能夠進行網(wǎng)絡(luò)示范演奏和實時視頻教學(xué)的數(shù)字化鋼琴的制作方法
【專利摘要】一種數(shù)字化鋼琴，能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)，包括機械鋼琴、計算機主機、視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、琴鍵運動信息采集模塊、踏板運動信息采集模塊、琴鍵信息與踏板信息顯示屏、觸摸顯示屏、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、揚聲器模塊。計算機主機通過USB總線與各個模塊相連接。本發(fā)明的數(shù)字化鋼琴以在家自學(xué)和網(wǎng)絡(luò)遠程教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式替代實體教學(xué)方式，以滿足中國沒有優(yōu)質(zhì)鋼琴教師資源地區(qū)的鋼琴學(xué)習(xí)需求，和希望更低成本在家學(xué)會鋼琴演奏的用戶的需求。
【專利說明】
能夠進行網(wǎng)絡(luò)示范演奏和實時視頻教學(xué)的數(shù)字化鋼琴
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種樂器，具體地涉及一種能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)的數(shù)字化鋼琴。
【背景技術(shù)】
[0002]在中國專利CN 203422918 U和CN 104464704 A中描述了一種具有教學(xué)功能的自動演奏智能鋼琴，其錄音單元是通過傳感器數(shù)據(jù)采集得到，其實不是錄音，而是琴鍵運動信息采集并存儲。而利用自動演奏的回放功能用于學(xué)習(xí)，這在現(xiàn)實的教學(xué)過程中是不可行的。鋼琴演奏的學(xué)習(xí)，是學(xué)習(xí)者通過聽覺辨別，然后改善手對琴鍵的演奏控制，進行不斷循環(huán)反饋，最終提高了演奏水平，如果利用聲音存儲和回放來強化訓(xùn)練，其核心在于演奏時的聲音和回放時的聲音在聽覺上要保證信息盡可能的一致性。目前能保證很高的一致性的方法就是進行立體聲錄音，而自動演奏的機械裝置理論上很好，但實際上受到摩擦阻力、機械精度、琴的各個部件在不同時間有不同狀態(tài)等影響，回放的聲音相比錄音回放，失真度很大，不能滿足教學(xué)和自學(xué)的需要。自動演奏一般是用于酒店、咖啡廳內(nèi)擺放的鋼琴改造，在沒有演奏者時也能有鋼琴本身發(fā)出的聲音，這種場景下，失真度較大也是可以接受的，而在教學(xué)和自學(xué)過程中，這種失真度大造成了沒有實用價值。
[0003]以上述信息可判定，所有以機械裝置還原演奏信息的方式用于教學(xué)的專利，在現(xiàn)實中不可能達到教學(xué)的目的。
[0004]本發(fā)明采用了雙麥克風(fēng)為用戶進行雙聲道立體聲錄音，并且增加了揚聲器模塊，進行高保真的立體聲回放，為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和自學(xué)提供了最有實際教學(xué)意義的技術(shù)手段，保證了教學(xué)的效果。
[0005]—些專利也提到了利用攝像頭進行遠程視頻教學(xué)，但對于鋼琴演奏教學(xué)，踏板的運用是很重要的內(nèi)容，被譽為鋼琴演奏的靈魂，所以如果沒有使用攝像頭來拍攝踏板的運動信息，那么無法完成專業(yè)的鋼琴演奏教學(xué)。本發(fā)明采用三組攝像頭來同時拍攝，包括了鋼琴踏板的拍攝，所以能夠在現(xiàn)實中完成網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)的鋼琴演奏示范和教學(xué)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)的數(shù)字化鋼琴，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)的數(shù)字化鋼琴包括:機械鋼琴；設(shè)置在機械鋼琴內(nèi)部的計算機主機，所述計算機主機內(nèi)置有軟件，該軟件包括錄制模式和實時教學(xué)模式；視頻信息采集模塊，用于采集彈奏者的視屏信息并將采集到的視頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機；音頻信息采集模塊，用于采集彈奏的音頻信息并將采集到的音頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機；
