在音乐领域中，几乎每种类型的音乐都使用鼓。然而，一些鼓可 以适合每种类型的音乐，其它鼓可以更适合特定类型的音乐。因此， 多种多样的音乐种类导致了许多类型鼓的开发。例如，摇滚乐队使用 的鼓组或成套鼓可以不同于管弦乐队或其它音乐组合使用的鼓。为了 这些各种各样的目的，已经开发了各种各样的鼓，例如邦哥鼓、方鼓、 打击鼓、底鼓、定音鼓、通通鼓，并且定音鼓组是在产生多种类型音 乐中使用的所有类型的鼓。除了声学鼓外，许多鼓也已经被电子设备 模拟或加强。
已开发的多种类型的鼓的每一种都具有它们独特的音质。因此， 乐队和管弦乐队通常需要许多类型的鼓，以便产生为特定的音乐作品 所需要的多种声音。依照艺术家的意图，用于特定音乐器材的声学特 性的变化可以提高给定音乐作品的性质。为产生特定的声学效果，期 望有一种改变现有鼓的音质的方法。
与鼓使用相关的另一个问题是，为了正确的调音，需要很大的技 巧和努力。一般是通过调整一系列设置在鼓面外周周围的鼓耳来给鼓 调音。期望有一种鼓的调音方法，该方法花费更少时间，不需要高的 技术水平，并且调音方便。

本发明提供了具有鼓调音系统的球形鼓，它使用螺纹调音边圈代 替传统鼓使用的鼓耳。较之现有音乐器材，球形声腔提供不仅声学上 而且视觉上的改进。该调音系统采用了通过旋拧式边圈而被固定到螺 纹鼓身上的鼓面。本发明的另一个特征是球形声腔。该球形声腔提供 了改进的音质，并且也为可保持在球形腔内的电子设备提供了外壳。 此外，球形腔提供了许多视觉上的改进，并且它允许为了娱乐性目的 而可以编程的内部照明。
附图说明
图1A显示的是本发明优选实施例的侧视图，其中，显示了连接 到鼓面的具有球形声腔的鼓身。
图1B显示的是本发明优选实施例的边界视图，其中，显示了安 装在带有球形声腔的鼓身上的鼓面。
图2A显示的是本发明的一优选实施例，其中，通过一边圈将一 鼓面固定在鼓身上。
图2B显示的是本发明的另一优选实施例，其中，显示了一体的 鼓面/边圈的组合被固定在鼓身上。
图3显示的是本发明的一个优选实施例的横截面视图，其中，显 示了将鼓面如何组装在鼓身上。
图4显示的是鼓身的螺纹环圈的边界剖面图，也显示了在该具体 实施例中和螺纹环圈合为一体的支承边缘。
图5显示的是一连接到鼓面和调音环的球形声腔
图6显示的是一替代优选实施例，其中，球形声腔有一个形成了 连接在螺纹环圈上的支承边缘的延伸部分。
图7显示的是一个替代优选实施例，其中，将声学元件放置在球 形声腔内，或者鼓内部可以被成型为一定形状，以便在鼓产生的声音 中产生出特定的变化。
图8显示的是另一替代优选实施例，其中，在球形声腔的壁内形 成孔，其目的是为了改变鼓产生声音的特性，以及用于装饰。
图9显示的是另一替代优选实施例，其中，内部灯从里面照明该 球形声腔。
图10显示的是另一替代优选实施例，其中，球形声腔有装饰性的 外部设计。

在详细讨论附图之前，给出该系统的一总体评述。本发明提供了 一种鼓面调音的改进方法，以及一种改善了声音质量并提供了额外视 觉娱乐选择的球形声腔。
传统的鼓使用一系列安装在鼓身上的鼓耳来调音。为了正确给鼓 调音，每个不同的鼓耳必须经过精心调整，这是为了在鼓面上提供适 当的张力，从而提供所需的声音质量。在优选实施例中，现有技术中 的鼓面(其典型地由鼓槌敲击的塑料片和支撑该塑料片的金属管架构 成)夹在鼓的边圈边圈和支承边缘之间。在优选实施例中，螺纹边圈 和鼓面是单件式。然而，也可把它们制成独立件。边圈和鼓具有可以 将它们固定在一起的螺纹表面。通过将鼓面夹在螺纹边圈和螺纹鼓的 支承边缘之间，就可以对鼓进行声学上的调音，同时在所有侧上具有 相同的张力。一可选的优选实施例提供了一种新的鼓面安装组件，该 组件允许将鼓面直接拧到鼓的螺纹上。该新的鼓面具有螺纹，通过逐 步在所有侧面同等地将其拧紧，螺纹就将鼓面固定在螺纹鼓上，从而 产生适当的张力和音调。通过在螺纹部分上旋转鼓面以逐步提高张力 来给鼓面调音。
