一种智能弦乐器互动系统及方法与流程

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1.本发明涉及弦乐器技术领域，尤其是涉及一种智能弦乐器互动系统及方法。

背景技术：

2.传统乐器的自学、教学、排练受到时间、场地、教师人数等诸多限制，随着科技的进步和生活水平的提高，人们演奏乐器的需求越来越旺盛，基于计算机实现的交互式的乐器示教系统应运而生。
3.然而，常见的乐器示教系统只能按照预设的内容给予演奏者示教视频信息，或者简单地在对应位置用电子器件显示，缺少与演奏乐器方法相关的反馈功能，且受限于信号检测精度和硬件成本等因素，交互效果并不理想。

技术实现要素：

4.基于此，有必要提出一种智能弦乐器互动系统及方法，以实现可视化的实时教学互动。
5.本发明提供一种智能弦乐器互动系统，包括：教学终端，用于发出教学信息；乐器本体，其包括设置于乐器本体表面的弦枕和架设于弦枕的琴弦；靠近弦枕设置的多通道磁力线拾音模块，用于检测琴弦上的弹奏动作并发出与弹奏动作对应的弹奏信息；设置于乐器本体内的互动指示模块，用于接收教学信息并与弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息；和设置于乐器本体表面的显示模块，其包括多个发光器件，显示模块接收指示信息并点亮对应发光器件。
6.优选的，系统还包括设置于乐器本体表面的用户操作模块，用于供客户执行菜单操作。
7.优选的，系统的工作模式包括教学模式、娱乐模式、记忆练习模式和调弦模式。
8.优选的，多通道磁力线拾音模块的每一路通道上各设有一个强磁磁铁，多通道磁力线拾音模块通过琴弦振动时切割强磁磁铁的磁力线所产生的电信号检测琴弦上的弹奏动作。
9.优选的，乐器本体还包括设置于琴弦下方的指板，多个发光器件依次排列设置于指板下方，显示模块还包括设置于指板表面且与多个发光器件对应的导光件。
10.优选的，系统还包括设置于乐器本体内部的电源模块，电源模块与多通道磁力线拾音模块、互动指示模块、显示模块和用户操作模块电连接。
11.优选的，互动指示模块与教学终端通过无线网络连接。
12.本发明还提供一种智能弦乐器互动方法，包括以下步骤：
13.获取教学信息；
14.获取弹奏信息；
15.比对教学信息和弹奏信息，判断弹奏动作是否正确，若弹奏动作正确，发出正确指示信息；若弹奏动作错误，发出错误指示信息。
16.优选的，方法还包括记录连续时间内的多个弹奏动作，并输出弹奏数据。
17.本发明提供的智能弦乐器互动系统包括教学终端，用于发出教学信息；乐器本体，其包括设置于乐器本体表面的弦枕和架设于弦枕的琴弦；靠近弦枕设置的多通道磁力线拾音模块，用于检测琴弦上的弹奏动作并发出与弹奏动作对应的弹奏信息；设置于乐器本体内的互动指示模块，用于接收教学信息并与弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息；和设置于乐器本体表面的显示模块，其包括多个发光器件，显示模块接收指示信息并点亮对应发光器件。本发明还提供一种智能弦乐器互动方法。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为一个实施例提供的智能弦乐器互动系统的模块关系示意图；
20.图2为一个实施例提供的智能弦乐器互动系统的乐器本体的局部示意图；
21.图3为一个实施例提供的智能弦乐器互动系统的乐器本体去除琴弦的示意图；及
22.图4为一个实施例提供的智能弦乐器互动方法的流程图。
具体实施方式
23.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.如在本技术中所使用的，术语“组件”、“模块”和“系统”等旨在表示计算机相关的实体，它可以是硬件、硬件和软件的组合、软件、或者执行中的软件。例如，组件可以是但不限于是，在处理器上运行的进程、处理器、对象、可执行码、执行的线程、程序和/或计算机。作为说明，运行在服务器上的应用程序和服务器都可以是组件。一个或多个组件可以驻留在进程和/或执行的线程中，并且组件可以位于一个计算机内和/或分布在两个或更多的计算机之间。
26.如图1-图3所示，本发明提供一种智能弦乐器互动系统，包括：教学终端1、乐器本体2、多通道磁力线拾音模块3、互动指示模块4、显示模块5和用户操作模块6。
27.教学终端1可以是手机、平板、电脑等电子产品，用于发出教学信息，具体地，教学终端1在播放弦乐器教学视频的同时，将当前视频所教的和弦按法、乐句走向、扫弦或者分解和弦等相关的教学信息发送到互动指示模块4，或者用户通过教学终端输入要练习的音阶或者指型图数据等教学信息，并发送到互动指示模块4。
28.乐器本体2包括设置于乐器本体2表面的弦枕21、架设于弦枕21的琴弦22和设置于琴弦22下方的指板23。
