專利名稱：音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電子電聲技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在電子電聲技術(shù)領(lǐng)域中，與音樂相關(guān)的技術(shù)有不少，其中與音準(zhǔn)相關(guān)的音樂用具主要是音準(zhǔn)儀、校音器等，它們用于樂器的定音、校音。用于人聲音準(zhǔn)訓(xùn)練的有一種多功能音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)，用于歌聲自動伴奏的有隨意琴、自動伴奏機(jī)等技術(shù)。在已有的多功能音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)技術(shù)中，聲傳感器將外部的聲音轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)信號調(diào)理電路后送到硬件或軟件基頻檢測器，獲得信號基頻并將其與標(biāo)準(zhǔn)音高進(jìn)行比較，然后通過各種方式給出判別結(jié)果:例如通過液晶、LED等發(fā)光顯示器指示，利用語音播報(bào)方法給出指示等。作為音準(zhǔn)檢測和評價(jià)裝置，這種音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)技術(shù)成熟可靠，但是它的功能比較單一，應(yīng)用面較窄；而已有的聲控電子樂器技術(shù)，同樣是檢測出聲音的基頻，但它具有樂音單元將將基頻轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮訕芬?，?gòu)成一種自動伴奏裝置。這種裝置由于其固有的缺陷(如:前奏產(chǎn)生困難，沒有歌詞提示等)，使其較難實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化。本發(fā)明將二者結(jié)合起來，構(gòu)成音準(zhǔn)練習(xí)伴奏機(jī)，使原來單一的音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)具有更好的實(shí)用價(jià)值。本實(shí)用新型所涉及的電路技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，則是極其完備的基礎(chǔ)技術(shù)，它們已廣泛應(yīng)用于人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所述的裝置將已有的多功能音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)技術(shù)和聲控伴奏機(jī)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，使新的裝置不僅能夠做音準(zhǔn)檢測和評價(jià)，還能夠依據(jù)檢測結(jié)果發(fā)出樂音。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在原有音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，如附圖1所示，由聲傳感器(I)、信號調(diào)理電路(2)、微處理器系統(tǒng)(3)，以及顯示器(4)和功放揚(yáng)聲器(7)組成，聲傳感器經(jīng)過信號調(diào)理電路與微處理器系統(tǒng)的I/O 口連接,微處理器系統(tǒng)的I/O 口還與顯不器和功放揚(yáng)聲器連接，微處理器系統(tǒng)設(shè)置有基頻單元、顯示單元、語音單元、樂音單元。樂音單元發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)樂音信號可以直接送往功放揚(yáng)聲器(7)產(chǎn)生簡單波形伴奏樂音，也可經(jīng)過音源(6)送往功放揚(yáng)聲器(7)產(chǎn)生復(fù)雜波形伴奏樂音。需要時(shí)可以借助外部語音R0M(5)來預(yù)存語音降低成本。本裝置的微處理器系統(tǒng)(3)亦可以由通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。本裝置明顯的特點(diǎn)是在音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)基礎(chǔ)上增加了樂音單元，形成一個(gè)樂音輸出通道，該通道一般與音準(zhǔn)指示通道同時(shí)使用，發(fā)出一個(gè)與外部聲音基頻所屬音階和諧的標(biāo)準(zhǔn)音，供使用者聆聽模仿；也可以通過功能選擇單獨(dú)使用這個(gè)樂音輸出通道，為外部的聲音(包括人的歌聲或樂器的聲音)伴奏。