具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

图1是示出根据本发明实施例的电子乐器100的组成示意框图。

如图1所示，本发明的电子乐器100可以包括多个磁感应区110、音源存储器120、输出单元130和控制单元140。进一步，每个磁感应区配置成在受到触发时产生与其关联的第一磁感应信号。所述音源存储器配置用于存储与前述每个磁感应区对应的音源数据。所述输出单元配置用于输出与音源数据对应的声音信号。所述控制单元配置用于根据前述第一磁感应信号确定关联的磁感应区，以便从音源存储器获取与关联的磁感应区对应的音源数据，从而控制输出单元输出与音源数据对应的声音信号。

在一个实施例中，上述的对本发明的电子乐器的多个磁感应区进行触发可以包括接触式触发和/或非接触式触发，其中所述接触式触发可以包括对多个磁感应区的一个和/或多个执行击打和/或按压所引起的触发。具体地，根据应用场景的不同，所述多个磁感应区可以配置成多种不同乐器的接触式触发区。例如可以将磁感应区设置成电子琴的琴键按压区，还可以将磁感应区设置成木琴、颤音琴、马林巴琴、电子鼓和铜锣中的一种或多种电子乐器的敲击区，从而实现对多种不同电子乐器的磁感应区进行接触式触发。

另外，根据乐器种类或者演奏场景的不同，还可以将对磁感应区的触发设置成非接触式触发。例如可以通过触发件发射电磁信号，以便与磁感应区的第一磁感应信号进行交互，当触发件靠近磁感应区时(并不需要接触)，即可以触发该磁感应区，从而引起该磁感应区磁通的变化。与上述对多个磁感应区进行设置以便实现多种电子乐器相对应地，所述音源数据可以包括针对于多种乐器中每个的音源数据。在这种情况下，所述控制单元还配置用于：根据预期的至少一种乐器来配置所述磁感应区，以便在所述磁感应区触发时，输出与预期的乐器关联的声音信号。

图2是示出根据本发明实施例的电子乐器的面板200的结构示意图。

如图2所示，根据应用场景的不同，本发明的电子乐器可以设置为电子鼓，其可以包括多个磁感应区201。进一步地，可以根据演奏需求，将磁感应区设置成如图2所示的大鼓、军鼓、低通鼓和点镲等击打区，以便当鼓槌敲击上述磁感应区时发出大鼓、军鼓、低通鼓和点镲等相应的声音，从而实现电子鼓的演奏功能。

图3是示出根据本发明实施例的电子乐器的另一种面板300的结构示意图。可以理解的是，图3中所示的面板布局只是示意性地，在实际应用中，其可以根据所实现的乐器的不同而设置成不同数量的按键或者打击键，并且在其上标注相应的标识。

如图3所示，根据应用场景的不同，本发明的电子乐器通过布置琴键可以成为电子琴或者是木琴、颤音琴、马林巴琴等打击琴中的一种或多种。上述电子琴或者打击琴的面板可以包括多个琴键301，其中每个琴键可以对应一个磁感应区，并且所述磁感应区可以紧贴布置于所述琴键的下方。

进一步，根据演奏需求，所述多个琴键可以是由复合材料制成并且可以布置成两排，其中第一排可以设置为半音区，如图3所示的由音符编号#C、#D、#F、#G和#A…所组成的上排；而第二排可以设置为全音区，如图3所示的由音符编号C、D、E、F、G、A和B…所组成的下排。在演奏过程中，当手动按压或者利用琴槌敲击上述琴键时发出相应的琴声，从而实现电子琴、木琴、颤音琴或者马林巴琴其中一种的演奏功能。

进一步地，上述多个琴键可以由可弯曲电路板制成或者将多个磁感应区布置于可弯曲电路板302上，其中所述可弯曲电路板可以为一整块电路板或可以由多个子电路板拼接而成。优选地，所述可弯曲电路板例如可以是柔性电路板或者薄膜电路板，其具有配线密度高、重量轻、可靠性高以及弯折性能好等优点。特别地，当可弯曲电路板由多个子电路板拼接而成时，所述可弯曲电路板可以包括一个或多个键盘模块接口303，以实现与其他子电路板拼接或者与琴体进行连接。