29.多通道磁力线拾音模块3靠近弦枕21设置，用于检测琴弦22上的弹奏动作并发出与弹奏动作对应的弹奏信息。具体地，多通道磁力线拾音模块3的每一路通道上各设有一个强磁磁铁，多通道磁力线拾音模块通过琴弦22振动时切割强磁磁铁的磁力线所产生的电信号检测琴弦22上的弹奏动作。这样，多通道磁力线拾音模块3实时采集用户的弹奏信号，通过弹奏检测算法，精确计算出用户按下的品位及弹奏的弦号等弹奏信息后，将弹奏信息发送到互动指示模块4。
30.在本实施例中，乐器本体2为吉他，多通道磁力线拾音模块3通过螺丝固定在吉他的下马内，多通道磁力线拾音模块3的内部共有6组独立的拾音线圈，线圈中心为一块强磁铁，强磁铁的上方为金属琴弦，根据每根金属琴弦的弹奏强弱，每块强磁铁上绕有不同圈数线圈。当金属琴弦振动时，会切割磁力线，拾音线圈就会感应出振动信号的波形，波形经过所述滤波放大电路处理后，保留60hz至8khz的有效信号，有效信号经过算法处理，计算出弦振动的频率信息、弹奏的力度、弹奏的弦号，以及根据指板音阶频率表查到正确的品位，即可实现对用户弹奏动作的精确实时检测。由于采用了利用金属琴弦切割磁力线的检测方式，检测精度不受环境噪声、风吹等因素的影响，适用场景范围广，检测精度高。
31.特别地，本发明提供的智能弦乐器互动系统适用于传统木吉他，可以在不更改木吉他外型的基础上实现智能互动，用户在关闭智能弦乐器互动系统后可以把乐器本体2作为标准的木吉他使用而不影响演奏体验。因为木吉他制造工艺及木头容易变形的原因，导致琴弦及下马的高度难以统一，多通道磁力线拾音模块3离琴弦22的高度可通过螺丝调节，保证不同吉他输出的波形幅度基本一致。
32.互动指示模块4设置于乐器本体2内，用于接收从教学终端1发来的教学信息和从多通道磁力线拾音模块3发来的弹奏信息，并将教学信息与弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息。具体地，当教学信息与弹奏信息一致时，意味着用户的弹奏动作正确，则互动指示模块4出发提示弹奏正确的正确指示信号；当教学信息与弹奏信息不一致时，意味着用户的弹奏动作错误，则互动指示模块4出发提示弹奏错误的错误指示信号。同时，互动指示模块4还可以将用户弹奏的品位、弦号及比对结果等数据发送给教学终端1，教学终端1根据返回的数据显示对应的纠错提示或者切换到下一小节的教学内容，并记录用户的练习情况。
33.显示模块5设置于乐器本体2的表面，其包括多个依次排列设置于指板下方的发光器件，以及设置于指板表面且与多个发光器件对应的条状的导光件51，导光件51位于琴弦22正下方。显示模块5接收互动指示模块4发出的指示信息并点亮对应发光器件，例如接收到正确指示信息时点亮绿led灯，接收到错误指示信息时点亮红led灯。进一步地，用户还可以选择灯光模式，例如显示模块5显示一个随机闪烁的呼吸灯效或者在按下的品位触发一个流星灯效或者根据频率分布及弹奏力度显示一个动态的频谱灯效或者显示弹奏跟随灯效实时显示用户按下并弹奏的品位。通过rgb灯配合导光件的结构，能做出多彩条状光源，加大了每个品位的灯光显示，使得用户可以清晰看到要弹奏的品位，且利用提示灯效(利用rgb灯可以做出上百种不同的组合)，可以供用户实时了解演奏情况。
34.在本实施例中，显示模块5可以理解为是一个6行
×
21列的点阵彩屏，可以显示图
形、文字、动画等不同的内容，达到提示用户练习指法，反馈弹奏结果，并通过多彩的灯效提高用户练习的乐趣的目的。显示模块5通过光学网点配合导光条和扩散膜的组合，将led灯珠的点光源变成亮度均匀的条状灯，而且灯光更柔和不刺眼。且条状光源因为可视面积更大，很好的解决市面上使用点光源的产品在用户弹奏时手指完全盖住了灯光的问题。显示模块5采用双注塑成型，可以解决导光条之间的串光问题，同时防止吉他演奏时因为导光条晃动导致的噪音问题。
35.用户操作模块6用于供客户执行菜单操作，在本实施例中，用户操作模块6包括触摸环及显示屏，其中触摸环用于接收用户的点击输入及滑动输入，显示屏用于显示菜单、提示用户调弦结果、提示用户弹奏信息及反馈弹奏结果等内容。
36.智能弦乐器互动系统还包括设置于乐器本体内部的电源模块，电源模块与多通道磁力线拾音模块3、互动指示模块4、显示模块5和用户操作模块6电连接。互动指示模块4与教学终端1通过无线网络连接。
37.本发明提供的智能弦乐器互动系统的工作模式包括教学模式、娱乐模式、记忆练习模式和调弦模式。
38.在教学模式下，互动指示模块4接收教学终端1发出的教学信息，并控制显示模块5用白灯光提示用户要按下的和弦指法及要弹奏的弦号。当用户弹下弦后，互动指示模块4接收多通道磁力线拾音模块3发出的弹奏信息并将弹奏信息与教学信息比对，控制显示模块5用绿灯光或红灯光实时反馈弹奏结果。