在本實(shí)用新型中由于需要輸出樂音，為避免發(fā)生聲反饋，聲傳感器宜使用指向性傳感器或拾振器以減少環(huán)境噪聲的干擾，它輸出的電信號經(jīng)信號調(diào)理電路放大整形或A/D轉(zhuǎn)換后送給微處理器進(jìn)行基頻檢測，并與標(biāo)準(zhǔn)音數(shù)據(jù)進(jìn)行比較判別，然后根據(jù)功能需求向顯示單元、語音單元和樂音單元發(fā)出相應(yīng)的指令和數(shù)據(jù)。[0008]新增加的樂音輸出大體可以有三種方法，可通過軟件編制來實(shí)現(xiàn):一是它先發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)樂音，供使用者聆聽模仿；二是在測出基頻進(jìn)行音準(zhǔn)顯示和語音評價(jià)后發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)樂音，供使用者繼續(xù)聆聽模仿以方便反復(fù)練習(xí)；三是在測出基頻后即發(fā)出相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)樂音形成對輸入聲音的伴奏效果，同時(shí)亦給出音準(zhǔn)的指示(但僅使用光顯示而不用語音)。在這種情況下，輸出的標(biāo)準(zhǔn)音在音色、音型、和聲、節(jié)奏上，可以依照音樂規(guī)律進(jìn)行編排供使用者選擇。由于這種伴奏主要是為了人聲和樂器的練習(xí)需求，就有效避開了前奏和歌詞等伴奏機(jī)遇到的瓶頸問題，給歌唱和樂器練習(xí)者帶來了方便，并能使其產(chǎn)生濃厚的練習(xí)樂趣。不論哪種樂音通道使用方式，由于有標(biāo)準(zhǔn)樂音的前后發(fā)出或伴隨發(fā)出，對使用者的聽覺都產(chǎn)生良好的作用，特別是伴隨發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)音的強(qiáng)烈誘導(dǎo)性，對使用者音準(zhǔn)水平的提高更是十分有益。

圖1是音準(zhǔn)練習(xí)伴奏機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合音準(zhǔn)練習(xí)伴奏機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)圖進(jìn)一步說明有關(guān)問題。該機(jī)各組成部分均可使用現(xiàn)有成熟技術(shù)，可以構(gòu)建不同檔次的實(shí)用產(chǎn)品。聲傳感器(I)要注意其抗噪性能，宜使用具有近講效應(yīng)的拾音器件，只在低端產(chǎn)品中為降低成本才使用普通的駐極體話筒。一般情況下使用適當(dāng)?shù)膭尤υ捦?，在有必要時(shí)采用拾振器，以避免雜散聲波的干擾。根據(jù)基頻檢測方法的不同，信號調(diào)理電路(2)可以隨之變化。使用軟硬結(jié)合的方法，前級進(jìn)行放大整形是必不可少的，通過施密特觸發(fā)器、過零比較器、或者新型實(shí)時(shí)硬件檢測器(“有效過零點(diǎn)”基頻檢測器)將信號整形為矩形波，即可快速得到基頻。而使用軟件基頻的方法，A/D變換器是不可少的(可使用微處理器自身的變換器)，這時(shí)基頻的計(jì)算完全在數(shù)字域進(jìn)行。軟件基頻算法目前很多，如自相關(guān)算法、平均幅度差算法和基于小波分解的基頻算法等等，它們的缺點(diǎn)是都有不同程度的延時(shí)。通常算法越復(fù)雜，其準(zhǔn)確度會有所提高但耗時(shí)也相應(yīng)增加，所以應(yīng)當(dāng)兼顧其準(zhǔn)確性與反應(yīng)速度。本裝置由于需要具備各種發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)音的功能，對基頻檢測的實(shí)時(shí)性要求較高。因此，除非使用高速CPU或基于通用計(jì)算機(jī)的高端產(chǎn)品，應(yīng)當(dāng)盡可能采用簡潔的算法，凸顯實(shí)時(shí)性而將準(zhǔn)確性放在較次要的位置；或者在樂音通道使用不同的方法時(shí)分別調(diào)用適合相應(yīng)要求的算法子程序，使各項(xiàng)功能都可以達(dá)到最佳的狀態(tài)。在本裝置中，微處理器系統(tǒng)(3)的樂音單元根據(jù)產(chǎn)品檔次的不同可采用不同的組合方法。最簡單的是利用微處理器的若干個(gè)I/o端口，直接發(fā)出方波、矩形波或其組合波等簡單波形信號送往功放揚(yáng)聲器(7)，這可用于低端產(chǎn)品；也可借助預(yù)存波形數(shù)據(jù)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器輸出任意波信號，以獲得較好的標(biāo)準(zhǔn)音音色；最佳的方式是該單元結(jié)合外部音源(6)來產(chǎn)生更優(yōu)美的樂音，例如向一個(gè)高質(zhì)量MIDI音源發(fā)出適當(dāng)指令，則能產(chǎn)生包括標(biāo)準(zhǔn)樂音(旋律音)及豐富的和聲、豐富的節(jié)奏在內(nèi)的各種聲音，使本裝置具備較好的伴奏效果?