專利名稱：自控轉(zhuǎn)調(diào)三律電子鍵盤樂(lè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子樂(lè)器。
在已有的電子鍵盤樂(lè)器中，具有變律轉(zhuǎn)調(diào)功能的有三種。一種是日本的《純正律電子鍵盤樂(lè)器》(特愿 昭57-2185號(hào))，它可以變律轉(zhuǎn)調(diào)，但轉(zhuǎn)調(diào)誤差很大，如它的第3圖中D大調(diào)的A音為445.5Hz;A大調(diào)的主音A為440Hz，從D大調(diào)轉(zhuǎn)向A大調(diào)時(shí)必然要向下跑調(diào)5.5Hz，超出可允許的范圍。它的第4圖中d小調(diào)的G音為391.1Hz，g小調(diào)的主音G為396Hz，從d小調(diào)轉(zhuǎn)向g小調(diào)時(shí)必然要向上跑調(diào)4.9Hz，也超出允許的范圍，等等。第二種是中國(guó)的《鍵盤式變律變調(diào)電子琴》(申請(qǐng)?zhí)枮?6 2 09305)，它在表一中C大調(diào)的A為436.535Hz;它又說(shuō)“各音階的主屬音都放在正律上?！北硪恢姓傻腁為440Hz。若從C大調(diào)轉(zhuǎn)向a小調(diào)時(shí)，必然要向上跑調(diào)3.465Hz，超出允許的范圍。并且它在十二對(duì)關(guān)系大、小調(diào)的互轉(zhuǎn)中均有同樣的誤差。第三種是本發(fā)明人設(shè)計(jì)的《三律電子琴》(申請(qǐng)?zhí)枮?7 2 15053.4)，它采用了《微音差京房律》的53律，并用了兩排同名調(diào)各差22音分的24個(gè)調(diào)，來(lái)解決12個(gè)調(diào)的轉(zhuǎn)調(diào)問(wèn)題。每次轉(zhuǎn)調(diào)，先計(jì)算該調(diào)主音的音高，再根據(jù)主音的高度計(jì)算出其它各音的音高。用這種兩級(jí)計(jì)算的方法，解決了只用12個(gè)調(diào)去轉(zhuǎn)12個(gè)調(diào)中必然出現(xiàn)的誤差。盡管上述幾種電子鍵盤式樂(lè)器中可以進(jìn)行變律轉(zhuǎn)調(diào)，并且轉(zhuǎn)調(diào)的誤差后者已經(jīng)解決。但是，轉(zhuǎn)調(diào)均采用人工方式，每次轉(zhuǎn)調(diào)需用人工按一下手控轉(zhuǎn)調(diào)鍵/扭，并且演奏者還必須在演奏的同時(shí)，時(shí)刻注意去分析由某調(diào)轉(zhuǎn)向某調(diào)，既帶來(lái)了原鍵盤樂(lè)器使用中的許多沒(méi)有的麻煩，又增加了演奏者的精神負(fù)擔(dān)。
本發(fā)明的任務(wù)是在可表現(xiàn)純律、五度相生律和十二平均律等三種基本音律的三律電子琴上，提供一種自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置;利用鍵盤樂(lè)器的正常操作方法，完成自控轉(zhuǎn)調(diào)任務(wù)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的基本思想是利用演奏者在彈奏時(shí)所使用的那一部分琴鍵，將這些琴鍵作為信號(hào)，用所設(shè)計(jì)的自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，判斷出演奏的是什么調(diào)，進(jìn)而根據(jù)分析的結(jié)果由自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置完成自動(dòng)轉(zhuǎn)調(diào)任務(wù)。