本发明的一个重要特征是添加了球形声腔。鼓身定位在鼓面和球 形声腔之间。可选择地，可以使用单体式设计，其中，球形声腔、鼓 身和支承边缘被模制成一个单独的塑料件。该球形声腔提供了改进的 声音品质，它可以给音乐家演奏的音乐作品提供独特的声音。产生该 结果的一个原因是，已发现球形腔有一些独特的声学特性。特别地， 球形腔内产生的干扰波较少。因此，它产生的声音和传统的鼓不一样。 在一个优选实施例中，鼓面放置在鼓身上并且通过边圈来固定。鼓身 和边圈具有螺纹表面，当螺纹表面被旋转的时候，就张紧鼓面和改变 鼓面上的压力来调音。实际上就是该张紧的过程来对鼓调音。
除了本发明所产生的声学特性以外，本发明的另一个重要特征在 于它提供了独特的视觉外观。在实践中，鼓通常用在包括几个不同尺 寸的独立鼓的鼓组中。当使用多个鼓的时候，不同尺寸球形声腔的组 合导致了类似于“分子”结构的独特视觉效果。球形形状还提供了另 一优势。即，由于球形腔的增大尺寸，就允许了球形腔可添加额外的 特征。例如，可提供能够被编程或者响应于鼓产生的声音而照明的内 部照明设备。另外，可以将电子设备隐藏在球形声腔内，该电子设备 可以使得鼓产生电子音乐而不是声学音乐。除了照明以外，每当敲击 鼓时，鼓内的传感器都可以探测到何时是为了照明鼓的目的而敲鼓， 从而伴随着音乐来控制照明。可以看出，这些鼓除了独特的视觉外观 以外，它们也可以有各种内置式功能设备，从而改善了视觉和听觉上 的性能。
需要指出的是，鼓通常由例如木头、金属等材料制成。另外，不 同类型的鼓通常由不同的材料制成。例如，木制鼓箍一般用在大鼓上， 而较小的鼓(例如，通通鼓等)通常使用金属边圈。就用来制造鼓的 材料来说，具有球形声腔的鼓并不比任何其它类型的鼓更受限。因此， 这些鼓给艺术家提供了宽范围的使用材料。唯一的限制在于所选材料 对鼓产生声音所具有的效果。
提供了旋拧式调音和球形声腔的总体概述后，现在对附图作更为 详细的论述。
图1A显示的是采用了球形声腔2的鼓1的优选实施例的侧视图。 在该图中，球形声腔2具有被固定在鼓身4上的延伸部分3。接着， 现有技术的鼓耳7用于固定木箍5。鼓面6固定在木箍5和鼓身4之 间。从该图可看出，球形声腔2给鼓1提供了独特的新形状和总体外 观。本领域的技术人员将认识到，具有许多鼓1的一整套鼓组将会给 听众带来吃惊的视觉外观。
本领域的技术人员将会认识到，由本发明提供的球形鼓的尺寸可 以根据鼓1的特定类型变化尺寸。可以想象，球形声腔2可用于任何 尺寸或类型的鼓1。例如，它们可以应用于邦哥鼓、方鼓、打击鼓、 底鼓、定音鼓或通通鼓。因此，球形声腔2的尺寸将在宽范围变化。 球形声腔2的直径尺寸一般可从2英尺6英寸到1英尺1英寸。类似 地，在优选实施例中，鼓身4的尺寸一般可约为5英寸。前述的尺寸 对如何实施本发明来说是建议性的。然而，可以理解的，尺寸不是关 键的，它可以基本上根据鼓的类型和鼓面6的尺寸来变化。
除了尺寸以外，就用于制造鼓1的材料来说，设计者有许多选择。 它可以由任何适当的纯净或彩色的材料制成，例如木头、金属、玻璃、 塑料(包括在黑暗中发光的塑料)、树脂，聚乙烯、聚丙烯等。事实上， 可以采用任何具有合适声学和视觉特性的材料。此外，球形声腔2还 可以用颜色、图像、文字等来装饰，以便可以提供给听众任何数量的 视觉主题。
