[发明专利]一种模拟弓弦类乐器的微感掌上乐器

权利要求书

1.一种模拟弓弦类乐器的微感掌上乐器，其特征在于：包括微感琴体和微感琴弓，所述微感琴体上设置有第一组按键，所述第一组按键为机械式按键或触摸屏式按键，所述第一组按键下方连接有第一组微型振动马达，所述微感琴体内还设置有第一微处理器、第一陀螺仪传感器、蓝牙模块和第一RF射频模块，所述第一微处理器分别与第一组按键、第一组微型振动马达、第一陀螺仪传感器、蓝牙模块和第一RF射频模块连接，所述微感琴弓上设置有第二组按键，所述第二组按键下方连接有第二组微型振动马达，所述微感琴弓内还设置有第二微处理器、第二陀螺仪传感器、压力传感器和第二RF射频模块，所述第二微处理器分别与第二组按键、第二组微型振动马达、第二陀螺仪传感器、压力传感器和第二RF射频模块连接，所述微感琴体和微感琴弓通过第一RF射频模块和第二RF射频模块无线连接。

2.权利要求1所述的模拟弓弦类乐器的微感掌上乐器的演奏方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)把位的确定，在垂直方向：使用第一陀螺仪传感器检测微感琴体的移动数据，以肘关节为轴心，当第一陀螺仪传感器绕Y轴转动产生角位移，根据角位移的步长确定把位，并分成若干区域，第一微处理器实时判断微感琴体所在的把位区域，这时手指按下第一组按键就产生与把位对应的键值，作为计算音高的基础数据；

2)弦位的确定，在水平方向：使用第一陀螺仪传感器检测微感琴体的移动数据，以肘关节为轴心，微感琴体绕Z轴转动时而给出的，根据角位移步长划分不同琴弦位置，并分为若干弦位区域，第一微处理器判断微感琴体的具体弦位区域，当手指按下第一组按键就产生与弦位对应的键值，作为计算音高的基础数据；

3)颤音的确定：以肘关节为轴心，微感琴体绕X轴转动给出的循环往复角位移，通过测定第一陀螺仪的转动频率和周期，作为模拟弓弦类乐器的颤音数据，传输到第一微处理器中作为演奏参数；

4)滑音的确定：微感琴体演奏时以肘关节为轴心，绕Y轴转动，即垂直方向用来确定不同的把位，而滑音也是绕Y轴转动，区别是先按下第一组按键再移动即为滑音，如果第一组按键没有按下，移动乐器只是寻找相应的把位区域，并没有产生实际的演奏数据，当按下第一组按键并绕Y轴转动，第一微处理器采集微感琴体位置，作为滑音的起点，在此处的音高就是滑音的开始，当微感琴体绕Y轴移动结束时，根据移动的角度大小由软件确定滑音结束时的音高，这样从滑音的起点开始，实时传输第一陀螺仪传感器产生的滑音位移数据，上滑、下滑和滑动范围，通过软件算法确定滑音的幅度，直到滑音结束，得到终止时的音高，完成了从起点到终点的滑音演奏过程；

5)微感振动的提醒方法：

当所述的第一组按键采用机械式按键时，第一组按键分布在所述的微感琴体表面，所述的第一组微型振动马达位于第一组按键的下方，当需要提醒时，由第一微处理器根据练习的乐谱MIDI数据，给出要按下的是哪个键，并对应第一组微型振动马达产生振动提醒，由于演奏时手指肚轻轻贴在第一组按键上，能够感知哪个手指在振动，并及时触动该按键，达到练习的目的；当第一组按键采用触摸屏式按键时，所述的第一组微型振动马达位于微感琴体背面，并靠近手指根部的区域，而不在第一组按键的下方，当需要提醒时，由第一微处理器根据演奏的乐谱MIDI数据，给出要按下的是哪个键，并对应第一组微型振动马达产生振动提醒，由于演奏时微感琴体背面贴靠在手掌指根部位，能够感知振动对应的是哪个手指，并及时触动触摸屏上相应的区域，以此达到练习的目的；

6)模拟弓弦类乐器的运弓方法：演奏时一只手戴着微感琴体，另一只手拿着微感琴弓，微感琴体通过第一RF射频模块，与微感琴弓第二RF射频模块通讯，将微感琴弓产生的数据实时传输到微感琴体之中，并汇同微感琴体自身产生的数据一并传输到移动设备端，由移动设备端的应用程序解析、修饰后最终播放，只有微感琴弓按运弓模式移动时才产生乐音；

模拟二胡的运弓，按第二陀螺仪传感器移动轨迹分为上、下两个区域作为里弦和外弦的区分标志，判断里外弦的标准：微感琴弓在初始化时，定义起点的位置作为分界面，以此分界面为基础沿垂直方向向上移动为外弦区域，向下移动为里弦区域，通过控制手上微感琴弓在各自的区域内水平往复移动即作为拉动琴弦的动作，即实现了模拟二胡的琴弓的拉动过程；

模拟小提琴的运弓，通过采集第二陀螺仪传感器在空间的位移轨迹范围即可模拟微感琴弓拉琴的动作，以平拿微感琴弓，以肘关节为轴使微感琴弓水平移动，这时微感琴弓往复移动即定义为拉动D弦的动作；当手拿微感琴弓沿肘关节向逆时针旋转与水平方向夹角45度，并保持这个倾斜角度，这时微感琴弓往复移动即定义为拉动G弦的动作；当手拿微感琴弓沿肘关节向顺时针旋转与水平方向夹角45度，并保持这个倾斜角度，这时的微感琴弓往复移动即定义为拉动A弦的动作；当手拿微感琴弓沿肘关节向顺时针旋转与水平方向夹角90度，并保持这个角度，这时的微感琴弓移动即定义为拉动E弦的动作。

3.根据权利要求2所述的模拟弓弦类乐器的微感掌上乐器的演奏方法，其特征在于：包括：

把位的模拟算法：BW＝120°/Scz

其中，BW-微感乐器的把位总数目，即在垂直方向上，绕Y轴转动可划分出的把位；Scz-每个微感乐器的把位所占据的垂直方向的角度；

弦位的模拟算法：QX＝120°/Ssp

其中，QX-微感乐器弦位的总个数，即在水平方向上，绕Z轴转动可划分出的弦位；Ssp-每个微感乐器琴弦所占据的水平方向的角度；

模拟弓弦类乐器的颤音算法：

F＝1000/T

其中，T-颤音周期，单位毫秒，由演奏时根据陀螺仪角度的周期变化来测定；F-颤音的频率，即每秒往复颤动的次数；

模拟弓弦乐器的滑音算法：

Fh＝Fb+Lbh*(Fb-Fa)/Lab

微感琴体上的按键，根据手指的大小划分为4个按键位置，分别是a、b、c和d键，Fh为h点的音高频率，Fa和Fb分别为第一组按键的相邻两个按键a键和b键的音高频率，Lab为第一组按键相邻两个按键a和b键之间的角度；Lbh为手指从b键滑动到h点的位移角度。