在一些应用场景中，所述多个键盘模块可以采用机械式连接的方式，例如卡接或者插拔的方式，与其他子电路板拼接或者与琴体进行连接。基于上述设计，当本发明的电子乐器需要搬运时，可以将所述可弯曲电路板从所述琴体上拔出，并且折叠所述可弯曲电路板使其卷曲，从而减小了体积，方便运输和携带。

图4是示出根据本发明实施例的电子乐器400的结构示意图。

如图4所示，在一个实施例中，本发明的电子乐器可以包括琴键401、磁感应区402、触发件403、琴体404、主板405、控制单元406、音源存储器407和输出单元408。具体地，所述琴键的数量和布局可以根据电子乐器的类型进行配置，并且其可以由热塑性聚氨酯弹性体橡胶板(TPU)或者木板等材质制成，其中由TPU板制成的琴键具有强度高、韧性好、耐磨和耐老化等特性。

进一步地，图4中的网格阴影区为磁感应区，其可以布置于琴键的下部，并且每个磁感应区包括各自的第一磁感应电路，以便在磁感应区受到触发时产生关联的所述第一磁感应信号。在一个实施例中，所述第一磁感应电路可以包括由第一磁感应线圈组成的电路(在图4中以网格的形式表示磁感应线圈)。当第一磁感应线圈通电时，基于电磁感应原理，在磁感应区产生激励交变电磁场。进一步，当磁感应区被触发时，其交变磁场的磁通会产生变化，控制单元可以通过磁通量的变化计算获得磁感应区所在的位置，进而调取音源存储器中的音源数据，使得输出单元输出与音源数据对应的声音信号。

在一个实施例中，所述触发件可以包括第二磁感应电路，其用于产生第二磁感应信号，以便在触发件对磁感应区进行触发时，使受到触发的磁感应区产生前述的第一磁感应信号。进一步地，所述触发件可以包括由第二磁感应线圈组成的电路，其可以布置于图4所示的琴槌(即触发件403)圆头部。当第二磁感应线圈通电时，基于电磁感应原理，在第二磁感应线圈周围产生交变电磁场。当演奏乐器时，演奏者利用琴槌敲击琴键，进而使得第二磁感应线圈产生的电磁场触发相应琴键下的磁感应区，从而使得该磁感应区的交变磁场的磁通产生变化。进一步，控制单元可以通过磁通量的变化计算获得该磁感应区所在的位置，进而调取音源存储器中的音源数据，使得输出单元输出与音源数据对应的声音信号。

在另一个实施例中，所述触发件可以由金属材料制成，当其通过击打琴键而靠近磁感应区时，可以对磁感应区进行触发，从而使得受到触发的磁感应区产生变化的第一磁感应信号。具体地，在第一磁感应线圈中加载特定频率的电流，使得磁感应区提供激励交变电磁场并可以感应触发件的反馈。当触发件靠近磁感应区时，触发件从激励电磁场获得能量并将压感信号叠加到磁场变化中，从而触发磁感应区并改变磁感应区的磁通量。进一步，控制单元可以通过磁通量的变化计算获得该磁感应区所在的位置，进而调取音源存储器中的音源数据，使得输出单元输出与音源数据对应的声音信号。

在一个实施例中，本发明的电子乐器还可以包括琴体。所述琴体可以是一个空腔结构，其可以由金属或者复合材料制成，并且其表面可以布置有多个琴键，以便组成不同种类的电子乐器。进一步地，所述琴体可以包括腔体，其内可以容纳有主板和输出单元。在一个应用场景中，所述腔体还可以容纳有电源模块以及其他附属电路板件或模块。另外，在所述琴体的外表面还可以布置有控制面板和各种对外传输接口，以方便演奏者进行操控和演奏。

进一步，在所述主板上可以布置有控制单元和/或音源存储器以及其他电子元器件，其中所述音源存储器配置用于存储与琴键关联的音源数据。所述控制单元可以包括转换单元和处理单元，其中转换单元配置用于将来自磁感应区的第一磁感应信号转换成电信号；而所述处理单元配置用于根据所述电信号从音源存储器获取与磁感应区关联的音源数据，以便控制输出单元输出与所述音源数据对应的所述声音信号。在演奏过程中，首先，控制单元接收来自于所述多个磁感应区产生的磁通量的变化信号。接着，将该信号转换成电信号并根据该电信号从音源存储器获取与其关联的音源数据。最终，控制输出单元输出与音源数据对应的琴音信号。