39.在娱乐模式下，互动指示模块4接收多通道磁力线拾音模块3检测到的用户弹奏信息，控制显示模块5显示流星灯效、频谱灯效等动态灯光效果，增加用户的弹奏乐趣。
40.在记忆练习模式下，由于吉他指板有126个音阶(甚至更多)，初学者难以快速记住哪个品是什么音阶，哪怕是进阶的吉他玩家也要不断的练习爬格子、练习不同的指型等以强化肌肉记忆，所以用户可以通过教学终端1设置好要练习的音阶或者指型图数据，发送到互动指示模块4。互动指示模块4控制显示模块5显示对应的记忆练习内容，并等待用户弹奏开始练习。多通道磁力线拾音模块3实时检测用户的弹奏动作，计算出用户按下的品位及弹奏的弦号数据后，将数据发送到互动指示模块4。互动指示模块4将计算出的品位及弹奏数据与当前显示模块5的数据做比对，如果数据一致则提示弹奏正确的颜(如绿灯光)，如果数据不一致则在错误的地方提示错误的颜(如红灯光)并且发出提示音提醒用户。特别地，用户可以根据自己的学习进度以及学习难点，在教学终端上自定义需要强化练习的内容，然后并其数据同步到互动指示模块4，进行有针对性的练习。
41.在调弦模式下，互动指示模块4控制显示模块5以提示的颜(如白灯光)亮起指定弦号下的全部led灯，以指示用户当前选择调节哪根弦。多通道磁力线拾音模块3实时检测用户的弹奏动作，计算出用户弹奏的弦的振动频率数据后，将数据发送到互动指示模块4。互动指示模块4在接收到数据后，控制显示模块5以提示错误的颜(如红灯光)亮起指定弦号下的全部led灯，并将第8品的灯作为标准频率参考位置以提示正确的颜(如绿灯光)显示。如果琴弦的振动频率小于0品的标准频率，则闪烁8品之前的灯，比如三弦的0品的标准频率为196hz,如果当前弦的振动频率为194hz,低了2hz,那么8品-2＝6品，所以闪烁6品的灯；如果琴弦的振动频率大于0品的标准频率，则闪烁8品之后的灯，比如三弦的0品的标准频率为196hz,如果当前弦的振动频率为199hz,高了3hz,那么8品+3＝11品，所以闪烁
11品的灯；如果琴弦的振动频率等于0品的标准频率，则闪烁8品的灯并累加计数值，当计数值达到指定的值，就判断调弦正确，控制指板显示系统以提示正确的颜(如绿灯光)亮起指定弦号下的全部led灯。
42.教学终端1除了用于发出教学信息，还用于接收互动指示模块4返回的数据，根据当前的教学内容显示对应的纠错提示或者切换到下一个的教学内容，并记录用户的练习情况。例如教学终端1接收互动指示模块4返回的数据后，对数据进行解析及逻辑判断等处理，再通过教学终端1自带的显示器进行显示或通过扬声器进行播放。
43.本发明提供的智能弦乐器互动系统包括教学终端，用于发出教学信息；乐器本体，其包括设置于乐器本体表面的弦枕和架设于弦枕的琴弦；靠近弦枕设置的多通道磁力线拾音模块，用于检测琴弦上的弹奏动作并发出与弹奏动作对应的弹奏信息；设置于乐器本体内的互动指示模块，用于接收教学信息并与弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息；和设置于乐器本体表面的显示模块，其包括多个发光器件，显示模块接收指示信息并点亮对应发光器件。通过在传统木吉他的基础上加入智能教学相关的声光电模块，除了完美保留了吉他的弹奏感觉外，还能提示用户需要弹奏的品位及弹奏方法，并快速准确地检测用户弹奏，反馈练习结果及给出纠错提示，让用户可以快速学习乐器演奏，并且通过多种工作模式让用户摆脱单调枯燥的学习过程。
44.如图4所示，本发明还提供一种智能弦乐器互动方法，包括以下步骤：
45.s100，互动指示模块获取教学信息。具体地，教学终端通过无线连接方式将教学信息发送到互动指示模块。
46.s200，互动指示模块获取弹奏信息。具体地，与互动指示模块电连接的多通道磁力线拾音模块检测用户弹奏琴弦时产生的弹奏信号并发送到互动指示模块。
47.s300，互动指示模块比对教学信息和弹奏信息，判断弹奏动作是否正确，若教学信息和弹奏信息匹配，则判断弹奏动作正确，发出正确指示信息；若教学信息和弹奏信息不匹配，则判断弹奏动作错误，发出错误指示信息。与互动指示模块电连接的显示模块接收上述指示信息并对应显示。
48.优选地，智能弦乐器互动方法还包括记录连续时间内的多个弹奏动作，并输出弹奏数据。教学终端接收互动指示模块返回的数据，根据当前的教学内容显示对应的纠错提示或者切换到下一个的教学内容，并记录用户的练习情况。
49.本发明提供的智能弦乐器互动方法包括以下步骤：获取教学信息；获取弹奏信息；比对教学信息和弹奏信息，判断弹奏动作是否正确，若弹奏动作正确，发出正确指示信息；若弹奏动作错误，发出错误指示信息。通过快速准确地检测用户弹奏，反馈练习结果及给出纠错提示，让用户可以快速学习乐器演奏。
50.以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：