音樂(lè)中的大調(diào)有12個(gè);小調(diào)分三種自然小調(diào)、和聲小調(diào)與旋律小調(diào)，共36個(gè)調(diào)。以C大調(diào)及其關(guān)系小調(diào)a小調(diào)為例，列表如下C大調(diào)c d e f g a b自然a小調(diào)a b c d e f g和聲a小調(diào)a b c d e f＊g旋律a小調(diào)上行a b c d e＊f＊g旋律a小調(diào)下行a b c d e f g自控轉(zhuǎn)調(diào)需要一定的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)，但該裝置的設(shè)計(jì)及任務(wù)的完成必須以音樂(lè)的基本理論為基礎(chǔ)。演奏用“調(diào)”的分析，其信號(hào)來(lái)源于演奏時(shí)所操作的黑、白鍵，要最快的確定調(diào)門，必須使分析的鍵數(shù)愈少愈好。本發(fā)明認(rèn)為，在演奏中最少出現(xiàn)特定的五個(gè)音后，才能區(qū)分出其為十二組關(guān)系大、小調(diào)中的哪一組。這五個(gè)音是大調(diào)音階的一級(jí)音、三級(jí)音、四級(jí)音、五級(jí)音及七級(jí)音;小調(diào)音階的二級(jí)音、三級(jí)音、五級(jí)音、六級(jí)音及七級(jí)音。在純律中大調(diào)的二級(jí)音高22音分，小調(diào)的四級(jí)音低22音分，所以還須進(jìn)一步區(qū)分清楚所演奏的是大調(diào)還是小調(diào)。但自然小調(diào)及旋律小調(diào)下行時(shí)，所用的音與其關(guān)系大調(diào)全同，無(wú)法用鍵的情況進(jìn)行區(qū)分，故本發(fā)明再用大調(diào)應(yīng)用大和弦，小調(diào)應(yīng)用小和弦的方法，以其演奏前后所常用的相鄰的音及和弦，作第二次區(qū)分。因在大調(diào)中其二級(jí)音與五級(jí)音、七級(jí)音構(gòu)成一個(gè)大三和弦;在小調(diào)中其四級(jí)音與六級(jí)音、一級(jí)音構(gòu)成一個(gè)小三和弦。故當(dāng)五級(jí)音與/或七級(jí)音出現(xiàn)后再出現(xiàn)二級(jí)音必為大調(diào);當(dāng)六級(jí)音與/或一級(jí)音出現(xiàn)后再出現(xiàn)四級(jí)音必為小調(diào)。前者將二級(jí)音升高22音分;后者將四級(jí)音降低22音分，其音階即完全符合各大、小調(diào)音階所需的音高。
本發(fā)明自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置分為二級(jí)，第一級(jí)是用來(lái)篩選調(diào)門的為“自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置”，它由譯碼器、鎖存器和專有程序組成，或由單片機(jī)(或單板機(jī))及專有程序組成。第二級(jí)是用來(lái)篩選調(diào)性的裝置叫“純律自控音程調(diào)節(jié)裝置”，它由譯碼器、鎖存器和專有程序組成，也可以用單片機(jī)或單板機(jī)、輸入電路和專有程序組成。本發(fā)明除區(qū)分調(diào)性的需要外，純律本身還存在一種不協(xié)和的“純律狹五度”，也需要調(diào)整為協(xié)和音程，故此，“純律自控音程調(diào)節(jié)裝置”除負(fù)有區(qū)分調(diào)性任務(wù)之外，還有調(diào)整不協(xié)和音程的任務(wù)。在不轉(zhuǎn)調(diào)的一般演奏中，“純律自控音程調(diào)節(jié)裝置”用以執(zhí)行調(diào)整純律與民間音律的不協(xié)和音程的任務(wù)。其調(diào)節(jié)方法也是按所演奏的為大三和弦還是小三和弦而定，與轉(zhuǎn)調(diào)時(shí)相同。用本“自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置”篩選出演奏所用的調(diào)門后，將信號(hào)送入本發(fā)明人設(shè)計(jì)的前述《三律電子琴》的程序，再經(jīng)選擇新調(diào)調(diào)首音的頻率，及選擇其它各音頻率兩道公式的計(jì)算后，選出新調(diào)所用的十二個(gè)音，輸向鍵盤，其轉(zhuǎn)調(diào)穩(wěn)定，頻率準(zhǔn)確。
另外，由于各國(guó)的民間音律在同一調(diào)門中有多種音階，相鄰各調(diào)常會(huì)混駁，不可能用收集黑白鍵信號(hào)的方法分析其為何調(diào)，所以還須保存原有的十二個(gè)手控轉(zhuǎn)調(diào)鍵，以備演奏民間音律時(shí)應(yīng)用。
