基于电容值测量距离的装置、方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电子乐器领域，特别是涉及一种基于电容值测量距离的装置、方法及 其应用。
【背景技术】
[0002] 随着人民文化生活的不断丰富，人们对音乐的要求也越来越高，相对地，对于乐器 的要求也越来越高，其中不乏一些专业的音乐人士不惜重金求购高质量的乐器，在电子乐 器逐步取代传统乐器的今天，人们对于电子乐器的质量和表现力的要求也越来越高。
[0003] 电子乐器所指的是乐手通过特定手段触发电子信号，使其利用电子合成技术或是 采样技术来通过电声设备发出声音的乐器，如电子琴、电钢琴、电子合成器、电子鼓等。
[0004] 目前大多电子乐器通过演奏工具与电子乐器接触产生的振动判断演奏的力度，以 此来控制声音特征，但是仅仅通过振动的频率和幅度作为控制声音特征的依据，这种形式 本身比较单一，输出的乐音表现力也不够。如何提供各种不同的控制声音特征的依据，或对 各依据进行结合以丰富电子乐器的表现力，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
[0005] 为此本发明提供了一种新的控制声音特征的依据，通过对演奏工具与电子乐器之 间的距离来判断乐手所表现的力度和情绪，以此控制声音特征，进而使听众从声音中感受 乐手所要的心情；同时也可以通过多种依据的结合，进一步丰富电子乐器的表现力。
【发明内容】
[0006] 鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于电容值测量距离 的装置、方法及其应用，用于通过测量演奏工具与电子乐器的距离来调整声音特征。
[0007] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于电容值测量距离的装置， 所述基于电容值测量距离的装置至少包括：
[0008] 金属板，与演奏工具形成电容；
[0009] 电容测量模块，连接于所述金属板，用于对所述演奏工具与所述金属板形成的电 容进行测量；
[0010] 距离数据转换模块，连接于所述电容测量模块，用于根据所述电容测量模块测量 到的电容值来判断所述演奏工具与所述金属板之间的距离。
[0011] 优选地，所述电容测量模块通过片上系统来实现。
[0012] 优选地，所述距离数据转换模块通过微处理器实现。
[0013] 优选地，所述电容测量模块与所述距离数据转换模块之间通过数字串行或并行总 线连接。
[0014] 优选地，所述演奏工具包括人手或面积为70cm2~120cm 2的导体。
[0015] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种电子乐器，所述电子乐器采用 上述基于电容值测量距离的装置，以及音频控制器；所述基于电容值测量距离的装置对演 奏工具与电子乐器之间的距离进行测量并输出距离数值；所述音频控制器根据检测到的距 离数值来调节声音特征。
[0016] 优选地，所述声音特征包括音量、高频分量或低频分量。
[0017] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于电容值测量距离的方法， 所述基于电容值测量距离的方法至少包括：
[0018] 实时获取演奏工具与金属板形成的电容值，根据获取的电容值输出相应的距离数 值；
[0019] 当前电容值大于最大阈值时，判定所述演奏工具与所述金属板直接接触，不存在 距离；
[0020] 当前电容值小于最小阈值时，判定所述演奏工具与所述金属板之间的距离较远， 超出设定测量范围；
[0021] 当前电容值介于所述最大阈值和所述最小阈值之间时，判定所述演奏工具与所述 金属板之间的距离在设定测量范围内，且电容值越大，距离数值越小。
[0022] 优选地，当前电容值大于最大阈值时，输出的距离数值为0 ;
[0023] 当前电容值小于最小阈值时，输出的距离数值为η ;
[0024] 当前电容值介于所述最大阈值和所述最小阈值之间时，输出的距离数值为：
[0025]
[0026] 其中，C为当前电容值，Cmax为所述最大阈值，Cmin为所述最小阈值。
[0027] 更优选地，电容值通过滤波算法去噪后获得。
[0028] 更优选地，所述最大阈值不大于所述演奏工具与所述金属板直接接触时的电容 值。
[0029] 更优选地，所述最小阈值不小于所述演奏工具慢慢接近所述金属板时刚好能感应 到的电容值。
[0030] 如上所述，本发明的基于电容值测量距离的装置、方法及其应用，具有以下有益效 果：
[0031] 本发明的基于电容值测量距离的装置、方法及其应用基于电容值测量演奏工具与 电子乐器的距离，并将检测到的距离数据用于电子乐器中的音频控制器，通过感应空中动 作（操作演奏工具发生的距离变化），以实现电子乐器中各种控制声音的参数的调节，如音 量，合成声音的高、低频分量等，控制声音的变化，进而丰富乐器的可控性及乐手的表现力， 提尚声首的多样化。
【附图说明】
[0032] 图1显示为本发明的基于电容值测量距离的装置的结构示意图。
[0033] 图2显示为本发明的基于电容值测量距离的装置一具体实施例示意图。
[0034] 图3显示为本发明的电容测量模块的示意图。
[0035] 图4显示为本发明的电子乐器的结构示意图。
[0036] 图5显示为本发明的基于电容值测量距离的方法的流程示意图。
[0037] 元件标号说明
[0038] 1 基于电容值测量距离的装置
[0039] 11 金属板
[0040] 12 电容测量模块
[0041] 121 片上系统
[0042] 13 距离数据转换模块
[0043] 131 微处理器
[0044] 2 电子乐器
[0045] 3 MIDI控制器
[0046] S1 ~S2 步骤
[0047] S11 ~S14 步骤
[0048] S21 ~S23 步骤
【具体实施方式】
[0049] 以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实 施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0050] 请参阅图1~图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明 本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数 目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其 组件布局型态也可能更为复杂。
[0051] 如图1所示，本发明提供一种基于电容值测量距离的装置1，所述基于电容值测量 距离的装置1包括：
[0052] 金属板11，与演奏工具形成电容；
[0053] 电容测量模块12,连接于所述金属板11，用于对演奏工具与所述金属板11形成的 电容进行测量；
[0054] 距离数据转换模块13,连接于所述电容测量模块12,用于根据所述电容测量模块 12测量到的电容值来判断演奏工具与所述金属板11之间的距离。
[0055] 具体地，所述金属板11设置于电子乐器的任意位置，能与演奏工具形成电容即 可，不以本实施例的具体设置位置为限。所述金属板11可以设置于鼓类乐器、键盘乐器或 其他可实现电容测距的电子乐器中。如图2所示，在本实施例中，所述金属板11位于电子 乐器2 (电子乐器为立体形状且形状各异，图2中的矩形框图仅作为示意，不以此为限）的 表面，所述金属板11连接至所述电容测量模块12。由于所述金属板11和周围环境构成了 一个潜在的电容器，导体可以极大地影响这个潜在电容器的电容值，具体地，演奏工具可作 为一种导体，演奏工具包括但不限于鼓槌、拨片、弹片或人手，其中以人手为首选，其他演奏 工具应当为与人手面积相当的导体，在本实施例中，导体的面积设定为70cm2~120cm2。在 本实施例中，以人手为例，人手与所述金属板11作为电容器的两个极板，电容器的电容值 C= 其中ε为介电常数，k为静电力常量，s为两极板正对面积，d为两极板之间的 距离，在ε、k、s不变的情况下，d与电容值呈反比，因此，所述金属板11与人手构成的电容 器的电容值的变化可以作为判断人手与所述金属板11之间距离的依据。
[0056] 具体地，如图2所示，在本实施例中，所述电容测量模块12以片上系统121 (S0C， SystemOnChip)的方式实现，相较于传统技术中需要大量模拟器