一种电子打击乐器的工作原理.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106023973A(43)申请公布日2016.10.12(21)申请号201610317076.6(22)申请日2016.05.12(71)申请人成都云创新科技有限公司地址610000四川省成都市成华区建设北路二段四号电子科技孵化楼二层204-210号(72)发明人刘德文阮广璇陈洪波(74)专利代理机构成都顶峰专利事务所(普通合伙)51224代理人李崧岩(51)Int.Cl.G10H3/12(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种电子打击乐器的工作原理(57)摘要本发明涉及乐器设备领域，公开了一种电子打击乐器的工作原理。通过所述电子打击乐器的工作原理，可根据动态空间位置和压力测量用户的击打速度和击打键上的X/Y轴的偏移量，并通过傅里叶级数变换获得对应的信号频谱图，最终在亥姆霍兹共鸣器的映射作用下，发出一段频率在20-50Hz之间的声音。此工作原理可应用于作曲创作、乐器演奏练习等场景，并将在音乐启蒙教育和音乐治疗领域中发挥巨大作用。CN106023973ACN106023973A权利要求书1/3页1.一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，包括如下步骤：S101.采用一站法布局技术计算击打点的动态空间位置P，同时采用压力传感测量技术周期性地计算击打点的动态压力值F；S102.对所述动态空间位置P和所述动态压力值F进行傅立叶变换，得到以三角形傅里叶级数形式展开的周期信号f(t)；S103.对所述周期信号f(t)进行频谱分析处理，获取周期信号f(t)的第一信号频谱图；S104.对所述第一信号频谱图进行离散采样处理，得到由有限个正弦波叠加而成的第二信号频谱图；S105.根据亥姆霍兹共鸣器原理对所述第二信号频谱图进行语音映射处理，得到频率介于20-50Hz的低频正弦波电信号；S106.将所述低频正弦波电信号送至扬声器，进行语音播放。2.如权利要求1所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，在所述采用压力传感测量技术周期性地计算击打点的动态压力值F的步骤中包括如下步骤：S201.周期性地采集多个压力传感器产生的感应电压信号；S202.根据如下公式计算各压力传感器所受的压力和值FSum和压力中心位置(X0，Y0)：式中，n为压力传感器的总数，X0为压力中心位置的横坐标，Y0为压力中心位置的纵坐标，U0n为第n个压力传感器的感应电压值,U'0n为第n个压力传感器的工作电压值，矩阵K为将各个压力传感器的感应电压值及工作电压值映射为所述压力和值FSum和所述压力中心位置(X0，Y0)的常系数映射矩阵；S203.将所述压力中心位置(X0，Y0)与击打点的动态空间位置P进行对应，并根据所述压力和值FSum和所述压力中心位置(X0，Y0)计算击打点的动态压力值F。3.如权利要求2所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，所述常系数映射矩阵K的表达式为：式中，n为压力传感器的总数，Un为第n个压力传感器的基准电压，Rnf为第n个压力传感器的反馈电阻，kkn为第n个压力传感器的特性曲线斜率，pnx为第n个压力传感器的横坐标，pny为第n个压力传感器的纵坐标。4.如权利要求1所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，所述周期信号f(t)的三角形傅里叶级数展开形式如下：2CN106023973A权利要求书2/3页式中，ω0＝2πt为基波频率，mω0为m次谐波频率，Am为m次谐波对应的傅立叶三角形傅立叶系数，θm为m次谐波初相。5.如权利要求1所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，所述步骤S103包括如下步骤：S301.对所述周期信号f(t)进行逐帧加窗处理，得到若干个信号帧；S302.逐帧计算对应的FFT频谱；S303.对所有的FFT频谱进行伪彩色映射，得到所述周期信号f(t)的第一信号频谱图。6.如权利要求5所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，包括如下：在所述步骤S301中，使用Matlab系统的分帧加窗函数：hamming(N),hanning(N),blackman(N)和bartlett(N)对所述周期信号f(t)进行逐帧加窗处理，其中，N为帧长；在所述步骤S302中，使用Matlab系统的FFT函数：fft(S)和复数取共轭函数：conj(Z)计算对应的FFT频谱，其中，S为加窗后的一帧信号，Z为fft(S)函数的计算结果；在所述步骤S303中，使用Matlab系统的伪彩色映射函数colormap(MAP)对所有的FFT频谱进行伪彩色映射，其中，MAP为伪彩色映射矢量。7.如权利要求6所述的一种电子打击乐器的工作原理，其特征在于，在所述步骤S303之后还包括如下步骤：S304.使用Matlab系统的频谱图显示函数