；谕ㄓ糜?jì)算機(jī)平臺構(gòu)建這種音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置是一個(gè)方便的選擇，由于普通PC機(jī)或筆記本中已包含本裝置所需的各種功能單元，并可通過選用高檔聲卡達(dá)到優(yōu)良音效(聲卡內(nèi)通常具有MIDI音源)，因此基于計(jì)算機(jī)平臺的本裝置除了便攜性欠佳外，綜合性能是最好的。語音R0M(5)的使用可以降低裝置的成本，簡化軟件，提高響應(yīng)速度。利用成品語音IC預(yù)先存儲所需語料，是便攜式裝置的首選。注意點(diǎn):由于本裝置基于對輸入聲音的檢測而工作，因此要特別注意防止輸出的聲音反饋到輸入端，如前所述，需要使用合適的聲傳感器。在使用普通駐極體話筒時(shí)顯然是難以達(dá)到這種要求，這時(shí)應(yīng)當(dāng)在編制軟件程序時(shí)留意:在裝置發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)音的時(shí)間段內(nèi)，關(guān)閉聲音輸入通道，標(biāo)準(zhǔn)音衰減后再打開。當(dāng)然這樣的結(jié)果是，所發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)音是不完全連續(xù)的，但這種模式可用于低端機(jī)型?；谕ㄓ糜?jì)算機(jī)平臺構(gòu)建本裝置，還需注意聲傳感器與聲卡的配合，必要時(shí)可經(jīng)過一個(gè)話筒放大器接入其線路輸入端，以便取得更好效果。
權(quán)利要求1.一種音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，由聲傳感器(I)、信號調(diào)理電路(2)、微處理器系統(tǒng)(3)，以及顯示器(4)和功放揚(yáng)聲器(7)組成，其特征是:聲傳感器經(jīng)過信號調(diào)理電路與微處理器系統(tǒng)的I/O 口連接，微處理器系統(tǒng)的I/O 口還與顯示器和功放揚(yáng)聲器連接，微處理器系統(tǒng)除了設(shè)置有基頻單元、顯示單元、語音單元，還設(shè)置有樂音單元通過I/O 口送出樂音信號。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，其特征是:微處理器樂音單元發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)樂音信號直接送往功放揚(yáng)聲器(7)產(chǎn)生簡單波形伴奏樂音。
3.據(jù)權(quán)利要求1所述的音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，其特征是:它含有外部音源￠)，微處理器樂音單兀發(fā)出的標(biāo)準(zhǔn)樂音信號經(jīng)過音源(6)送往功放揚(yáng)聲器(7)產(chǎn)生復(fù)雜波形伴奏樂音。
4.據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，其特征是:它還具有外部語音ROM預(yù)存語音。
5.據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，其特征是:它的微處理器系統(tǒng)(3)由通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。
專利摘要本申請涉及一種音準(zhǔn)練習(xí)伴奏裝置，本裝置是對已有音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)的改進(jìn)，它由聲傳感器(1)、信號調(diào)理電路(2)、微處理器系統(tǒng)(3)，以及顯示器(4)和功放揚(yáng)聲器(7)等單元組成。它將音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)技術(shù)與聲控電子樂器技術(shù)結(jié)合了起來，除了用顯示器或語音提示音準(zhǔn)外還有標(biāo)準(zhǔn)樂音輸出，可以對使用者的聽覺產(chǎn)生良好的音準(zhǔn)誘導(dǎo)作用，并能夠激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣，它使原來單純的音準(zhǔn)練習(xí)機(jī)具有了更好的價(jià)值，適用于學(xué)習(xí)歌唱和樂器的人們使用。
文檔編號G10H1/36GK203013236SQ20122026600
公開日2013年6月19日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者陳學(xué)煌, 牟化建, 劉永志, 潘曉利, 陳曉芳 申請人:陳學(xué)煌