钢琴自动演奏测试装置及方法与流程

本发明涉及测试技术领域，具体而言，涉及一种钢琴自动演奏测试装置及方法。

背景技术：

钢琴具有音域宽广，音量变化幅度巨大的特点，是理想的多声乐器。现有技术中，能够进行自动演奏的钢琴在进行设计或生产过程中，存在多种原因可能导致系统运行不稳定，进而导致钢琴进行自动演奏时出错的情况。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钢琴自动演奏测试装置，通过设置音符信号获取装置、第一控制器、第二控制器、存储器以及人机交互装置可实现对钢琴进行自动演奏准确性和可靠性的测试。

有鉴于此，本发明的另一目的在于提供一种钢琴自动演奏测试方法，通过设置音符信号获取装置、第一控制器、第二控制器、存储器以及人机交互装置可实现对钢琴进行自动演奏准确性和可靠性的测试。

本发明提供的一种钢琴自动演奏测试装置，应用于包括钢琴自动演奏装置和多个钢琴按键的钢琴，所述钢琴自动演奏测试装置包括：音符信号获取装置、第一控制器、第二控制器、存储器以及人机交互装置，所述第一控制器与所述音符信号获取装置连接，所述第二控制器与所述第一控制器、存储器、人机交互装置和钢琴自动演奏装置分别连接。

所述人机交互装置接收输入信号并发送至所述第二控制器，所述第二控制器根据所述输入信号从所述存储器中获取与该输入信号对应的琴谱信息并发送至所述第一控制器，所述琴谱信息包括多个按顺序排列的音符信息，所述第二控制器控制所述钢琴自动演奏装置根据所述多个按顺序排列的音符信息使对应的钢琴按键发出演奏音符。

在控制所述钢琴自动演奏装置进行琴谱自动演奏时，所述音符信号获取装置获取所述演奏音符得到演奏信息并发送至所述第一控制器，所述第一控制器将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配，当匹配不一致时，将该演奏信息发送至所述人机交互装置。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述音符信息包括音符频率及音符时长，所述演奏信息包括演奏频率和演奏时长，所述第一控制器将所述音符频率和与该音符频率对应的演奏频率进行匹配，将音符时长和与该音符时长对应的演奏时长进行匹配，当所述音符频率和该演奏频率匹配不一致和/或所述音符时长与该演奏时长匹配不一致时，将演奏信息及演奏信息对应的音符信息发送至所述人机交互装置，所述演奏信息包括钢琴按键信息。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述音符信号获取装置包括话筒，所述话筒与所述第一控制器连接，所述话筒接收钢琴自动演奏时的钢琴按键的演奏音转化为演奏信息并发送至所述第一控制器。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述音符信号获取装置还包括信号整形电路，所述话筒通过所述信号整形电路与所述第一控制器连接，所述话筒接收钢琴自动演奏时的琴键演奏音并转化为电信号后发送至所述信号整形电路，所述信号整形电路对所述电信号进行处理得到演奏信息并发送至所述第一控制器。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述人机交互装置包括矩阵键盘和显示器，所述矩阵键盘和显示器分别与所述第二控制器连接。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述第一控制器为数字信号处理器，所述第二控制器为单片机，所述数字信号处理器与所述单片机连接。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述钢琴自动演奏装置包括驱动电路以及琴键控制装置，所述第二控制器与所述驱动电路连接，所述驱动电路与所述琴键控制装置连接，所述琴键控制装置包括多个电磁器件以及多个磁片，所述驱动电路与各所述电磁器件连接，所述电磁器件与所述磁片一一对应，所述磁片设置于所述钢琴按键靠近所述钢琴的键盘架的一侧，所述电磁器件设置于所述钢琴的键盘架与所述钢琴按键的对应位置处。

所述第二控制器根据所述琴谱信息通过所述驱动电路控制各所述电磁器件的通断电，各所述电磁器件通电时，吸附所述钢琴按键对应位置处的磁片，使设置该磁片的钢琴按键发出演奏音符。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试装置中，所述磁片为低碳钢片，所述电磁器件为吸盘式电磁铁，所述吸盘式电磁铁的长度与所述低碳钢片的长度相同。

本发明还一种钢琴自动演奏测试方法，应用于上述的钢琴自动演奏测试装置，所述钢琴自动测试演奏方法包括：

在钢琴自动演奏测试装置初始化完成后，人机交互装置接收输入信号并发送至第二控制器；

所述第二控制器根据所述输入信号从存储器中获取与该输入信号对应的琴谱信息后发送至第一控制器，所述琴谱信息包括多个按顺序排列的音符信息；

所述第二控制器控制钢琴自动演奏装置根据所述多个按顺序排列的音符信息使对应的钢琴按键发出演奏音符；

音符信号获取装置获取所述演奏音符得到演奏信息并发送至所述第一控制器；

所述第一控制器将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配，当匹配不一致时，将该演奏信息发送至所述人机交互装置。

