发明引入了便携式系统，将该系统固定到吉他上使吉他弹奏者在弹奏吉他的同时能自由在任何地方活动，并且通过实时地在多重音效控制单元的表面上操控手而动态地操作多重音效控制单元。这个新的特点是非常有用的，特别是在现场表演的舞台上。
本发明使吉他弹奏者能够从吉他上移开该系统，把系统带到他喜欢的任何地方，并固定到另一个吉他上。
而且，将DCU固定到吉他的前面板上允许吉他弹奏者表演可视的声音操纵的演出，这是通过向观众展示其通过用手操控DCU而改变声音的方式实现的(类似于吉他弹奏者在音乐会中通过使用颤音手柄改变吉他声音、使用电钻机弹奏吉他、在其头后弹奏吉他、用其牙齿拨弦、弹奏独奏曲同时在蹦床上后空翻和许多其它好的“表演”技术所给予的“表演”)。因此，吉他弹奏者能够提高其演出质量并增加观众的乐趣。
一般而言，本发明为吉他弹奏者提供了提高其音乐和演出成绩的机会。它允许吉他弹奏者向吉他弹奏和音乐作曲中加入新的唯度和创造力，这将极大地增加弹奏吉他的乐趣和快乐。
根据本发明的DCU能够进一步实现为可拆卸的单元、吉他主体内的内置单元。此外，除了DCU外的系统的部件可以或者作为独立单元放置，或者安装在吉他的主体上，或者实现为吉他主体中的内置单元。
图1是描述根据本发明包括多重音效系统的不同部件的总图。输入装置[11]用于将音频信号传输到所提出的多重音效系统[10]，而输出装置[12]用于接收音频信号，接收和传输控制信号，以及共享包含关于多重音效系统的操作和编程的信息的数据、音频和程序文件。
输入装置[11]由电吉他[13]组成，而DCU[14]固定到前面板的下部区域。将DCU固定到吉他的这个区域使吉他弹奏者在弹奏吉他时方便地用弹奏的手的至少一个手指操控DCU。大多数电吉他是完全无源的，即，不消耗电能，因此就不需要将电吉他插入电源中。音频信号通过输出插口[15]离开吉他并通过接口单元[16]被传输到系统中，输出插口[15]位于吉他主体[9]上。所述信号传输或者使用线缆、或者使用使音频信号从吉他传输到系统的其它无线机制。在一些情况下，包括其它乐器设备的中间单元[31]可以用于吉他和所提出的系统之间。例如，一个中间单元(或多个中间单元)可以是其它的一个处理单元(或多个处理单元)(例如，底面声音效果器(floor-sound effect)、多重效果处理器、安装在机架上的处理器、重踏盒效果器、效果踏板、均衡器、桌面效果器以及便携效果器)，一个前置放大器、多个控制器踏板、多个音量踏板、一个混音器，单声道/多声道记录器、计算机、其它乐器、扩音器或其任何组合。
输出装置[12]由三种不同类型的设备组成。音频信号通过线缆或无线机制传输到这些设备。
第一种类型的设备[17]包括对从所提出的系统接收到的音频信号的传输起反应的电子仪器。这些设备可以包括吉他放大器、耳机、其它多重音效系统、其它类型的音频信号处理器(例如，底面声音效果器、多重效果处理器、安装在机架上的处理器、重踏盒效果器，效果踏板、均衡器、桌面吉他效果器以及便携效果器)、乐器，混音器、记录机或其组合。
第二种类型的设备[18]由用于与所提出的系统进行通信以接收控制信号、传输信号或共享关于多重音效的数据、音频和程序文件的电子仪器组成。这些设备可以包括PC、存储卡、外部编程单元以及其它等效的多重音效系统。
第三种类型的设备[19]由用于与乐器数字接口(MIDI)协议支持的不同乐器通信的电子乐器组成。只要不同乐器和音效支持MIDI协议，MIDI协议就对其进行控制和与其进行通信。
通信单元[20]连接在所提出的系统和第二种输出设备[18]之间，从而提供有效的通信。
MIDI控制单元[21]用于通过线缆或无线机制连接到第三种输出设备[19]上。这些设备之间的连接实现对不同乐器和效果器的控制和与其的通信，其中的不同乐器和效果器支持MIDI协议。
动态控制单元(DCU)[14]实现为用于控制SPU算法的触控传感器，其用于处理吉他产生的音频信号。所述DCU用于识别和传送关于激活所述单元的手指的位置或压力信息。该单元的主要优点在于其使吉他弹奏者能够在弹奏吉他的同时动态地改变不同的音效和参数。DCU或者向管理单元[23]传输控制信号，或者直接向SPU[22]传输控制信号。
信号处理单元(SPU)[22]是音效或多重音效音频信号处理器。该单元旨在根据从DCU[14]、静态控制单元(SCU)[24]或管理单元[23]接收的控制信号，动态地处理和改变从吉他传输的输入的音频信号。
静态控制单元(SCU)[24]由一组常用于访问、编辑、编程以及预置音效参数的按钮和旋钮组成。当弹奏吉他时，SCU使吉他弹奏者从效果库中选择和获取效果程序。SCU将关于所述参数的控制信号传输到管理单元[23]，或者直接传输到SPU。
