专利名称：全控音电子钢琴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种全控音电子钢琴，是对全音电子钢琴控音功能的进一步完善。
在本发明之前，全音电子钢琴于87年12月20日申请了专利，申请号86210454，这项专利提出了电子钢琴的全新逻辑体制和全新的键盘控制系统，使该琴在弹奏中具有了类似钢琴的手感，即琴键的重力感和初步的重弹重响、轻弹轻响的控音感。但是，由于用分立元件对控音的实现不可能过细，所以控音效果不够理想，对于电子钢琴除音色上应更逼近钢琴外，更重要的是琴键的手感力度和轻重音控音功能的实现。目前，日本CASiO《CPS-2000》型(76键)及国内多数厂家生产的“电子钢琴”，严格地说都不能称为电子钢琴。因为它们既无机械钢琴的手感，又无轻重控音功能。
本发明的目的是从国内集成电路技术的实际和电子钢琴的发展现状出发，提出一种线路简单、集成化和数字化程度高的随机键盘控制系统，实现弹奏中琴键的重力感和控音感都同机械钢琴一致，即随弹奏力度大小变化完全同步的轻重音效果、短弹长响、长弹长响，在脚踏余音控制下则短弹长响的名符其实的全控音电子钢琴。
本发明的技术方案是
图1给出了整机电路系统的逻辑框图。主振荡器的信号经过全数字音律产生系统处理后，在音色控制系统的控制下先进入数字音色频谱合成系统进行特定音色的频谱合成，然后进入随机键盘电路系统。随机键盘电路系统包括信号调制器、包络形成器、包络信号修正产生器、音形选择器、音头控制器、琴键控制器、模糊量检测器、声强检测器、声强储存器、声强控制器、整机信号发生器等组成。图2给出了随机键盘电路系统的逻辑框图。其工作原理是音阶信号持续地由G点加入，A、B、C为簧片开关。当弹奏时，键的动作使C由A向B移动，这个过程的△T时间科学地反映了重弹轻弹程度。这△T量由琴键控制器收集，输出琴键控制信号，送至模糊量检测器进行模数转换，然后送至声强检测器确定相应的声强级，再经声强储存器、声强控制器实现对输入音阶的声强控制。同时琴键控制信号还送至整机控制信号发生器发出信号控制整机各有关部分工作，另送至余音控制器产生余音效果。弹奏琴键C除上述控制声强大小外，将通过音头控制器、包络形成器、包络修正器、音形选择器形成所需钢琴或风琴音形，再经信号调制器去控制由G点送来的音阶，从而获得完整、逼真的钢琴或风琴音形。
下面结合附图3进一步描述随机键盘电路系统的工作原理和实施例图3给出了随机键盘电路的详细逻辑框图和电原理图。
(1)琴键控制器由琴键系统上的簧片开关动簧C、定簧A、B和R-S触发器等组成。当C由A至B的过程中将使与门y3打开。C到达B时，R-S翻转关闭y3，这样以C由A至B过程的△T为输入量得到了反应琴键轻重弹的模拟量由琴键控制器输出送至模糊量检测器。R-S翻转时还通过反相器F5输出整机控制信号，同时，通过y1控制音头控制器。
(2)模糊量检测器由反相器F4、D触发器T4-T7组成的计数器组成。它将琴键控制器送来的模拟量检测出来经计数器转换成数字量。
(3)声强检测器由y6、y13、T8～T16组成的移相寄存器等组成，它将模糊量检测器送来的数字信号由对应的移位级检测判断出声强等级。
(4)声强存贮器由S1～S8组成的锁存门系统将声强检测器送来的信号存在对应的锁存门中，从而控制对应的声强控制器。
(5)声强控制器由TG1～TG8组成的模拟门衰减器系列、TG11、H7、H8、y9等组成。它将受到声强存储器控制，由对应的衰减级输出信号。
(6)音形控制由D1、D2组成钢琴音形调制门，TG10、R3、R4、C1组成弹奏包络形成器，D4、R5组成包络修正器，y1、F1、T1-T3组成的计数器、y2、F3构成音头控制器。y10、F18、H1、F6组成音形选择器。余音控制由F2、H2、F7、D3组成。
本发明的优点是1.本琴的手感(重力感和控音感)同机械钢琴一致，每键除具有机机械钢琴的五种功能外，还具备电子风琴的持续发音功能。
2.本琴随机键盘电路系统采用了模糊数字随机技术，设计巧妙合理，使音阶控制、包络控制、轻重音控制、余音控制等有机地综合为一体，形成一种专用随机键盘电路系统，可与日本、意大利动态键盘技术媲美，易于集成化，使多功能全控音高级电子钢琴国产化成为现实。
3.本琴电路简单可靠集成化、数字化程度高，为批量生产的质量可靠性、一致性提供了保证。
下面进一步说明整机实施例。
主振荡器采用石英晶体振荡器和科尔匹兹LC振荡器、RC移相振荡器、晶体管延迟门和调节电路组成。全数字音律产生系统采用集成电路BH200系列一套(北京半导体三厂生产)。数字音色频谱合成系统采用若干组无源网络构成。音色控制系统用开关系统和二极管选通门构成。随机键盘电路系统前面已详述(已由北京半导体三厂集成化)。
权利要求
1.一种全控音电子钢琴，由外壳、电路系统、琴键键盘等构成，整机的逻辑体制是将乐音基频信号先进行数字音色频谱合成，而后进入键盘电路系统，再通过音色滤波器，直至音响系统，琴键为杠杆式，其特征是键盘电路系统采用随机键盘电路系统，它包括信号调制器、包络形成器、包络信号修正产生器、音形选择器、音头控制器、琴键控制器、模糊量检测器、声强检测器、声强储存器、声强控制器、整机信号发生器组成。
2.根据权利要求1所述的全控音电子钢琴，其特征是模糊量检测器是以反映琴键弹奏轻重程度的动簧C由A至B的时间△T为输入量，经计数器实现模数转换。
3.根据权利要求1或2所述的全控音电子钢琴，其特征是声强检测器是由移位寄存器实现的，声强存储器是由锁存门实现的，声强控制器是由模拟门衰减器系列实现的。
全文摘要
本发明属于全控音电子钢琴，主要解决电子钢琴控音效果不够理想，实现弹奏中的重力感和控音感都同机械钢琴一致。本发明在技术方案上，主振荡器的信号经过全数字音律产生系统处理后，在音色控制系统的控制下，先进入数字音色频谱合成系统进行特定音色的频谱合成，然后进入随机键盘电路系统。由于随机键盘电路系统采用了模糊数字随机技术，使音阶控制、包络控制、轻重音控制、余音控制等有机形成一体。
文档编号G10H5/00GK1031146SQ8710548
公开日1989年2月15日 申请日期1987年8月6日 优先权日1987年8月6日
发明者李先敏, 吴道爱, 姚辉 申请人:李先敏, 吴道爱, 姚辉