可选的，在上述钢琴自动演奏测试方法中，所述第一控制器将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配的步骤包括：

对所述演奏信息进行模数转化并进行定时采样得到采样频率；

对所述采样频率进行快速傅里叶变换得到初始频率；

对所述初始频率进行选带傅里叶变换得到演奏频率；

所述音符信息包括音符频率和音符时长，所述演奏信息包括演奏时长，所述第一控制器将所述音符频率和与该音符频率对应的演奏频率进行匹配，将音符时长和与该音符时长对应的演奏时长进行匹配。

本发明提供的一种钢琴自动演奏测试装置及方法，通过设置音符信号获取装置、第一控制器、第二控制器、存储器以及人机交互装置，第一控制器与音符信号获取装置连接，第二控制器与第一控制器、存储器、人机交互装置和钢琴自动演奏装置分别连接，可实现对钢琴进行自动演奏准确性和可靠性的测试。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的部分实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的一种钢琴自动演奏测试装置的结构框图。

图2为本发明实施例提供的一种琴键控制装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种钢琴自动演奏测试装置的另一结构框图。

图4为本发明实施例提供的一种钢琴自动演奏测试方法的流程图。

图5为图4中步骤S50的子步骤示意图。

图标：100-钢琴自动演奏测试装置；110-音符信号获取装置；112-话筒；114-整形电路；120-第一控制器；130-第二控制器；140-存储器；150-人机交互装置；200-钢琴自动演奏装置；220-驱动电路；240-琴键控制装置；242-电磁器件；244-磁片；300-钢琴按键；400-键盘架。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明实施例提供一种钢琴自动演奏测试装置100的结构框图，所述钢琴自动演奏测试装置100包括：音符信号获取装置110、第一控制器120、第二控制器130、存储器140以及人机交互装置150，所述第一控制器120与所述音符信号获取装置110连接，所述第二控制器130与所述第一控制器120、存储器140、人机交互装置150和钢琴自动演奏装置200分别连接。

请结合图2，所述人机交互装置150接收输入信号并发送至所述第二控制器130，所述第二控制器130根据所述输入信号从所述存储器140中获取与该输入信号对应的琴谱信息并发送至所述第一控制器120，所述琴谱信息包括多个按顺序排列的音符信息，所述第二控制器130控制所述钢琴自动演奏装置200根据所述多个按顺序排列的音符信息使对应的钢琴按键300发出演奏音符。

在控制所述钢琴自动演奏装置200进行琴谱自动演奏时，所述音符信号获取装置110获取所述演奏音符得到演奏信息并发送至所述第一控制器120，所述第一控制器120将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配，当匹配不一致时，将该演奏信息发送至所述人机交互装置150。

通过上述设置即可实现对钢琴进行自动演奏准确性和可靠性的测试，并起到提示作用。

请结合图3，所述人机交互装置150接收到的输入信息可以是用户输入的钢琴曲名称。所述人机交互装置150可以是但不限于液晶触摸屏或包括显示器和按键键盘，只要能够通过所述人机交互装置150向所述第二控制器130输入信息并能够显示信息即可。在本实施例，所述人机交互装置150包括显示器和按键键盘。可选的，所述按键键盘为矩阵键盘。

可选的，所述钢琴自动演奏装置200包括驱动电路220以及琴键控制装置240，所述第二控制器130与所述驱动电路220连接，所述驱动电路220与所述琴键控制装置240连接，所述琴键控制装置240包括多个电磁器件242以及多个磁片244，所述驱动电路220与各所述电磁器件242连接，所述电磁器件242与所述磁片244一一对应，所述磁片244设置于所述钢琴按键300靠近所述钢琴的键盘架400的一侧，所述电磁器件242设置于所述钢琴的键盘架400与所述钢琴按键300的对应位置处。

所述第二控制器130根据所述琴谱信息通过所述驱动电路220控制各所述电磁器件242的通断电，各所述电磁器件242通电时，吸附所述钢琴按键300对应位置处的磁片244，使设置该磁片244的钢琴按键300发出演奏音符。

所述电磁器件242可以是电磁铁，具体的，所述电磁铁为吸盘式电磁铁。通过所述驱动电路220向所述电磁铁加载12V或24V的驱动电压，所述电磁器件242在通电情况下产生吸力以吸附该电磁器件242对应的磁片244。所述磁片244可以是低碳钢片，所述磁片244的长度与所述电磁器件242的长度可以是相同的也可以是不同的。在本实施例中所述磁片244的长度与所述电磁器件242的长度相同。

所述第一控制器120和第二控制器130为一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等。还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器，也可以是任何常规的处理器等。在本实施例中，所述第一控制器120数字信号处理器，所述第二控制器130为单片机。