管理单元[23]用于处理和控制系统的操作和功能。其进一步管理和控制系统的外围设备。管理单元根据预选设置和吉他弹奏者的手指在DCU上的位置从SCU和DCU接收控制信号。所述单元包括处理器单元，其采用的形式可以是微处理器、数字信号处理单元(DSP)、指定的信号处理器(例如，FPGA、ASIC)或处理设备(例如，ARM、RISK、Pentium，等等)。处理器单元将控制信号转换为SPU所要求的信号格式并根据一组命令和指令对其进行处理。此外，管理单元管理存储设备、显示驱动器、内部单元和外部设备之间的通信协议，和管理关于所提出的系统的不同方面，例如初始化过程、报警、引导、定时、程序设计过程、效果编辑、音频模式记录等等。
接口单元[16]用于实现外部源，例如输入和输出设备与提出的系统之间的物理连接以接收和传输音频信号。在输入级的接口单元将从输入装置[11]接收的模拟音频信号传输到信号转换单元[25]和放大单元[26]。而在输出级所述音频信号进一步被传输到输出装置[17]。
信号转换单元[25]包括模数转换器(ADC)单元和数模转换器(DAC)。ADC用于将从吉他接收的模拟信号转换为SPU要求的数字信号格式。数模转换器(DAC)单元用于将数字信号转换为输出装置[17]要求的模拟格式。
放大单元[26]用于根据系统和外围设备的要求调节信号的电平。
存储单元[27]用于存储和共享所提出的系统的正确操作所需的程序、数据和音频文件。所述单元包括存储设备，其形式可以是ROM、RAM(例如SDRAM、SRAM)，非易失性存储器(例如FLASH、EPROM)或存储卡(例如智能媒体卡(smart-media)，紧凑式闪存卡)。存储单元实现从SPU[22]和管理单元[23]读出数据和向SPU[22]和管理单元[23]写入数据。
监视单元[28]和视觉显示LED[29]用于为吉他弹奏者提供关于所提出的系统的不同方面的相关信息。所述不同方面可以包括操作状态、报警、操作模式(例如，编程或弹奏模式)、多重效果库，音效参数等等。监视单元[28]是包括显示设备的辅助单元，其中的显示设备例如，字母数字显示器、图形显示器、七段显示器、触摸屏显示器、LCD显示器、TFT显示器等。
视觉显示LED单元[29]是包括灯泡的辅助单元，例如，发光二极管和发光按钮。
键盘[30]是用于附加数据输入、访问、选择和编程多重音效的辅助单元。所述通信通过外部键盘或编程设备实现。
本发明进一步包括作为供给系统的不同单元所需的电压和电流的源的电源。电源用于使所述单元实现正常的功能，其形式是电池(普通的或可充电的)或变压器，其可以或者集成在系统中或者作为外部单元被放置。例如，电源可以是位于吉他带上或位于吉他弹奏者腰带上的电池室。
根据本发明的所提出的多重音效系统还可包括附加的单元，例如节拍器、打鼓器、MP3编码器、MP3解码器、吉他或低音调谐器、音序器、和弦字典以及电子符号谱书。
图2是根据本发明的第一实施例的图示，其描述了包括滑动电位计DCU的电吉他。电吉他的主体一般由标号[41]表示。吉他的琴马由标号[42]表示，琴弦区域由标号[43]表示，以及用于放大琴弦的声音的拾音器由标号[44]表示。提供多重效果的滑动电位计阵列装置[45]安装在吉他主体的下部前面板上。该图中出现的拾音选择器开关[46]位于音量旋钮[47]和音调旋钮[48]的附近。在吉他的主体上还包括输出插口[49]，音频信号通过输出插口[49]传输。吉他的琴颈[51]包括许多音柱。位于吉他的远端的主轴箱[53]包括调谐键机构[52]，所述机构用于调谐吉他的琴弦。根据提出的实施例，吉他弹奏者能够在弹奏吉他时通过在至少一个滑动电位计上滑动其弹奏手指中的至少一个手指，动态地控制和操作多重音效参数。
图3是根据本发明的电吉他的第二实施例的图示，其包括滚动电位计DCU。根据该实现方式，滑动轮[61]或拨盘[62]安装在吉他主体的下部前面板上，使吉他弹奏者在弹奏吉他时能够通过在滑动轮或拨盘上移动其弹奏的手指中的至少一个手指，动态地控制和操作多重音效参数。
图4是根据本发明的电吉他的第三实施例的图示，其包括按钮阵列DCU。根据该实现方式，按钮[71]安装在吉他主体的下部前面板上。该实现方式使吉他弹奏者在弹奏吉他时能够通过按压按钮和保持弹奏的手指中的至少一个手指在按钮上，动态地控制和操作多重音效参数。
图5是根据本发明的电吉他的第四实施例的图示，其包括操纵杆DCU。根据该实现方式，推杆/拉杆[81]接近操纵杆[82]并安装在吉他主体的下部前面板上。所述推杆/拉杆或操纵杆使吉他弹奏者在弹奏吉他时能够通过在杆上移动弹奏的手指中的至少一个手指，动态地控制和操作多重音效参数。
图6是根据本发明的电吉他的第五实施例的图示，其包括跟踪球DCU。根据该实现方式，跟踪球[91]安装在吉他主体的下部前面板上，并使吉他弹奏者在弹奏吉他时能够通过在跟踪球上移动弹奏的手指中的至少一个手指，动态地控制和操作多重音效参数。
图7是根据本发明的电吉他的第六实施例的图示，其包括触控板DCU。根据该实现方式，触控板[101]安装在吉他主体的下部前面板上，并使吉他弹奏者在弹奏吉他时能够通过在触控板上移动弹奏的手指中的至少一个手指，动态地控制和操作多重音效参数，例如失真增益。
图8是根据本发明的非电吉他的图示，其包括触控板DCU。根据该实现方式，触控板[101]安装在吉他主体的下部前面板上。