[0008]琴鍵運動信息采集模塊，用于采集琴鍵的運動信息并將采集到的所述琴鍵的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機；
[0009]踏板運動信息采集模塊，用于采集踏板的運動信息并將采集到的所述踏板的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機；琴鍵信息與踏板信息顯示屏，用于顯示琴鍵信息和踏板信息；觸摸顯示屏，使用者可以在所述觸摸顯示屏上選擇錄制模式或?qū)崟r教學(xué)模式；網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于在不同的數(shù)字化鋼琴之間傳輸數(shù)據(jù)；揚聲器模塊，用于播放音頻信息；其中，所述計算機主機通過USB總線與所述視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、琴鍵運動信息采集模塊、踏板運動信息采集模塊、琴鍵信息與踏板信息顯示屏、觸摸顯示屏、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、揚聲器模塊相連接。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的其他方面，還進一步提供了如下的有利方面:
[0011]--視頻信息采集模塊由第一攝像頭、第二攝像頭和第三攝像頭組成；所述第一攝像頭安裝在主顯示屏上部，可以進行實時的面部視頻交流；所述第二攝像頭安裝在鋼琴右側(cè)板旁邊，并且和一個可轉(zhuǎn)動的支架連接，用于拍攝不同角度的演奏過程；所述第三攝像頭安裝在下側(cè)板上方，用于拍攝腳踩踏板的動作。
[0012]--所述音頻信息采集模塊由第一麥克風(fēng)和第二麥克風(fēng)組成；所述第一麥克風(fēng)安裝在左側(cè)，所述第二麥克風(fēng)安裝在右側(cè)，所述第一麥克風(fēng)和所述第二麥克風(fēng)兩者一起進行雙通道立體聲錄音。
[0013]—所述琴鍵運動信息采集模塊包括多個光電傳感器，用于采集琴鍵的運動信息，琴鍵的運動信息包含琴鍵運動時序、琴鍵運動時長和琴鍵運動力度。
[0014]-所述踏板運動信息采集模塊包括多個光電傳感器，用于采集踏板的運動信息，踏板的運動信息包含踏板運動時序、踏板運動時長和踏板運動力度。
[0015]-所述觸摸顯示屏安裝在琴譜架的中心位置。
[0016]-所述琴鍵信息和踏板信息顯示屏由多個LED點陣顯示屏組成。
[0017]—所述揚聲器模塊包括第一組揚聲器和第二組揚聲器，所述第一組揚聲器安裝在所述機械鋼琴的左側(cè)，所述第二組揚聲器安裝在所述機械鋼琴的右側(cè)。
[0018]上述的本發(fā)明的各個方面可以在不超出本發(fā)明范圍的情況下進行任意的組合或
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[0019]本專利主要利用多個鋼琴改造技術(shù)，專門以保證學(xué)習(xí)效果為目的，以在家自學(xué)和網(wǎng)絡(luò)遠程教師指導(dǎo)的學(xué)習(xí)方式替代實體教學(xué)方式，以滿足中國沒有優(yōu)質(zhì)鋼琴教師資源地區(qū)的鋼琴學(xué)習(xí)需求，和希望更低成本在家學(xué)會鋼琴演奏的用戶的需求。
【附圖說明】
[0020]圖1為根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字化鋼琴的組成示意圖；
[0021]圖2為根據(jù)本發(fā)明的網(wǎng)絡(luò)鋼琴教學(xué)系統(tǒng)的組成示意圖；
[0022]圖3為圖1所示的數(shù)字化鋼琴的立體圖，其中具體示出了視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、揚聲器模塊、觸摸顯示屏以及琴鍵信息和踏板信息顯示屏；
[0023]圖4為圖1所示的數(shù)字化鋼琴的立體圖，其中具體示出了計算機主機、琴鍵運動信息米集模塊cl以及踏板運動彳目息米集模塊c2。
【具體實施方式】
[0024]下面，將結(jié)合附圖對本專利申請的數(shù)字化鋼琴進行詳細(xì)描述。