本發(fā)明的使用方法是增設(shè)了五個(gè)互鎖的律類別鍵，其順序是1為純律鍵，2為民間歡音鍵，3為民間苦音鍵，4為五度相生律鍵，5為十二平均律鍵。按下不同的鍵子即可發(fā)出不同音律的頻率。另外還設(shè)了互鎖的一個(gè)自控轉(zhuǎn)調(diào)鍵及十二個(gè)手控轉(zhuǎn)調(diào)鍵，用自控還是手控可以任選。手控轉(zhuǎn)調(diào)鍵黑白相間，形以琴鍵，同名的大、小調(diào)合用一鍵，還設(shè)有一個(gè)純律自控音程調(diào)節(jié)鍵，按下此鍵可以自動(dòng)調(diào)節(jié)純律與民間音律的不協(xié)和音程，不按此鍵，演奏的則為各律各調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)音階。
附圖為本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)方框圖。其中[1]是包括程序貯器ROM在內(nèi)的8031單片微機(jī)系統(tǒng)，[2]是音色模擬電路，[3]是功放電路，[4]是揚(yáng)聲器，[5]是純律自控音程調(diào)節(jié)裝置，[6]是鍵盤掃描電路，[7]是自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置，[8]是鍵盤。
圖2是本發(fā)明的微機(jī)系統(tǒng)。它主要由8031單片微機(jī)與程序存貯器ROM(2764)組成。圖中74LS373是地址鎖存器，74LS138是地址譯碼器。
圖3是自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置組成的示意圖，鍵盤的按鍵信號(hào)經(jīng)由R-S觸發(fā)器74LS279鎖存后，再經(jīng)過(guò)C4073、C070組成譯碼網(wǎng)絡(luò)得到轉(zhuǎn)調(diào)信號(hào)，再經(jīng)74LS74鎖存后輸入到8255(2)進(jìn)入微機(jī)系統(tǒng)，同時(shí)由74LS133發(fā)出中斷請(qǐng)求信號(hào)，自動(dòng)轉(zhuǎn)調(diào)由軟件完成。
圖4是自控轉(zhuǎn)調(diào)專用軟件框圖。
圖5是純律自控音程調(diào)節(jié)裝置的硬件組成示意圖。圖中24個(gè)74LS27，其中上邊12個(gè)組成修正鍵譯碼器，下邊的12個(gè)組成恢復(fù)鍵譯碼器，譯碼出的信號(hào)分別由8255A(2)的24位端口讀入到CPU，余下的工作由軟件來(lái)完成。
圖6是完成純律自控音程調(diào)節(jié)的專用程序框圖，程序運(yùn)行的最終結(jié)果是修正和恢復(fù)某一樂(lè)音的基頻，使和弦更為和諧。
圖7是鍵盤電路，它包括61個(gè)演奏鍵輸入，5個(gè)律類別鍵和其它控制鍵。按鍵信號(hào)是通過(guò)8255(1)讀入CPU的，鎖存與譯碼是自控轉(zhuǎn)調(diào)或自控音程調(diào)節(jié)用的鎖存譯碼裝置。
圖8表示采用單片微機(jī)作自控轉(zhuǎn)調(diào)譯碼裝置的另外一種結(jié)構(gòu)實(shí)施例。它由8255讀入按鍵信號(hào)后，經(jīng)由8031與存貯于2764EPROM中的專用程序譯碼后，完成自控轉(zhuǎn)調(diào)。
圖9表示由單片微機(jī)8031微機(jī)系統(tǒng)完成自控音程調(diào)節(jié)譯碼的另一種結(jié)構(gòu)實(shí)施例。它由8255(1)讀入的按鍵信號(hào)經(jīng)由8031與存貯于該系統(tǒng)內(nèi)的專用程序譯碼后完成自控音程調(diào)節(jié)。