图9是根据本发明的低音吉他的图示，其包括触控板DCU。根据该实现方式，触控板[101]安装在低音吉他主体的上部前面板上。
图10是根据本发明的低音吉他的图示，其包括触控板DCU。根据该实现方式，触控板[101]安装在低音吉他主体的下部前面板上。
图11是表示吉他弹奏者左手和右手的不同手指的图示。如果吉他弹奏者使用其右手拨或弹吉他琴弦(如同使用右手的吉他弹奏者通常所做的)，则吉他弹奏者能够使用标记为[114]、[115]和[116]的右手手指中的至少一个操纵DCU。如果吉他弹奏者使用其左手拨或弹吉他琴弦(如同使用左手的吉他弹奏者通常所做的)，则吉他弹奏者能够使用标记为[111]、[112]和[113]的左手手指中的至少一个操纵DCU。低音吉他弹奏者进一步使用其左大拇指[117]和右大拇指[118]控制DCU，而使用其它手指(小指、无名指、中指和食指)拨琴弦。
图12是根据本发明所提出的系统的内部部件和DCU安装在吉他上的方式的图示。除了DCU外，所提出的系统的内部部件(例如，SCU、SPU)[120]安装在吉他主体前面板上，在吉他琴弦的上方。DCU[121]安装在吉他主体前面板上，在吉他琴弦的下方。带连接物[122]用于将所述部件固定到吉他主体上，而线缆[126]用于在这些部件之间传输控制信号。带连接物穿过吉他琴弦的下方并经过吉他主体。可以进一步包括吉他的带按钮[123]以固定和稳定使用带连接物的方式。线缆[125]用于实现音频信号从吉他到系统内部部件[120]之间的数据传输以及从系统内部部件[120]到吉他之间的数据传输。分路器[124]通过附加的线缆[127]实现所述音频信号从吉他到提出的系统和从系统到输出装置(例如，吉他放大器)的双重传输。
所述机构用于将DCU固定到扩音吉他的下部前面板和低音吉他的上部前面板，并从其上拆卸下来。所述机构是至少一个带连接物，其在吉他琴弦的下方穿过，在吉他拾音器之间。在仅包括一个拾音器的主音电吉他(lead electric guitar)的情况中(如在Fender Telecaster吉他中)，连接带沿拾音器从其旁边穿过，从而包围了吉他主体并将所述动态控制单元紧固到吉他的前面板上。连接装置用于在吉他琴弦的下方将DCU和作为一个单元的至少一个其它系统部件连接到扩音吉他的前面板，或从其上分离。
使用带连接物的另一方法是通过将带连接物在吉他前面板的上方从左边到右边穿过并在吉他主体的下部区域在吉他琴弦下方穿过。所述连接物围绕吉他的主体，同时将DCU紧固到吉他前面板上。
使用下面一组机构中的一个将DCU固定到带连接物上销钉(类似于用于组合带和手表的机制)、夹持装置、单元中的专用带通道或狭槽、尼龙搭扣带、橡胶圈和透明胶带。
所述机构可以进一步实现为下述中的连接装置夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮、橡胶圈、透明胶带和螺栓。
多重音效系统进一步包括一用于将系统的部件(除DCU外)固定到扩音吉他主体和带连接物上的机构，其中所述机构是下述中的连接装置带、夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮和螺栓。
尽管上述描述包含许多具体细节，但是这些具体细节不应解释为对本发明范围的限制，而应理解为优选实施例的示例。本领域技术人员应该想象出处于其范围内的其它可能的变化。因此，本发明的范围不应由描述的实施例确定，而应由所附的权利要求和其法律等效物确定。
权利要求
1.一种多重音效系统，包括触控动态控制单元和信号处理单元，所述信号处理单元用于处理从产生电信号的扩音吉他接收的电子音频信号，其中所述动态控制单元使吉他弹奏者通过从所述动态控制单元一边到另一边移动他的弹奏手的至少一个手指，能够在弹奏吉他时同时改变至少一个音效，其中所述动态控制单元与所述信号处理单元连接，所述信号处理单元根据从所述动态控制单元接收的所述控制信号产生以所述音频电信号应用的多重音效。
2.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元位于所述吉他琴弦的下方，在所述吉他主体的下部前面板。
3.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述扩音吉他来自下述一组电吉他、低音吉他、扩音古典吉他、扩音非电吉他以及半非电吉他。
4.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述扩音吉他是低音吉他，而所述动态控制单元固定到所述吉他琴弦的上方，在所述低音吉他主体的上部前面板。
5.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元能够同时实时地测量多达三个维度，所述维度用于控制所述音效参数，其中每个维度控制至少一个音效，而所述三个维度可以表示下述之一就所述手指在所述控制单元的触控面上的所述水平方向和垂直方向上的位置而言，在给定时间内的相对位置、绝对位置、绝对压力值或相对压力值。
