一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器制造技术

本实用新型专利技术涉及电子式乐器技术领域，具体的说是一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器。所述乐器的外部包括由若干个感应区域构成的顶面和围绕所述顶面的各个边的矩形侧面，所述侧面的每个矩形对应一个感应区域；所述乐器的内部包括数字功放模块、Micro SD卡接口模块、直流电源、微控制器和扬声器，所述微控制器连接所述侧面和顶面中的所有感应区域，所述微控制器还连接所述数字功放模块、Micro SD卡接口模块和直流电源，所述数字功放模块连接所述扬声器，所述Micro SD卡接口模块用于连接存储有对应音源文件的存储卡。本实用新型专利技术将电容式触摸感应原理和接近式电容触摸感应原理相结合，使其玩法多样，让使用者得到更好的用户体验。

A Touchable Interactive Electronic Instrument Based on New Riemann Theory

The utility model relates to the technical field of electronic instruments, in particular to a touchable interactive electronic instrument based on the new Riemann theory. The exterior of the instrument includes a top surface composed of several induction regions and a rectangular side surrounding each side of the top surface, each rectangle of which corresponds to an induction region; the interior of the instrument includes a digital power amplifier module, a micro SD card interface module, a DC power supply, a microcontroller and a loudspeaker, and the microcontroller connects all the sensations in the side and the top surface. In response area, the microcontroller is also connected with the digital power amplifier module, the micro SD card interface module and the DC power supply. The digital power amplifier module is connected with the loudspeaker, and the micro SD card interface module is used to connect the memory card storing the corresponding sound source file. The utility model combines the capacitive touch induction principle with the proximity capacitive touch induction principle, so as to make the play method diverse and to enable the user to get a better user experience.

