基于電容觸摸的檢測裝置、電子樂器振動檢測系統(tǒng)及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電子樂器領域，特別是涉及一種基于電容觸摸的檢測裝置、電子樂器振動檢測系統(tǒng)及方法。
【背景技術】
[0002]電子樂器所指的是樂手通過特定手段觸發(fā)電子信號，使其利用電子合成技術或是采樣技術來通過電聲設備發(fā)出聲音的樂器，如電子琴、電鋼琴、電子合成器、電子鼓等。
[0003]目前的電子樂器大多存在串擾的問題。以電子平板鼓為例，電子平面鼓需要通過傳感器將打擊產(chǎn)生的機械信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后拾入音源，音源將信號轉(zhuǎn)換為所需音色，再通過音響或耳機變?yōu)槿硕淠苈牭降穆曇簟ｋ娮悠矫婀耐ǔ＞哂卸鄠€鼓面，每敲擊一個鼓面觸發(fā)一種音色，而這些鼓面安裝在同一個面殼上面，敲擊其中一個鼓面時，其他鼓面也會產(chǎn)生相應的振動。電子平面鼓多采用以壓電陶瓷為核心元件的壓電傳感器作為振動檢測元件，其直接或間接接觸于電子平面鼓的打擊面，以將振動信號轉(zhuǎn)換為電信號而傳送至后續(xù)電路進行處理，以壓電陶瓷為核心元件的壓電傳感器對于微小的振動非常敏感，鼓面的輕微振動常常都會引起有效振動信號產(chǎn)生打擊樂聲，抗干擾性能較差，嚴重影響敲擊檢測結(jié)果的準確性。
[0004]為了避免電子平面鼓上多個單元的串擾，現(xiàn)有技術中需要精密的結(jié)構(gòu)設計及軟件上的復雜算法來解決串擾問題，這些方法結(jié)構(gòu)復雜，成本高，不利于企業(yè)效益和市場競爭。因此，如何在不增加成本和復雜性的基礎上有效解決串擾問題以成為本領域技術人員亟待解決的問題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于電容觸摸的規(guī)避誤檢樂器串擾的檢測系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有技術中電子樂器的串擾問題。
[0006]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種基于電容觸摸的檢測裝置，所述基于電容觸摸的檢測裝置至少包括:
[0007]金屬板，通過與所述金屬板的接觸實現(xiàn)電容觸摸；
[0008]電容測量模塊，連接于所述金屬板，用于對所述金屬板形成的電容進行測量；
[0009]敲擊判斷模塊，連接于所述電容測量模塊，用于根據(jù)所述電容測量模塊測量到的電容值來判斷所述金屬板上是否存在敲擊。
[0010]優(yōu)選地，所述電容測量模塊通過片上系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[0011]優(yōu)選地，所述敲擊判斷模塊通過微處理器實現(xiàn)。
[0012]優(yōu)選地，所述電容測量模塊與所述敲擊判斷模塊之間通過數(shù)字串行或并行總線連接。
[0013]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種電子樂器振動檢測系統(tǒng)，所述電子樂器振動檢測系統(tǒng)至少包括:
[0014]傳感器以及上述基于電容觸摸的檢測裝置；所述傳感器對電子樂器的振動信號進行檢測，以獲取不同音色、音量及節(jié)奏的樂音；所述基于電容觸摸的檢測裝置對電容接觸進行監(jiān)測以判斷是否存在敲擊，若判斷為存在敲擊則允許所述傳感器檢測的信號輸出，若不存在敲擊則不允許所述傳感器檢測的信號輸出。
[0015]為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本發(fā)明提供一種電子樂器振動檢測方法，所述電子樂器振動檢測方法至少包括:
[0016]實時獲取電容接觸的電容值，對獲取的電容值進行比較判斷；
[0017]當前電容值大于閾值且上一次電容值小于所述閾值，則判定為觸發(fā)開音事件，傳感器檢測到的振動信號被轉(zhuǎn)化為聲音信號輸出；
[0018]當前電容值小于所述閾值且上一次電容值大于所述閾值，則判定為觸發(fā)關音事件，所述傳感器檢測到的振動信號不輸出。
[0019]優(yōu)選地，電容值通過濾波算法去噪后獲得。
[0020]更優(yōu)選地，獲取電容值的具體步驟包括:
[0021]步驟21:采樣數(shù)個電容值并存儲；
[0022]步驟22:根據(jù)已存儲的采樣電容值經(jīng)過濾波算法求取結(jié)果作為輸出；
[0023]步驟23:返回步驟21。
[0024]如上所述，本發(fā)明的基于電容觸摸的檢測裝置、電子樂器振動檢測系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果:
[0025]本發(fā)明的基于電容觸摸的檢測裝置、電子樂器振動檢測系統(tǒng)及方法采用基于電容觸摸的檢測裝置判斷電子樂器是否存在敲擊，以此規(guī)避樂器串擾，極大地降低串擾對敲擊檢測造成的干擾，提高聲音質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，為企業(yè)帶來較好的經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0026]圖1顯示為本發(fā)明的基于電容觸摸的檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖2顯不為鼓盤的俯視不意圖。
[0028]圖3顯示為本發(fā)明的基于電容觸摸的檢測裝置一具體實施例示意圖。
[0029]圖4顯示為本發(fā)明的電容測量模塊的示意圖。