[0025]如圖1所示，其中示出了根據(jù)本發(fā)明的數(shù)字化鋼琴的組成示意圖。如圖1中所示的數(shù)字化鋼琴，包括機械鋼琴以及計算機主機，計算機主機通過USB總線與視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、琴鍵運動信息采集模塊、踏板運動信息采集模塊、琴鍵信息與踏板信息顯示屏、觸摸顯示屏、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、揚聲器模塊相連接，構(gòu)成了本申請所述的數(shù)字化鋼琴。所述網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊用于在兩臺所述數(shù)字化鋼琴之間傳輸數(shù)據(jù)。
[0026]多個數(shù)字化鋼琴互相連接，構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)鋼琴教學(xué)系統(tǒng)，如圖2所示。
[0027]下面對上述的各個模塊進行詳細(xì)的描述，這些模塊的詳細(xì)視圖在圖3和圖4中示出。
[0028]如圖3中所示，視頻信息采集模塊由第一攝像頭al、第二攝像頭a2和第三攝像頭a3組成。第一攝像頭al安裝在主顯示屏上部，可以進行實時的面部視頻交流。第二攝像頭a2安裝在鋼琴右側(cè)板旁邊，并且和一個可轉(zhuǎn)動的支架連接，用于拍攝不同角度的演奏過程。第三攝像頭a3安裝在下側(cè)板上方，用于拍攝腳踩踏板的動作。在使用過程中，通過該視頻信息采集模塊的上述的三個攝像頭采集用戶彈奏的總體、面部和腳步踏板的視頻信息，并將采集到的信息通過USB總線傳輸并存儲到計算機主機。音頻信息采集模塊由第一麥克風(fēng)bl和第二麥克風(fēng)b2組成；第一麥克風(fēng)bl安裝在左側(cè)，第二麥克風(fēng)b2安裝在右側(cè)，第一麥克風(fēng)bl和第二麥克風(fēng)b2兩者一起進行雙通道立體聲錄音。在使用過程中，音頻信息采集模塊采集到現(xiàn)場的音頻信息，并將采集到的音頻信息通過USB總線傳輸并存儲到計算機主機。琴鍵信息和踏板信息顯示屏d2由多個LED點陣顯示屏組成，用于顯示琴鍵信息和踏板信息。觸摸顯示屏dl安裝在琴譜架的中心位置。揚聲器模塊包括第一組揚聲器el和第二組揚聲器e2，第一組揚聲器el安裝在所述機械鋼琴的左側(cè)，第二組揚聲器e2安裝在所述機械鋼琴的右側(cè)。
[0029]如圖4所示，琴鍵運動信息采集模塊Cl包括多個光電傳感器，用于采集琴鍵的運動信息，琴鍵的運動信息包含琴鍵運動時序、琴鍵運動時長和琴鍵運動力度。通過USB總線將采集到的琴鍵的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機。踏板運動信息采集模塊c2包括多個光電傳感器，用于采集踏板的運動信息，踏板的運動信息包含踏板運動時序、踏板運動時長和踏板運動力度。通過USB總線將采集到的踏板的運動信息傳輸并存儲到計算機主機。計算機主機fl設(shè)置在機械鋼琴內(nèi)部，且內(nèi)置有軟件，該軟件包括錄制模式和實時教學(xué)模式，使用者可以在所述觸摸顯示屏上選擇錄制模式或?qū)崟r教學(xué)模式。
[0030]下面對根據(jù)本申請的數(shù)字化鋼琴在各個操作模式下的操作過程進行描述。
[0031]1、錄制模式開始后，用戶演奏樂曲，第一攝像頭al、第二攝像頭a2和第三攝像頭a3、第一麥克風(fēng)bl、第二麥克風(fēng)b2、琴鍵運動信息采集模塊Cl、踏板運動信息采集模塊c2將用戶演奏的數(shù)據(jù)信息采集后，通過網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊連接互聯(lián)網(wǎng)后，上傳到服務(wù)器進行存儲。學(xué)生或其他用戶可以在觸摸顯示屏上通過顯示的軟件訪問互聯(lián)網(wǎng)，找到該項數(shù)據(jù)，下載到本地進行回放，視頻通過顯示屏播放，主要觀看手臂、手腕、手型的動作信息；音頻通過揚聲器模塊播放，主要聽實際的示范聲音，之所以不采用更為復(fù)雜的自動演奏系統(tǒng)進行回放，因為自動演奏是使用機械傳動裝置使鋼琴琴鍵運動，得到再次發(fā)聲的結(jié)果，如果教師的琴和學(xué)生的琴在調(diào)音或其他環(huán)境不同的情況下差異較大，那么通過自動演奏回放的聲音效果與教師想要示范出的效果相差過大，達不到教學(xué)要求；琴鍵運動信息通過琴鍵信息顯示屏播放，用長方型隨著一定速度向下落下的動畫表示將要彈奏的琴鍵，長方形的長表示按住琴鍵的時長，用長方形的顏色綠色、黃色、紅色，分別代表彈奏的力度的輕、適中、用力。踏板信息用兩只腳和一個連接線段的簡化形狀向下落下，代表踏板的踩下與抬起的時序。