6.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元进一步能够同时测量多个操作手指的位置。
7.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述信号处理单元进一步能够通过接触所述动态控制单元启动和停止所述信号处理单元的激活。
8.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述信号处理单元由数字信号处理器实现。
9.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是跟踪球。
10.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是滑动电位计。
11.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是滚动电位计。
12.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是至少一个按钮。
13.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是触控板。
14.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是触摸屏。
15.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态接口是电动带。
16.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元是操纵杆。
17.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元使用对所述手指在所述板上的位置反应的光学传感器板。
18.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元使用对所述手指在所述板上的位置反应的红外线传感器板。
19.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括静态控制单元，所述静态控制单元用于根据期望的吉他效果选择所述信号处理单元的预定音效参数、设置所述系统的操纵模式和编程文件，其中所述静态控制单元包括一组用于控制所述参数的按钮和旋钮。
20.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括管理单元，所述管理单元包括处理单元，其中所述管理单元用于管理所述系统和其功能。
21.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括存储单元，所述存储单元用于存储和共享关于所述系统操纵的程序文件、数据文件以及记录的音频数据
22.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括信号转换单元，其中所述信号转换单元包括模数转换器和数模转换器，所述模数转换器用于将从所述吉他接收的所述模拟音频信号转换为所述信号处理单元需要的数字格式，所述数模转换器用于将所述数字音频信号转换回模拟格式，所述模拟格式信号被传输到外部设备。
23.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括放大单元，所述放大单元用于调节所述音频信号的电平。
24.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括接口单元，所述接口单元用于实现外部音频信号源与所述内部系统之间的物理连接，其中所述物理连接用于接收和传输所述音频信号。
25.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括监视单元，所述监视单元用于为所述吉他弹奏者提供关于所述系统的状态和其操纵模式的相关信息。
26.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括视觉显示发光二极管单元，所述视觉显示发光二极管单元用于为所述吉他弹奏者提供关于所述系统的状态和其操纵模式的相关信息。
27.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括通信单元，所述通信单元用于实现所述多重音效系统和外部系统之间的有效通信，并实现数据文件、程序文件和音频文件的共享。
28.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括乐器数字接口控制单元，所述乐器数字接口控制单元用于控制乐器数字接口协议支持的不同乐器和效果器，并与乐器数字接口协议支持的不同乐器和效果器进行通信。