[0030]圖5顯示為本發(fā)明的電子樂器振動檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖6顯示為本發(fā)明的電子樂器振動檢測方法的流程示意圖。
[0032]元件標號說明
[0033]I基于電容觸摸的檢測裝置
[0034]11金屬板
[0035]12電容測量模塊
[0036]121片上系統(tǒng)
[0037]13敲擊判斷模塊
[0038]131微處理器
[0039]2硅膠外皮
[0040]3鼓盤
[0041]4傳感器
[0042]SI ?S2步驟
[0043]21 ?23、31 ?35 步驟
【具體實施方式】
[0044]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節(jié)也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾或改變。
[0045]請參閱圖1?圖6。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復雜。
[0046]如圖1所示，本發(fā)明提供一種基于電容觸摸的檢測裝置1，所述基于電容觸摸的檢測裝置I包括:
[0047]金屬板11，通過與所述金屬板11的接觸實現(xiàn)電容觸摸；
[0048]電容測量模塊12，連接于所述金屬板11，用于對所述金屬板11形成的電容進行測量;
[0049]敲擊判斷模塊13，連接于所述電容測量模塊12，用于通過所述電容測量模塊12測量到的電容值來判斷所述金屬板11上是否存在敲擊。
[0050]具體地，在本實施例中，以電子平板鼓為例，如圖2所不，電子平板鼓的鼓盤3包括表面的硅膠外皮2和包裹于所述硅膠外皮內(nèi)的金屬板11，所述硅膠外皮2受到敲擊后會作用于所述金屬板11上。如圖3所示，在本實施例中，包括6個平板電子鼓鼓盤3，即包括6塊金屬板11 (分別為第一?第六金屬板)，分別連接至所述電容測量模塊12，所述金屬板11的實際數(shù)量以實際要求為準，不以本實施例為限。所述金屬板11可以設置于鼓類樂器、鍵盤樂器或其他可實現(xiàn)電容觸摸的樂器中，不以本實施例為限。由于所述金屬板11和周圍環(huán)境構(gòu)成了一個潛在的電容器，導體可以極大地影響這個潛在電容器的電容值，例如人手可以作為一種導體，所述金屬板11與周圍環(huán)境構(gòu)成的電容器的電容值的變化可以作為判斷人手是否接近乃至敲擊所述金屬板11的依據(jù)。
[0051]具體地，如圖3所示，在本實施例中，所述電容測量模塊12以片上系統(tǒng)121 (S0C，System On Chip)的方式實現(xiàn)，相較于傳統(tǒng)技術中需要大量模擬器件實現(xiàn)電容測量，片上系統(tǒng)121可大大節(jié)省空間，而且使用方便，所述片上系統(tǒng)121連接于各金屬板11，對所述金屬板11與周圍環(huán)境構(gòu)成的電容器的電容值進行測量。如圖4所示為10塊金屬板11分別通過排阻(AR1、AR9及AR10)組成的前端電路連接至作為所述電容測量模塊12的片上系統(tǒng)121的芯片引腳上，即完成了電路的連接，非常方便。在本實施例中，所述片上系統(tǒng)121具體采用Cypress Semiconductor的PSoC系列產(chǎn)品，型號為CY8C4014LQI，該芯片對電容值進行實時測量。鼓手敲擊到鼓面到出聲這個過程中所花費的時間最長為20ms，因此，在本實施例中，取20ms的一半，S卩1ms作為采樣時間。并通過SDAO及SCLO信號引線輸出，與外部裝置通信從而實現(xiàn)電容值傳輸。由于原始電容值往往是伴隨著噪聲的，因此，需要采用濾波算法進行了一定的去噪處理，以得到期望的數(shù)據(jù)，在本實施例中，所述電容測量模塊12通過均值濾波法對原始電容值進行濾波處理，即針對一組數(shù)據(jù)算得一個平均值作為最終的數(shù)值。濾波算法包括:中位值濾波法、均值濾波法、中位值平均濾波法，濾波算法的類型較多，現(xiàn)有技術中的濾波算法均適用，在此不一一贅述。所述電容測量模塊12同樣可以采用其他可實現(xiàn)電容測量的片上系統(tǒng)，不以本實施例中的具體芯片型號為限。
[0052]具體地，所述敲擊判斷模塊13連接于所述電容測量模塊12，根據(jù)所述電容測量模塊12測量到的電容值來判斷所述金屬板11上是否存在敲擊。如圖3所示，在本實施例中，所述敲擊判斷模塊13通過微處理器131實現(xiàn)，所述片上系統(tǒng)121與所述微處理器131之間通過數(shù)字串行或并行總線連接，常見的數(shù)字串行總線包括I2C、SP1、CAN、USB、IEEE1394 ;常見的數(shù)字并行總線包括PC1、ISA、IEEE1284。在本實施例中，采用I2C(Inter-1ntegratedCircuit)總線連接。在本實施例中，I2C總線可以工作于總線時鐘400khz的模式，于是理論計算上傳輸速率為(400khz/8bit)個字節(jié)每秒鐘，即50kB/s。去除I2C總線固有的一些協(xié)議上的必須傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，保守估計能到40kB/s。所需傳輸?shù)碾娙萘康臄?shù)據(jù)約為12個字節(jié)，則根據(jù)40kB/s的計算傳輸完12個字節(jié)僅需(12B/ (40kB/s)) = 0.3ms，遠小于20ms這個最大延遲標準，因此，I2C總線的連接方式可有效降低片上系統(tǒng)121的工作量，提高電容測量的實時性。同時利用微處理器131的高性能可以更快的處理電容值的數(shù)據(jù)，進一步提高實時性。所述敲擊判斷模塊