[0032]2、實時教學(xué)模式開始后，用戶A為教師，用戶B為學(xué)生，任一用戶在軟件內(nèi)建立互聯(lián)網(wǎng)連接，開設(shè)實時教學(xué)的虛擬房間，另一用戶進入后，可以啟動攝像頭和麥克風(fēng)，用戶分別在觸摸顯示屏dl上可以看到自己的三個攝像頭的畫面和對方的三個攝像頭的畫面，聽到對方的聲音。用戶A可以點擊錄制，則琴鍵運動信息采集模塊Cl、踏板運動信息采集模塊c2開始采集琴鍵和踏板的運動信息，用戶A點擊結(jié)束錄制后，選擇傳送，則把錄制的數(shù)據(jù)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送到用戶B的軟件內(nèi)，B接收到后，選擇回放，就可以在琴鍵信息和踏板信息顯示屏d2上觀看并跟著彈奏，用戶B彈奏后，軟件根據(jù)用戶B鋼琴內(nèi)的琴鍵運動信息采集模塊Cl、踏板運動信息采集模塊c2采集的數(shù)據(jù)，與用戶A的數(shù)據(jù)做對比計算并評分，對比評分的項目有音準(zhǔn)、節(jié)奏和力度，越接近A的數(shù)據(jù)，則用戶B的得分越高。
[0033]應(yīng)該理解的是，上述實施例是示意性的而非限制性的。任何對上述實施例進行的結(jié)合、組合或修改都將落入本申請的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種數(shù)字化鋼琴，能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)，所述數(shù)字化鋼琴包括: 機械鋼琴； 設(shè)置在機械鋼琴內(nèi)部的計算機主機，所述計算機主機內(nèi)置有軟件，該軟件包括錄制模式和實時教學(xué)模式； 視頻信息采集模塊，用于采集彈奏者的視屏信息并將采集到的視頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機； 音頻信息采集模塊，用于采集彈奏的音頻信息并將采集到的音頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機； 琴鍵運動信息采集模塊，用于采集琴鍵的運動信息并將采集到的所述琴鍵的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機； 踏板運動信息采集模塊，用于采集踏板的運動信息并將采集到的所述踏板的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機； 琴鍵信息與踏板信息顯示屏，用于顯示琴鍵信息和踏板信息； 觸摸顯示屏，使用者可以在所述觸摸顯示屏上選擇錄制模式或?qū)崟r教學(xué)模式； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于在不同的所述數(shù)字化鋼琴之間傳輸數(shù)據(jù)； 揚聲器模塊，用于播放音頻信息； 其中，所述計算機主機通過USB總線與所述視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、琴鍵運動信息采集模塊、踏板運動信息采集模塊、琴鍵信息與踏板信息顯示屏、觸摸顯示屏、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、揚聲器模塊相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:視頻信息采集模塊由第一攝像頭(al)、第二攝像頭(a2)和第三攝像頭(a3)組成；所述第一攝像頭(al)安裝在主顯示屏上部，可以進行實時的面部視頻交流；所述第二攝像頭(a2)安裝在鋼琴右側(cè)板旁邊，并且和一個可轉(zhuǎn)動的支架連接，用于拍攝不同角度的演奏過程；所述第三攝像頭(a3)安裝在下側(cè)板上方，用于拍攝腳踩踏板的動作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述音頻信息采集模塊由第一麥克風(fēng)(bl)和第二麥克風(fēng)(b2)組成；所述第一麥克風(fēng)(bl)安裝在左側(cè)，所述第二麥克風(fēng)(b2)安裝在右側(cè)，所述第一麥克風(fēng)(bl)和所述第二麥克風(fēng)(b2)兩者一起進行雙通道立體聲錄音。