可选的，所述第一控制器120连接有外部扩展的数据存储器和程序存储器，用于存储测试程序和测试过程中产生的数据。所述第二控制器130具有通信接口和多个输入输出接口，能够与上位机实现通信并控制钢琴自动演奏装置200实现钢琴自动演奏。

所述存储器140可以是但不限于随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。在本实施例中，所述存储器140用于存储程序和多种琴谱信息。所述存储器140为存储卡，所述存储卡与所述控制器可拆卸连接，具体的，所述控制器与卡槽连接，所述存储卡可拆卸地设置于所述卡槽内。

其中所述音符信号获取装置110可以包括但不限于话筒或拾音器，只要能够获取钢琴的演奏音符即可。在本实施例中，所述音符信号获取装置110包括话筒112，所述话筒112与所述第一控制器120连接，所述话筒112接收钢琴自动演奏时的钢琴按键300的演奏音转化为演奏信息并发送至所述第一控制器120。

可选的，所述音符信号获取装置110还包括信号整形电路114，所述话筒112通过所述信号整形电路114与所述第一控制器120连接，所述话筒112接收钢琴自动演奏时的琴键演奏音，并转化为电信号后发送至所述信号整形电路114，所述信号整形电路114对所述电信号进行处理得到演奏信息并发送至所述第一控制器120。所述信号整形电路114用于对电信号进行初级放大、滤波、主放大和限幅并发送至第一控制器120。

可选的，所述音符信息包括音符频率及音符时长，所述演奏信息包括演奏频率和演奏时长，所述第一控制器120将所述音符频率和与该音符频率对应的演奏频率进行匹配，将音符时长和与该音符时长对应的演奏时长进行匹配，当所述音符频率和该演奏频率匹配不一致和/或所述音符时长与该演奏时长匹配不一致时，将演奏信息及演奏信息对应的音符信息发送至所述人机交互装置150，当匹配一致时，不做任何处理。所述演奏信息包括钢琴按键信息。通过上述设置使得所述钢琴自动演奏测试装置100的测试效果更佳，进而保障钢琴实现自动演奏的效果更佳。

在上述基础上，本发明还提供一种钢琴自动演奏测试方法，所述钢琴自动演奏测试方法基于所述钢琴自动演奏装置200实现。所述钢琴自动演奏方法包括：

步骤S10：人机交互装置150接收输入信号并发送至第二控制器130。

其中，上述步骤是在钢琴自动演奏测试装置100及钢琴自动演奏装置200初始化完成后进行的，所述输入信号可以是钢琴曲名称。

步骤S20：所述第二控制器130根据所述输入信号从存储器140中获取与该输入信号对应的琴谱信息后发送至第一控制器120。

可选的，所述琴谱信息为五线谱信息，所述琴谱信息包括多个按顺序排列的音符信息。

步骤S30：所述第二控制器130控制钢琴自动演奏装置200根据所述多个按顺序排列的音符信息使对应的钢琴按键300发出演奏音符。

步骤S40：音符信号获取装置110获取所述演奏音符得到演奏信息并发送至所述第一控制器120。

所述音符信号获取装置110包括话筒112和整形电路114，所述话筒112用于获取钢琴的演奏声音并通过整形电路114得到演奏信息。

步骤S50：所述第一控制器120将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配，当匹配不一致时，将该演奏信息发送至所述人机交互装置150。

可选的，所述第一控制器120将音符信息和与该琴谱信息对应的演奏信息进行匹配的步骤包括：

子步骤S51：对所述演奏信息进行模数转化并进行定时采样得到采样频率。

其中，定时采样的时间可以是任意的，根据实际情况进行选取即可。

子步骤S52：对所述采样频率进行快速傅里叶变换得到初始频率。

子步骤S53：对所述初始频率进行选带傅里叶变换得到演奏频率。

所述音符信息包括音符频率和音符时长，所述演奏信息包括演奏时长。

子步骤S54：所述第一控制器120将所述音符频率和与该音符频率对应的演奏频率进行匹配，将音符时长和与该音符时长对应的演奏时长进行匹配。

当所述音符频率和该演奏频率匹配不一致和/或所述音符时长与该演奏时长匹配不一致时，将演奏信息及演奏信息对应的音符信息发送至所述人机交互装置150。可选的，所述演奏信息包括钢琴按键300信息。

综上，本发明实施例提供的一种钢琴自动演奏测试装置及方法，应用于包括钢琴自动演奏装置200和多个钢琴按键300的钢琴。钢琴自动演奏测试装置100通过设置音符信号获取装置110、第一控制器120、第二控制器130、存储器140以及人机交互装置150可实现对钢琴进行自动演奏准确性和可靠性的测试。进一步的，将所述音符信号获取装置110设置为话筒112和信号整形电路114有效提高钢琴自动演奏测试的准确性，从而保障钢琴自动弹奏的准确性。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法、装置，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的实施例的装置、方法和处理器程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。

所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该处理器软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台处理器设备(可以是个人处理器，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。