在一个实施例中，上述的音源存储器可以配置用于存储与所述多个磁感应区关联的音源数据。在一个应用场景中，所述音源数据例如可以包括与至少一种电子乐器的音色和/或声效相关的数据。根据本发明的方案，所述至少一种电子乐器可以包括但不限于木琴、颤音琴、马林巴琴、电子琴、电子鼓和铜锣等多种乐器中的一种或多种。进一步，本发明的电子乐器可以根据音源数据的不同和磁感应区数量的不同设置而呈现出与现有的多种电子乐器相同的演奏效果。

在一个实施例中，上述的输出单元可以配置用于输出与所述音源数据对应的琴音信号。在一个应用场景中，所述输出单元可以是包括功率放大器的扬声器，以便将所述琴音信号经过放大并通过声音的形式进行播放。

图5是示出根据本发明实施例的电子乐器500的组成原理框图。可以理解的是，图5所示的电子乐器500是图1所示的电子乐器100的一种示例性实施方式，其包括更多的实施细节。因此，上文中关于电子乐器100的描述同样也适用于电子乐器500的方案，并且相同的内容不再赘述。

如图5所示，本发明的电子乐器500可以包括磁感应区501、A/D转换模块502、滤波模块503、主控单元504、IC音源存储器505、数据存储器506、功率放大器507、扬声器508、蓝牙模块509、光纤模块510和MIDI接口511。

在一个实施例中，所述A/D转换模块可以包括A/D转换芯片及其附属电路，其配置用于将所述磁感应区输出的模拟电信号转换为数字电信号并且向控制单元输入。具体来说，A/D转换的作用是将时间和幅值连续的模拟信号转换为时间和幅值均离散的数字信号。通常A/D转换需要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，前述过程中的某些过程可以合并进行，例如量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

在一个实施例中，所述滤波模块可以包括滤波器及其附属电路，其配置用于对数字电信号进行滤波，并且将滤波后的数字电信号发送到主控单元。在演奏电子乐器的过程中，由于电子元器件的电气特性，在电路中可能会产生低频或高频的干扰信号，这些干扰信号可能会影响与敲击琴键有关的有用信号的接收。因此，可以将A/D转换模块输出的数字电信号经过例如由电阻和电容组成的滤波器进行处理，以便对其中的干扰信号进行滤除，确保有用信号的正常接收。

在一个实施例中，本发明的存储器可以包括IC音源存储器和数据存储器。其中所述IC音源存储器配置用于存储与多个磁感应区关联的音源数据，所述音源数据包括但不限于与木琴、颤音琴、马林巴琴、电子琴、电子鼓和铜锣中的一种或多种琴的音色和/或声效相关的数据。下面结合图6简要描述IC音源存储器的内部结构。

图6是示出根据本发明实施例的IC音源存储器600的内部结构示意图。如图6所示，所述IC音源存储器存储有音源数据[0]～音源数据[n]的波形数据，其中音源数据[0]是最低音的波形数据，音源数据[n]是最高音的波形数据，其中n值的大小取决于琴键数量的多少。在以相同波长数的量存储音源数据时，由于低音的波长更长，因此相比于与较高的音符编号对应的音源数据，与较低的音符编号对应的音源数据的数据更长，因此其在IC音源存储器中占用的存储空间更大。在一个实施例中，所述音源数据与图4所示的琴键一一对应，例如音源数据[0]可以对应于图4中所示的琴键的音符编号C，音源数据[1]可以对应于例如图4中所示的琴键的音符编号D等。

在一个实施例中，所述数据存储可以配置用于存储与控制电子乐器相关模块和单元的运行相关的程序和数据，还可以用于存储与演奏相关的其他音乐数据。所述数据存储器件与主控单元可以通过总线连接，其可以包括多组音源存储器，每一组音源存储器与主控单元可以通过总线连接。

