空中虚拟电子乐鼓的制作方法
【专利摘要】为了解决现有激光虚拟电子乐器需要设置多个固定激光束而引起的制造成本提高、设置特定雾气环境来显示激光束的存在、以及要求演奏者准确遮挡激光束所带来的演奏难度增加等问题，本发明提出了一种利用激光传感技术在空气中进行演奏的空中虚拟电子乐鼓。该电子乐鼓通过激光扫描可实现空中扇面的虚拟音区划分，当表演者触及不同音区时，便可通过发声装置自动发出相应乐鼓声响，由此达到空中虚拟演奏效果。本发明由于无需设置多个光电传感器及特定演奏环境，便可简单准确地在空中虚拟敲出不同的乐鼓声响，因而具有演奏简单，成本低廉、适于白天夜晚等不同演奏环境及专业、娱乐群体不同需求等特点。
【专利说明】空中虚拟电子乐鼓
所属【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电子乐器，尤其是涉及一种虚拟空中乐鼓的电子乐器。
【背景技术】
[0002]目前激光虚拟电子乐器主要是利用激光(或红外)对射或反射原理，通过发射多个固定激光束来模拟不同音调的琴弦。当某束激光被手遮断时，激光接收电路即刻动作而触发相应音频电路发出相应的声音；同时，此种激光束在演奏时必须设置雾气等特定环境才可明显显示出激光束的光路，从而使演奏者能够准确地将手遮住激光束而发出不同音响。因而，此种虚拟电子乐器将存在需要设置特定演奏环境、要求演奏者准确遮挡激光束以及需要设置多个固定激光传感器等相应问题，从而造成演奏难度较大、制造成本及体积相应增加等不足。
【发明内容】
[0003]①本发明所要解决的技术问题
[0004]为了解决现有激光虚拟电子乐器需要设置多个固定激光束而引起的制造成本提高、需要设置特定雾气环境等来显示激光束的存在、以及要求演奏者准确遮挡激光束所带来的演奏难度增加等问题，本发明提出一种通过激光扫描、将空中扇形扫描区域划分为不同声响的虚拟音区来降低演奏难度及减少制造成本的空中虚拟电子乐鼓。
[0005]②本发明解决其技术问题所采用的技术方案
[0006]本发明所涉及的空中虚拟电子乐鼓，由激光扫描装置、转角定位检测装置、控制装置和发声装置构成。
[0007]I)激光扫描装置包括转向装置和激光光电传感器；转向装置由电动机和转向台组成，转向台由电动机带动，可在O度至360度进行往复摆动或持续旋转；激光光电传感器固定在转向台上随其一起摆动或固定在转向台外但其发射的激光束照射在转向台上设置的与转向台联动旋转的倾斜反光镜的旋转中心，由此随着转向台的摆动或旋转，从而使激光光电传感器的激光束形成大于O度、小于或等于360度的扇形或圆周扫描区域；激光束扇形扫描区域根据预定发出的不同声响效果可事先划分为不同的虚拟音区；激光光电传感器通过电线与转向台外部的控制装置输入端相连，其在激光束扇形扫描区域内的光电感应动作信号输出到控制装置的输入端。
[0008]2)转角定位检测装置包括转角定位传感器和激光束转角定位标志，两者分别相对设置在转向台上和转向台外部，转角定位传感器用于检测激光束转角定位标志；转角定位检测装置至少分别包括I个转角定位传感器和一个激光束转角定位标志；激光束转角定位标志或转角定位传感器设置在激光束扇形扫描区域或虚拟音区的边界对应点上；转角定位传感器的输出端与控制装置的输入端相连，转角定位传感器的感应动作信号输出到控制装置。
[0009]3)控制装置由电路开发板、单片机或数字逻辑电路等组成，其输入为激光光电传感器和转角定位传感器的感应动作输出信号；控制装置的输出端与发声装置的输入端相连，控制装置接收到激光光电传感器的感应动作信号时，将依据转角定位传感器的感应动作时刻、位置或顺序等计算或确定激光束即刻所在的虚拟音区，并控制发声装置发出该虚拟音区所对应的声响。
[0010]4)激光扫描装置由一个或一个以上激光光电传感器构成，各激光光电传感器分别通过激光扫描装置的转向装置进行一定夹角的空中扇形扫描，由此形成同一虚拟音区具有一个或一个以上的激光束扫描扇面；当用手或乐锤触及到同一虚拟音区的不同激光束扫描扇面时，控制装置根据不同激光光电传感器的感应动作信号的组合控制发声装置发出不同音量或特定效果的乐鼓声响。