1.一种智能弦乐器互动系统，其特征在于，包括：教学终端，用于发出教学信息；乐器本体，其包括设置于所述乐器本体表面的弦枕和架设于所述弦枕的琴弦；靠近所述弦枕设置的多通道磁力线拾音模块，用于检测所述琴弦上的弹奏动作并发出与所述弹奏动作对应的弹奏信息；设置于所述乐器本体内的互动指示模块，用于接收所述教学信息并与所述弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息；和设置于所述乐器本体表面的显示模块，其包括多个发光器件，所述显示模块接收所述指示信息并点亮对应发光器件。2.根据权利要求1所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，还包括设置于所述乐器本体表面的用户操作模块，用于供客户执行菜单操作。3.根据权利要求2所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，所述系统的工作模式包括教学模式、娱乐模式、记忆练习模式和调弦模式。4.根据权利要求3所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，所述多通道磁力线拾音模块的每一路通道上各设有一个强磁磁铁，所述多通道磁力线拾音模块通过所述琴弦振动时切割所述强磁磁铁的磁力线所产生的电信号检测所述琴弦上的弹奏动作。5.根据权利要求4所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，所述乐器本体还包括设置于所述琴弦下方的指板，所述多个发光器件依次排列设置于所述指板下方，所述显示模块还包括设置于所述指板表面且与所述多个发光器件对应的导光件。6.根据权利要求5所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，还包括设置于所述乐器本体内部的电源模块，所述电源模块与所述多通道磁力线拾音模块、所述互动指示模块、所述显示模块和所述用户操作模块电连接。7.根据权利要求6所述的智能弦乐器互动系统，其特征在于，所述互动指示模块与所述教学终端通过无线网络连接。8.一种智能弦乐器互动方法，其特征在于，包括以下步骤：获取教学信息；获取弹奏信息；比对所述教学信息和所述弹奏信息，判断弹奏动作是否正确，若弹奏动作正确，发出正确指示信息；若弹奏动作错误，发出错误指示信息。9.根据权利要求8所述的智能弦乐器互动方法，其特征在于，还包括记录连续时间内的多个弹奏动作，并输出弹奏数据。

技术总结

本发明提供的智能弦乐器互动系统包括教学终端，用于发出教学信息；乐器本体，其包括设置于乐器本体表面的弦枕和架设于弦枕的琴弦；靠近弦枕设置的多通道磁力线拾音模块，用于检测琴弦上的弹奏动作并发出与弹奏动作对应的弹奏信息；设置于乐器本体内的互动指示模块，用于接收教学信息并与弹奏信息进行比对，并发出与比对结果对应的指示信息；和设置于乐器本体表面的显示模块，其包括多个发光器件，显示模块接收指示信息并点亮对应发光器件。本发明还提供一种智能弦乐器互动方法。还提供一种智能弦乐器互动方法。还提供一种智能弦乐器互动方法。