在一个实施例中，本发明的主控单元可以包括微控制单元(“MCU”)和处理单元，其中所述MCU用于接收并处理所述多个磁感应区发送来的信号，以便将磁通变化信号转换成电信号，从而区分和定位所述磁感应区。所述处理单元例如可以采用数字信号处理器(“DSP”)来实现。DSP是适合于进行数字信号处理运算的微处理器，其主要应用是实时快速地实现各种数字信号处理算法。对于本发明来说，采用DSP作为处理单元，可以实时快速地处理音频信号。具体地，首先，DSP接收来自于所述磁感应区输出并经过A/D转换、滤波和MCU处理之后的数字电信号。接着，DSP从IC音源存储器中获取与该数字电信号关联的音源数据。最终，DSP将音源数据发送给输出单元以便输出与音源数据相对应的声音信号。

在一个实施例中，所述功率放大器可以由三部分组成：前置放大电路、驱动放大电路以及末级功率放大电路。所述前置放大电路配置用于阻抗匹配，其具有输入阻抗高和输出阻抗低的优点，因此可以以尽量小的数据损失来接收并发送所述音源数据的电流信号。所述驱动放大电路配置用于将前置放大电路送来的电流信号进一步放大成中等功率的信号，以便驱动末级功率放大电路正常工作。所述末级功率放大电路在功率放大器中起到关键作用，其技术指标决定了整个功率放大器的技术指标，所述末级功率放大电路配置用于将驱动放大电路送来的电流信号放大成大功率信号，以便带动扬声器进行声音的播放。

在一个实施例中，所述扬声器可以包括磁铁、框架、定心支片、振模折环锥型纸盆等部件。替代地，所述扬声器还可以包括上述的功率放大器。扬声器俗称“喇叭”，其是一种把电信号转变为声音信号的换能器件。具体地，音频电能信号通过电磁、压电或静电效应，引起扬声器的纸盆或膜片产生振动并与周围的空气产生共振(共鸣)而发出声音。可选地，所述扬声器还可以布置于本发明的电子乐器的外部，其可以通过蓝牙等无线通信技术与本发明的电子乐器进行无线连接。

在一个实施例中，本发明的电子乐器还可以包括传输接口。其配置用于使得所述电子乐器与外部设备交互，以提供所述电子乐器的扩展功能，其中所述传输接口包括有线传输接口和/或无线传输接口，以便提供与所述外部设备的有线和/或无线连接。作为一个具体的实施式，所述有线传输接口根据需要例如可以是音乐设备数字接口(“MusicalInstrument Digital Interface，简称MIDI”)、通用I/O(“General-purpose input/output，简称GPIO”)接口、高速串行计算机扩展总线(“Peripheral ComponentInterconnect Express，简称PCIE”)接口、串行外设接口(“Serial PeripheralInterface，简称SPI”)和光纤接口等接口的一个或者多个。

进一步，所述有线传输接口可以与主控单元电连接，进而实现所述乐器与外部设备(例如服务器、计算机或者其他乐器)之间的数据传输。在一个实施例中，所述有线传输接口例如可以为标准PCIE接口。待处理的数据由主控单元通过标准PCIE接口传递至计算机，进而实现通过计算机对本发明的电子乐器输出的音频信号进行控制和编辑等操作。

在另一个实施例中，所述有线传输接口还可以是MIDI接口。其中MIDI是一种数字音乐的标准，其为电子乐器等演奏装置定义各种音符或弹奏码，并且容许电子乐器、电脑或其它的演奏设备彼此连接、调节和同步，以便实现各乐器之间实时交换演奏资料。在一个实施例中，所述MIDI接口配置用于本发明的电子乐器与具有MIDI接口的乐器之间进行数据通信，进而实现多种乐器之间的联合演奏。

在又一个实施例中，所述有线传输接口还可以是包括光模块的光纤接口，其配置用于本发明的乐器与外部设备之间的数据传输。具体地，光模块可以包括光发射模块和光接收模块。在一个应用场景中，一方面，本发明的乐器的主控单元发送来的数据的电信号经过光发射模块内部的驱动芯片处理，从而驱动半导体激光器(LD)或发光二极管(LED)发射出相应速率的调制光信号，并且将该光信号耦合进光纤中，以便通过光纤传输给外部设备。另一方面，外部设备发送来的数据的光信号经过光接收模块内部的光探测二极管及放大器处理，从而输出相应码率的电信号，并且将该电信号传送给主控单元。本发明的乐器与外部设备之间通过光信号进行数据传输，不但能有效克服电信号传输的衰减大的缺点，而且数据传输速度更快、抗干扰能力更强，从而提高了本发明电子乐器的性能。