[0011 ] 5)发声装置由音频电路和发声器组成，音频电路接收到控制装置发出的对应某虚拟音区及其虚拟音区中不同激光束扫描扇面的感应动作组合信号后，通过发声器发出相应的声响效果。
[0012]③本发明的有益效果
[0013]本发明提出了一种利用激光传感技术在空气中进行虚拟演奏的空中虚拟电子乐鼓，该电子乐鼓通过激光扫描可实现空中扇形扫描区域的虚拟音区划分，当表演者将手或乐锤触及不同虚拟音区时便可自动控制发声装置产生相应的乐鼓声响，由此达到空中虚拟演奏的效果。由于具有一定面积的空中虚拟音区的触发较现有激光虚拟琴弦的定点触发简单、准确且无需特定的演奏环境，同时激光扫描方式也大大减少了现有虚拟电子乐器激光光电传感器的个数，因而本发明具有演奏简单，成本低廉，无需设置特定演奏环境等效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1:激光扫描装置示意图
[0015]I激光光电传感器(A)
[0016]2转向台
[0017]3转向台旋转轴
[0018]4空心摆杆
[0019]5旋转杆
[0020]6 滑轮
[0021]7电动机
[0022]8激光束转角定位标志
[0023]9转角定位传感器
[0024]10扇形扫描区域
[0025]11虚拟音区
[0026]图2:激光光电传感器纵向设置示意图
[0027]12激光光电传感器(B)
[0028]13 夹角
[0029]图3:电路控制系统示意图
[0030]14激光光电传感器
[0031]15控制装置[0032]16发声装置【具体实施方式】
[0033]图1为激光扫描装置示意图。在图1中，激光光电传感器(A) I固定在转向台2上，可随转向台2 —起绕转向台旋转轴3进行自由转动；转向台2与经过转向台旋转轴3的空心摆杆4固定连接，并由空心摆杆4带动而绕转向台旋转轴3自由摆动；旋转杆5的一端与电动机7的转轴固定相连，由电动机7带动旋转；旋转杆5的另一端固定设置一个滑轮6，滑轮6设置在空心摆杆4的空心导轨上，可沿空心导轨自由滑动；由此电动机7的旋转将带动旋转杆5进行旋转，而旋转杆5通过设置在空心摆杆4内空心导轨上的滑轮，带动空心摆杆4进行摆动，由此使转向台2绕转向台旋转轴3进行摆动，并带动激光光电传感器(A) I进行摆动，使其发出的激光束在空中进行扇形扫描，其扇形扫描的角度大于O度；激光束扇形扫描区域10被划分为I个或I个以上的虚拟音区11，每个虚拟音区11对应不同的声响效果；在转向台2上，在扇形扫描区域10或虚拟音区11的边界对应点设置相应的激光束转角定位标志8,该激光束转角定位标志8可由光孔、凸凹物、光电信号及其它非接触传感信号等用于确定激光束旋转角度的参照标志构成，图1中其设为光孔；激光束转角定位标志8与设置在转向台2外部的转角定位传感器9相对而设，该转角定位传感器9可由光电开关、接近开关、非接触传感信号感应元器件等用于检测激光束转角定位标志8的传感元器件构成，图1中其设为槽型光电传感器；转角定位传感器9检测到激光束转角定位标志8时输出其感应动作信号。转角定位传感器9和激光束转角定位标志8共同构成空中虚拟电子乐鼓的转角定位检测装置。
[0034]除图1所示激光束转角定位标志8及转角定位传感器9的设置位置外，激光束转角定位标志8也可设置在转向台2外部与各虚拟音区11边界相对应的位置，而此时转角定位传感器9则设置在转向台2上与激光束扇形扫描区域10的起点边界相对应的位置(如图1中激光光电传感器(A)I的光路反向延长线至转向台2的边缘位置)；此外，激光束转角定位标志8和转角定位传感器9的设置位置也可互换，即在激光束转角定位标志8的位置上设置转角定位传感器9，而在转角定位传感器9的位置上相应设置激光束转角定位标志8。
[0035]转角定位检测装置中至少设置一个转角定位传感器9和一个激光束转角定位标志8，由此，控制装置可由单片机通过参照扫描激光束经过其激光束转角定位标志8的时刻以及转向台2往复摆动的时间间隔等，来计算激光光电传感器(A) I发出的激光束某时刻所在的扫描位置，由此确定该激光束即刻所在的虚拟音区11。