29.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括键盘接口，所述键盘接口用于通过外部编程设备输入数据、访问、选择和编程所述多重音效。
30.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元可拆卸地安装在所述吉他的所述主体上。
31.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元内置在所述吉他的所述主体内。
32.如权利要求1所述的多重音效系统，其中除了所述动态控制单元外，所有所述系统的部件位于一个独立的单元上。
33.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所有所述系统的部件可拆卸地安装在所述吉他的所述主体上。
34.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所有所述系统的部件内置在所述吉他的所述主体内。
35.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元和所述系统的内部部件之间的所述连接是无线连接。
36.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元和所述系统的内部部件之间的所述连接是有线连接。
37.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括连接装置，所述连接装置用于将所述动态控制单元连接到所述扩音吉他的所述前面板上，或将所述动态控制单元从所述扩音吉他的所述前面板拆下，其中连接装置来自于这一组夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮以及螺栓。
38.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括连接装置，所述连接装置用于将所述动态控制单元与作为一个单元的至少一个所述其它的系统部件一起连接到所述扩音吉他的所述前面板，或从所述扩音吉他的所述前面板拆下，其中所述连接装置来自这一组夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮和螺栓。
39.如权利要求37和38所述的多重音效系统，其中所述连接装置是至少一个带连接物，所述带连接物在所述吉他拾音器的旁边并沿着其长度方向从所述吉他琴弦下方穿过，从而围绕所述吉他主体并将所述动态控制单元紧固到所述吉他的所述前面板上。
40.如权利要求37和38所述的多重音效系统，其中所述连接装置是至少一个带连接物，所述带连接物在所述吉他主体的下部区域上从左边到右边穿过，并在所述吉他琴弦下方穿过，从而围绕所述吉他主体并将所述动态控制单元紧固到所述吉他的所述前面板上。
41.如权利要求39和40所述的多重音效系统，其中所述动态控制单元固定到所述带上，其中连接装置来自于这一组销钉、夹持装置、所述单元中的专用带通道、尼龙搭扣带、橡胶圈以及透明胶带。
42.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括连接装置，所述连接装置用于将除所述动态控制单元外的所述系统部件连接到所述扩音吉他主体上，或将除所述动态控制单元外的所述系统部件从所述扩音吉他主体上拆下，其中所述连接装置来自这一组带、夹持装置、尼龙搭扣带、胶粘物、真空按钮和螺栓。
43.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括连接装置，所述连接装置用于将除所述动态控制单元外的所述系统部件连接到所述吉他带上，或将除所述动态控制单元外的所述系统部件从所述吉他带上拆下，其中所述连接装置来自这一组带，销钉、所述单元中的专用带狭槽、夹持装置、尼龙搭扣带、橡胶圈和透明胶带。
44.如权利要求1所述的多重音效系统，进一步包括附加单元，其来自这一组中节拍器、打鼓器、MP3编码器、MP3解码器、吉他或低音调谐器、音序器、和弦字典以及电子符号谱书。
45.如权利要求1所述的多重音效系统，其中所述系统是便携式的。
全文摘要
所提出的发明是便携式多重音效系统，其提供用于处理吉他产生的电子音频信号的新的、独特的解决方案。根据本发明的革新是通过将信号处理单元和触控动态控制单元固定在吉他主体前面板上，来控制和处理扩音吉他产生的电子信号，扩音吉他是例如电吉他、低音吉他、非电吉他或古典吉他。
文档编号G10H1/00GK1845775SQ200480021434
公开日2006年10月11日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月6日
发明者丹尼尔·沙维特 申请人:吉他吉有限公司