在另一个实施例中，所述无线传输接口根据需要例如可以是蓝牙接口、红外接口和WIFI接口等接口中的一个或者多个。所述无线传输接口通过无线的方式与主控单元连接，进而实现本发明的电子乐器与外部设备(例如服务器、计算机或者其他乐器)之间的数据传输。在一个实施例中，所述无线传输接口例如可以是包括蓝牙模块的蓝牙接口，所述蓝牙接口可以用于连接本发明的乐器与外置扬声器，其中在本发明的电子乐器与扬声器内均可以设置有蓝牙模块，以便可以根据现场演奏的需要，方便灵活地摆放外置扬声器的位置。

在一个实施例中，本发明的电子乐器还可以包括控制面板，所述控制面板通过线位接口与主控单元连接，并且配置用于对电子乐器进行功能设置。在一个实施例中，所述控制面板例如可以包括显示屏幕、不同种乐器的切换按键、音量按键等功能模块。所述显示屏幕配置用于显示当前电子乐器的演奏状态。所述不同种乐器的切换按键可以用于选择木琴、马林巴琴、颤音琴、电子琴、电子鼓或铜锣等不同种类乐器的演奏模式。所述音量按键与功率放大器连接，以便配置用于控制所述乐器输出声音的大小。

在一个实施例中，本发明的电子乐器还可以包括电源模块，所述电源模块可以通过多种方式实现对电子乐器进行供电。例如可以但不限于通过外接市电并且电源模块内部设置变压单元的方式对本发明的电子乐器进行供电；还可以通过设置电源适配器对所述电子乐器进行供电。另外，还可以通过在琴体上设置电池盒，并且通过干电池对本发明的电子乐器进行供电。

下面以马林巴琴为例并结合附图1～6对本发明的电子乐器的工作原理进行详细地描述。

当演奏者需要利用本发明的电子乐器作为马林巴琴使用时，首先，可以在桌面上打开并平铺可弯曲电路板。接着，将多块可弯曲电路板与琴体进行拼装，以便组成61键的马林巴琴。在硬件连接完成后，演奏者需要在控制面板上通过按键的方式将本发明的电子乐器设置为马林巴琴。

演奏开始，演奏者利用琴槌敲击琴键，例如敲击音符编号C所代表的琴键。由于琴槌上产生的第二磁感应信号触发位于琴键下面的磁感应区，使得磁感应区产生的第一磁感应信号的强度发生改变。进一步，磁感应区信号强度的改变导致第一磁感应线圈中电流的变化，控制单元接收到这种电流的变化，并对其进行处理，以便对磁感应区进行区分和定位。

接着，A/D转换模块接收到磁感应区发送来的模拟电信号，在经过取样、量化和编码等一系列处理之后，将所述模拟电信号转变为数字电信号。然后，该数字电信号经过滤波模块处理，以便对其中的高频和低频干扰信号进行有效地滤除。之后，控制单元在IC音源存储器中进行查表以便获取与音源编号C的琴键相关联的音源数据[0]，并且将该音源数据[0]向功率放大器输出。

随后，功率放大器将其所接收到的音源数据[0]信号经过前置放大电路、驱动放大电路以及末级功率放大电路分别依次处理，最终将音源数据[0]的信号进行放大。经过放大之后的音源数据[0]的信号可以通过有线或无线的方式传送给扬声器进行播放，最终收听者便收听到敲击音源编号C的琴键所发出的声音。特别地，如果演奏者需要将本发明的电子乐器连接电脑或其他的电子乐器，从而通过APP软件进行音乐学习或者联合演奏时，则可以通过蓝牙模块或者MIDI接口与上述设备进行连接。

应当理解，本发明的权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本发明。如在本发明说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本发明说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

虽然本发明的实施方式如上，但所述内容只是为便于理解本发明而采用的实施例，并非用以限定本发明的范围和应用场景。任何本发明所述技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。