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述琴鍵運動信息采集模塊(Cl)包括多個光電傳感器，用于采集琴鍵的運動信息，琴鍵的運動信息包含琴鍵運動時序、琴鍵運動時長和琴鍵運動力度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述踏板運動信息采集模塊(c2)包括多個光電傳感器，用于采集踏板的運動信息，踏板的運動信息包含踏板運動時序、踏板運動時長和踏板運動力度。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述觸摸顯示屏(dl)安裝在琴譜架的中心位置。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述琴鍵信息和踏板信息顯示屏(d2)由多個LED點陣顯示屏組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化鋼琴，其特征在于:所述揚聲器模塊包括第一組揚聲器(el)和第二組揚聲器(e2)，所述第一組揚聲器(el)安裝在所述機械鋼琴的左側(cè)，所述第二組揚聲器(e2)安裝在所述機械鋼琴的右側(cè)。9.一種數(shù)字化鋼琴，能夠進行網(wǎng)絡(luò)演奏示范和實時視頻教學(xué)，所述數(shù)字化鋼琴包括: 機械鋼琴； 設(shè)置在機械鋼琴內(nèi)部的計算機主機，所述計算機主機內(nèi)置有軟件，該軟件包括錄制模式和實時教學(xué)模式； 視頻信息采集模塊，用于采集彈奏者的視屏信息并將采集到的視頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機，視頻信息采集模塊由第一攝像頭(al)、第二攝像頭(a2)和第三攝像頭(a3)組成；所述第一攝像頭(al)安裝在主顯示屏上部，可以進行實時的面部視頻交流；所述第二攝像頭(a2)安裝在鋼琴右側(cè)板旁邊，并且和一個可轉(zhuǎn)動的支架連接，用于拍攝不同角度的演奏過程；所述第三攝像頭(a3)安裝在下側(cè)板上方，用于拍攝腳踩踏板的動作；音頻信息采集模塊，用于采集彈奏的音頻信息并將采集到的音頻信息傳輸并存儲到所述計算機主機，所述音頻信息采集模塊由第一麥克風(fēng)(bl)和第二麥克風(fēng)(b2)組成；所述第一麥克風(fēng)(bl)安裝在左側(cè)，所述第二麥克風(fēng)(b2)安裝在右側(cè)，所述第一麥克風(fēng)(bl)和所述第二麥克風(fēng)(b2)兩者一起進行雙通道立體聲錄音； 琴鍵運動信息采集模塊，用于采集琴鍵的運動信息并將采集到的所述琴鍵的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機，所述琴鍵運動信息采集模塊(Cl)包括多個光電傳感器，用于采集琴鍵的運動信息，琴鍵的運動信息包含琴鍵運動時序、琴鍵運動時長和琴鍵運動力度； 踏板運動信息采集模塊，用于采集踏板的運動信息并將采集到的所述踏板的運動信息傳輸并存儲到所述計算機主機，所述踏板運動信息采集模塊(c2)包括多個光電傳感器，用于采集踏板的運動信息，踏板的運動信息包含踏板運動時序、踏板運動時長和踏板運動力度； 琴鍵信息與踏板信息顯示屏，用于顯示琴鍵信息和踏板信息，所述琴鍵信息和踏板信息顯示屏(d2)由多個LED點陣顯示屏組成； 觸摸顯示屏，使用者可以在所述觸摸顯示屏上選擇錄制模式或?qū)崟r教學(xué)模式，所述觸摸顯示屏(dl)安裝在琴譜架的中心位置； 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于在不同的所述數(shù)字化鋼琴之間傳輸數(shù)據(jù)； 揚聲器模塊，用于播放音頻信息，所述揚聲器模塊包括第一組揚聲器(el)和第二組揚聲器(e2)，所述第一組揚聲器(el)安裝在所述機械鋼琴的左側(cè)，所述第二組揚聲器(e2)安裝在所述機械鋼琴的右側(cè)； 其中，所述計算機主機通過USB總線與所述視頻信息采集模塊、音頻信息采集模塊、琴鍵運動信息采集模塊、踏板運動信息采集模塊、琴鍵信息與踏板信息顯示屏、觸摸顯示屏、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模塊、揚聲器模塊相連接。10.一種網(wǎng)絡(luò)鋼琴教學(xué)系統(tǒng)，包括兩個或更多個如權(quán)利要求1至9中任一項所述的數(shù)字化鋼琴。
【文檔編號】H04R9/06GK105895066SQ201510485764
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年8月10日
【發(fā)明人】楊飛
【申請人】楊飛