【技术实现步骤摘要】
一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器
本技术涉及电子式乐器
，具体的说是一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器。
技术介绍
目前，触摸感应技术已广泛应用于我们的日常生活中，并且在工业、家庭和移动应用等领域中的需求也是持续不断的。并随着计算机科学技术和电子
的不断发展和进步，也同时为了人们如今各种各样的需求，越来越多的具有交互功能的新设备和新产品不断出现，也涌现了许多具有创意性的新奇想法。而选择将触摸感应技术与音乐相结合的触摸交互式电子乐器就是其中之一。如今较为常见的电子触摸乐器大多都是利用电容测量模块或压力传感器实现的，而电子乐器的发音体是由若干电子元件组成的振荡器，通过电压放大，不同的频率变化产生出不同的音频信号，再进行功率放大，由扬声器传送出特定的声音。大多数的电子式乐器一般具MIDI功能，它既可用来单独演奏，也可以同计算机联接，构成电脑音乐系统的一个部分，较于传统乐器，操作更加方便，成本也更为低廉，但这类电子触摸乐器存在着玩法较为单一，可玩性不强的缺陷。另外，这些电子乐器往往在音乐理论上都没有较深的考究，仅是通过相关感应模块检测触摸区域是否已被触摸，从而决定是否播放对应频率的声音。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述不足之处，本技术要解决的技术问题是提供一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器。本技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器，所述乐器的外部包括由若干个感应区域构成的顶面和围绕所述顶面的各个边的矩形侧面，所述侧面的每个矩形对应一个感应区域；所述乐器的内部包括数字功放模块、存储卡接口模块、直流电源、微控制器和扬声器，所述微控制器连接所述侧面和顶面中的所有感应区域，所述微控制器还连接所述数字功放模块、存储卡接口模块和直流电源，所述数字功放模块连接所述扬声器，所述存储卡接口模块用于连接存储有对应音源文件的存储卡。所述顶面包括底板和7个感应区域，其中一个感应区域为正六边形，其余六个感应区域为正梯形，整体构成一个正六边形结构。所述侧面为六个相同的矩形结构，每个矩形结构包括底层、中间层和外层，所述底层为瓦楞纸，所述中间层为铜箔纸，所述外层为卡纸，所述各个矩形结构的外层颜色不同。所述侧面所围绕的区域内设有与所述顶面平行的第一夹层和第二夹层，并在相对所述顶面的另一端设有与所述顶面平行的底面。所述第一夹层的上端固定所述微控制器，背端固定所述存储卡接口模块和和扬声器。所述第二夹层的背端固定所述数字功放模块。所述底面上固定所述直流电源。所述微控制器为ArduinoMega2560。所述数字功放模块为PAM8403。所述扬声器为4Ω/3W的扬声器。本技术具有以下优点及有益效果：1、本技术具有操作方便，成本低廉的优点，并且与如今大多数同类电子触摸乐器相比，本技术将电容式触摸感应原理和接近式电容触摸感应原理相结合，使其玩法多样，能让使用者拥有更好的用户体验；2、本技术在音乐原理上也更为严谨，我们结合新里曼理论，从调性网络中选取了7个相近并具有代表性的音调，使得当在这7个音调之间或者在由它们组成的不同三和弦之间切换的时候声音更加平滑，而不显突兀。附图说明图1为本技术的外形结构图；图2为本技术的顶面结构图；图3为本技术的侧面展开图；图4为调性网络图；图5为本技术一个实施例中所选取的部分调性网络图；图6为本技术的内部系统构成图；图7为本技术的整体硬件结构图；图8为本技术实施例的内部结构图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本技术做进一步的详细说明。如图1所示。其外型为一个正六棱柱，侧面1用于播放特定音乐，顶面2用于单音播放并可以进行演奏。如图2所示，在六棱柱的顶面有7块由铜箔制作而成的感应区域，瓦楞纸作为底板。使用者可以通过手指直接触摸该电子乐器顶面上感应区域的方式完成如下功能：1.单点触摸任意一块感应区域，可以播放出调性网络(Tonnetz)中所截选区域(见图5)里相对应的音调。2.同时触摸特定两块感应区域，可以播放出对应中国古代五音，即宫、商、角、徵、羽，使用者可以通过该五音演奏出如《茉莉花》《春江花月夜》《高山流水》等许多中国传统乐曲。3.同时触摸特定三块感应区域，可以播放出对应调性网络图中所对应的由对应三个音符所组成的大三和弦或小三和弦。如图3所示，周边的六个矩形为六棱柱的侧面，瓦楞纸作为底层，铜箔纸作为中间层，外层由六色卡纸制作而成。当使用者用手掌靠近某一面时，该乐器就会播放一段特定的旋律，每个面所对应的旋律都是由顶面对应的和弦分解旋律编制而成，音乐风格多种多样。相较于其他现有产品，本技术的玩法更加多样，趣味性更强，并且在整个乐器表面没有任何的导线和按钮(如图1所示)，不会给人带来一种冰冷的科技感，取而代之的是极佳的感官体验。另外，为了让本技术更具科学性，在音乐原理方面我们选择并使用了现代音乐理论中的新里曼理论，同时采用了由现代音乐理论学家们利用十二平均律和音高集合所构造出的调性网络(Tonnetz)，它是在律学与和声学中一种用于表示调性空间的、概念性的音乐格子图(如图4所示)。我们选用的调性网络是一个平面阵列，沿着三个轴，对应于三个辅音的间隔。平铺在网格图中的多个黑白三角形对应着由相邻三个音符所构成的小三和弦或大三和弦，而边缘相邻的三角形所对应的三和弦拥有者同样的音高。简单来说，若按照调性网络的规律排布，所发出的音调与三和弦会显得更为平滑而细腻，我们正是选取了调性网络中一些相近且具有代表性的音调来使用(如图5所示)，并让顶面的7个感应区域如网格中那样排布，才使得使用者在不同单音或和弦之间进行来回切换的时所发出的声音不会显得突兀，反而更为自然。本技术的系统构成图如图6所示，乐器内部包括微控制器，一张MicroSD卡，MicroSD卡接口模块(即存储卡接口模块)，扬声器，数字功放模块和一个为微控制器供电的电源，其中微控制器用于连接和使用其他功能模块，并利用已有算法(音频转换算法，触摸感应算法和悬浮感应算法)将数据进行分析处理；MicroSD卡用于存储电子乐器所需音源文件，以保证音源的质量和稳定；MicroSD卡接口模块用于读取卡中的音频文件；数字功放模块实现对音频信号的放大，并可以通过调节其放大倍数以调节扬声器播放音频时的音量大小。在本技术的一个实施例中，所述微控制器为ArduinoMega2560，所述MicroSD卡是已经存储有对应音源文件的存储卡，所述数字功放模块为PAM8403，所述扬声器为4Ω/3W的扬声器，所述电源为5V直流电源。通过将MicroSD卡接口模块、触摸感应模块、悬浮感应模块与微控制器进行连接，从而达到由MicroSD中获取音频数据和获取外界感应信息的目的，在获取输入数据后，再经过音频转换算法，触摸感应算法和悬浮感应算法对原始输入数据进行分析与处理，若检测到被触摸或被靠近的信号，则读取MicroSD卡中与感应区域相对应的音频文件，经由数字功放模块对音频信号进行放大，最后由扬声器模块进行输出播放。触摸感应模块和悬浮感应模块是由不同形状大小的铜箔纸组成的感应区域，并通过导线与微控制器相连。至于MicroSD卡接口模块则是用于接入MicroSD卡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器，其特征在于，所述乐器的外部包括由若干个感应区域构成的顶面(2)和围绕所述顶面(2)的各个边的矩形侧面(1)，所述侧面(1)的每个矩形对应一个感应区域；所述乐器的内部包括数字功放模块(3)、存储卡接口模块(4)、直流电源(5)、微控制器(6)和扬声器(7)，所述微控制器(6)连接所述侧面(1)和顶面(2)中的所有感应区域，所述微控制器(6)还连接所述数字功放模块(3)、存储卡接口模块(4)和直流电源(5)，所述数字功放模块(3)连接所述扬声器(7)，所述存储卡接口模块(4)用于连接存储有对应音源文件的存储卡。

【技术特征摘要】
1.一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器，其特征在于，所述乐器的外部包括由若干个感应区域构成的顶面(2)和围绕所述顶面(2)的各个边的矩形侧面(1)，所述侧面(1)的每个矩形对应一个感应区域；所述乐器的内部包括数字功放模块(3)、存储卡接口模块(4)、直流电源(5)、微控制器(6)和扬声器(7)，所述微控制器(6)连接所述侧面(1)和顶面(2)中的所有感应区域，所述微控制器(6)还连接所述数字功放模块(3)、存储卡接口模块(4)和直流电源(5)，所述数字功放模块(3)连接所述扬声器(7)，所述存储卡接口模块(4)用于连接存储有对应音源文件的存储卡。2.根据权利要求1所述的一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器，其特征在于，所述顶面(2)包括底板和7个感应区域，其中一个感应区域为正六边形，其余六个感应区域为正梯形，整体构成一个正六边形结构。3.根据权利要求1所述的一种基于新里曼理论的可触摸交互电子式乐器，其特征在于，所述侧面(1)为六个相同的矩形结构，每个矩形结构包括底层、中间层和外层，所述底层为瓦楞纸，所述中间层为铜箔纸，所述外层为卡纸，所述各个矩形结构的外层颜色不同。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴琴，秦子雄，黄吉，王敬，陈彦君，翟福谊，
申请(专利权)人：成都信息工程大学，
类型：新型
国别省市：四川,51