[0036]图2为激光光电传感器纵向设置的截面示意图。在图2中转向台2上纵向固定设置了两个激光光电传感器:激光光电传感器(A) I和激光光电传感器(B) 12 ;激光光电传感器(A) I和激光光电传感器(B) 12之间呈一夹角13，当两激光光电传感器随转向台2绕转向台旋转轴3摆动时形成具有夹角13的两个激光束扫描扇面；由此，在同一虚拟音区11用手或乐锤顺序触及不同激光束扫描扇面时，根据激光光电传感器(A) I和激光光电传感器(B) 12的感应动作组合或顺序感应动作的时间差，可相应控制发声装置发出该虚拟音区11相对应的不同音量或特定效果的声响。夹角13的设置角度为O度至180度之间，当其为O度时，激光光电传感器(A) I和激光光电传感器(B) 12的激光束形成两个具有一定间隔的并行扫描扇面。同理，转向台2上可纵向设置2个以上激光光电传感器，其间各呈一定夹角，由此形成具有一定夹角的多层激光束扫描扇面。
[0037]图3为空中虚拟电子乐鼓的电路控制系统示意图。在图3中，控制装置15的输入端与激光光电传感器14和转角定位传感器9的输出端相连,控制装置15的输出端与发声装置16的输入端相连；控制装置15当接收到激光光电传感器14的感应动作输出信号时，依据转角定位传感器9对激光束转角定位标志8的感应动作时间、位置或顺序等，可计算和确定出激光光电传感器14发出的激光束即刻所在的虚拟音区11，由此控制装置15向发声装置16发出对应该虚拟音区11的动作输出信号；发声装置16由音频电路和发声器构成，发声装置16接收到控制装置15发出的某虚拟音区11 (参照图1)被触发以及该虚拟音区11中的不同扫描扇面(参照图2)被触发的组合动作信号时，则由其音频电路通过发声器发出相应的声响效果。
[0038]控制装置15可由单片机构成，当控制装置15接收到激光光电传感器14的感应动作信号后，便可由单片机参照转角定位传感器9对激光束转角定位标志8的感应动作时亥IJ、感应时所在转角位置、或感应动作的顺序等计算确定激光束所在的虚拟音区11 ;此外，控制装置15也可由数字逻辑电路构成，通过判断转角定位传感器9对激光束转角定位标志的感应动作顺序或位置确定激光光电传感器14的激光束即刻所在的虚拟音区11。
【权利要求】
1.一种空中虚拟电子乐鼓，由激光扫描装置、转角定位检测装置、控制装置和发声装置构成； 其特征是: 1)激光扫描装置包括扫描转向装置和激光光电传感器，扫描转向装置将激光光电传感器发射的激光束进行扇形扫描，并将检测到的反射光感应动作信号输出给控制装置； 2)激光束扇形扫描区域被事先划分为对应发声装置不同声响的虚拟触发音区； 3)转角定位检测装置包括转角定位传感器和激光束转角定位标志，转角定位传感器与激光束转角定位标志相对而设，转角定位传感器检测激光束转角定位标志，并将其感应动作信号输出到控制装置； 4)控制装置的输入端分别与激光光电传感器和转角定位传感器的输出端相连，其输出端与发声装置的输入端相连； 5)控制装置接收到激光光电传感器的感应动作信号时，依据转角定位传感器的感应动作信号确定激光束所在扫描的虚拟触发音区，并控制发声装置发出该虚拟触发音区所对应的声响。
2.根据权利要求1所述的空中虚拟电子乐鼓，其特征是其激光扫描装置的激光扫描区域大于O度，小于或等于360度。
3.根据权利要求1所述的空中虚拟电子乐鼓，其特征是转角定位检测装置至少包括一个激光束转角定位标志和一个转角定位传感器。
4.根据权利要求1所述的空中虚拟电子乐鼓，其特征是激光扫描装置由一个激光光电传感器构成。
5.根据权利要求1所述的空中虚拟电子乐鼓，其特征是激光扫描装置由二个或二个以上的激光光电传感器构成。
6.根据权利要求5所述的激光扫描装置，其特征是各激光光电传感器形成的激光束扫描扇面之间呈O度至180度的夹角。
【文档编号】G10H1/00GK103456286SQ201210169505
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】张思辰, 张崎 申请人:张崎