本發(fā)明整機(jī)系統(tǒng)的工作過(guò)程大致如下當(dāng)選擇好律類別后，操作者可以作該律類內(nèi)的任一調(diào)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，自動(dòng)轉(zhuǎn)換的過(guò)程是通過(guò)對(duì)演奏過(guò)程中用鍵情況的分析得到的，當(dāng)樂(lè)音中出現(xiàn)某五個(gè)相關(guān)音時(shí)，電子琴就認(rèn)為它要進(jìn)行轉(zhuǎn)調(diào)操作，再經(jīng)進(jìn)一步的識(shí)別。判斷后自動(dòng)完成轉(zhuǎn)調(diào)工作。五個(gè)相關(guān)音的識(shí)別、判斷可分別用圖3中的譯碼裝置或圖8單片微機(jī)作自控轉(zhuǎn)調(diào)譯碼裝置來(lái)完成，識(shí)別后的轉(zhuǎn)調(diào)工作均由專用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。為了使和弦更為協(xié)和，所設(shè)計(jì)的自控音程調(diào)節(jié)裝置也是自動(dòng)完成某不協(xié)和音的變頻的，通過(guò)分析與調(diào)門相關(guān)的演奏樂(lè)音，電子琴自動(dòng)的分析該音是否協(xié)和，是否需要變頻。分析的過(guò)程也可以分別由圖5或圖9所示裝置來(lái)完成。整個(gè)轉(zhuǎn)調(diào)操作及不協(xié)和音變頻操作全部自動(dòng)完成，是本發(fā)明的一大特征。
本發(fā)明的演奏操作與其它電子鍵盤樂(lè)器相同，當(dāng)按演奏鍵后，微機(jī)系統(tǒng)讀其鍵號(hào)，根據(jù)律類別與調(diào)門的不同，分別將相關(guān)的音頻時(shí)常數(shù)送至音色模擬電路，再經(jīng)功放電路放大，由揚(yáng)聲器發(fā)出聲音。本發(fā)明允許10個(gè)按鍵同時(shí)工作。存在53個(gè)頻率，在變律轉(zhuǎn)調(diào)中保證了音高的準(zhǔn)確及和弦的協(xié)和。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是1.克服了以前各種可變律轉(zhuǎn)調(diào)電子鍵盤樂(lè)器用人工方法按轉(zhuǎn)調(diào)鍵/扭的麻煩，使其和原先的十二平均律樂(lè)器使用一樣方便。
2.解除了演奏者用手工操作轉(zhuǎn)調(diào)的精神負(fù)擔(dān)。
3.純律與五度相生律自控轉(zhuǎn)調(diào)率先在電子鍵盤樂(lè)器上的實(shí)現(xiàn)，將大大地提高電子琴在鍵盤樂(lè)器中的地位。
權(quán)利要求
1.一種可發(fā)出純律、五度相生律、十二平均律的三律電子鍵盤樂(lè)器，其特征是該樂(lè)器還具有純律、五度相生律的自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置，自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置分為二級(jí)a.第一級(jí)為一個(gè)自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置，它由譯碼器、鎖存器和專有程序組成，也可由單片機(jī)或單板機(jī)及專有程序組成；b.第二級(jí)為一個(gè)純律自控音程調(diào)節(jié)裝置，它由譯碼器、鎖存器和專有程序組成，也可由單片機(jī)或單板機(jī)、輸入電路和專用程序組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于電子樂(lè)器。它在可發(fā)出純律、五度相生律、十二平均律的三律電子鍵盤樂(lè)器的基礎(chǔ)上，增設(shè)了可對(duì)純律、五度相生律的自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置，該裝置分為二級(jí)，第一級(jí)為自然律自控轉(zhuǎn)調(diào)裝置。第二級(jí)為純律自控音程調(diào)節(jié)裝置。純律與五度相生律自控轉(zhuǎn)調(diào)率先在電子鍵盤樂(lè)器上的實(shí)現(xiàn)，克服了現(xiàn)有各種可變律轉(zhuǎn)調(diào)電子鍵盤樂(lè)器用人工方法按轉(zhuǎn)調(diào)鍵/鈕的麻煩，解除了演奏者用手工操作轉(zhuǎn)調(diào)的精神負(fù)擔(dān)，提高了電子琴在鍵盤樂(lè)器中的地位。
文檔編號(hào)G10H5/00GK1053961SQ9010072
公開(kāi)日1991年8月21日 申請(qǐng)日期1990年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1990年2月12日
發(fā)明者李武華 申請(qǐng)人:李武華