除了在球形声腔2尺寸和用于制造它的材料类型上的变化外，球 形声腔2也可以有形状上的变化。为了便于说明，使用球形声腔2来 说明本发明。尽管图中所示的是球形声腔2，本领域的技术人员将认 识到，可采用替代的形状来实现本发明。形状可以是完全球形、扁球 形、椭球形等。声腔甚至可以是自由的形状、不规则的形状或者甚至 是有特色的形状。唯一的限制是球形声腔2能够连接在讨论的特定鼓 身4上，除非它由单件模制件(即塑料腔、身和支承边缘)制成。为 了便于讨论，并且除非另有说明，术语“球形声腔”在本说明书中将 指的是任何前述的形状。然而，应该注意，在字面定义中为球形的声 腔将具有一些独特的声学特性，这是由于它产生较少的干扰波。
图1B显示的是本发明优选实施例的端视图，其中显示了安装在 木箍5上的鼓面6，而该木箍连接在球形声腔2上。该图也显示了选 择性的鼓耳7。在现有技术中，鼓耳7用于给鼓调音。在此处所示的 实施例中，鼓耳7具有装饰性价值，并可以将鼓面6与木箍5固定到 一起，但是，鼓1不需要鼓耳7起调音作用或者用于调音的目的。本 领域的技术人员将认识到，有许多合适的方法用于将鼓1的各构件固 定在一起。唯一的要求就是它们适合它们所期望的目的。如果使用鼓 耳7，它们可以以多种方式被连接。例如，它们可以形成为声腔2壁 的组成部分而作为声腔的一体连接件，或者形成为固定在鼓身4上的 传统鼓耳7，等等。
为了便于说明，该图显示的球形声腔2的直径比鼓身4直径宽。 然而，事实上这并不是实施本发明必需的。球形声腔2的直径可以和 鼓身4的直径是一样的，或者甚至更小。本领域的技术人员将认识到， 为了适应特定鼓组的听觉和视觉设计目的，球形声腔2在尺寸上可以 变化。
图2A显示的是本发明使用的鼓1的优选实施例。鼓面6连接在 边圈9上。该图也示出了位于边圈9内侧的阴螺纹8的位置。当鼓面 6和边圈9连接到鼓身4上时，通过将阴螺纹8拧到鼓身4上相应的 阳螺纹10上而使鼓面和边圈固定。在该优选实施例中，阳螺纹形成在 连接于鼓身4本体上的螺纹环圈12中。该图还示出了支承边缘11。 当边圈9拧到相应的阳螺纹10上时，在鼓面到位的情况下，支承边缘 11限制调音边圈9可以被拧的距离。优选地，边圈9由金属制成。但 是，可以使用任何其他适合的材料。根据边圈9拧紧到鼓身4上的程 度，鼓面6上的压力将变化，从而在所有侧面上同等地给鼓面6调音。
在该结构中可以进行几种变化。例如，螺纹环圈12是可以被分 离的，以便在需要时方便地替换。相似的，它可以永久地连接到鼓身 4上。关于支承边缘11，也可制造成可以被替换的。螺纹连接是将环 圈12固定到鼓身4上的唯一的方式。例如，它可以通过环绕在鼓身/ 球体外侧的凹槽等来连接。相似地，它也可以在鼓身/球体和环圈12 之间的接触点处使用分隔件，以便使接触最少和使任何声学失真最小。
图2B显示的是本发明所用鼓1的一选择的优选实施例。在 这个实施例中，将鼓面6和边圈9制成一个单独的构件。通过扩大管 圈14(图5所示)，这可以容易的实现，从而使得管圈14具有带有螺 纹内表面的环圈，该环圈形成了边圈9。图中显示了阴螺纹8的位置， 阴螺纹8位于鼓面6的内侧。当鼓面6连接在鼓身4上时，通过将阴 螺纹8拧到鼓身4上的相应阳螺纹10上来固定鼓面6。在该优选实施 例中，阳螺纹形成在连接在鼓身4本体上的螺纹环圈12中。图中还示 出了支承边缘11。当将管架9拧到相应的阳螺纹10上时，支承边缘 11限制了金属边圈9所拧的距离。边圈9优选由金属制成。然而，可 以使用任何其他适当的材料。当然，本领域的技术人员将认识到，金 属螺纹10或者阴螺纹8是否在螺纹环圈或者边圈9上都是没有关系 的。唯一重要的是，它们能连接在一起以将鼓面6固定到鼓1上，并 且通过张紧鼓面6来给鼓1调音。
一般地，螺纹环圈12相对较小，例如1.5英寸。然而，根 据使用的材料和鼓1的尺寸，这是可以变化的。同样地，优选实施例 预见了螺纹环圈由金属制成。然而，如果适合所需的目的，可以使用 任何替代的材料。
图3是本发明优选实施例的横截面视图，显示了鼓面6是 如何组装到鼓身4上的。在该图中，鼓面6被安装在鼓身4上。如图 所示，阳螺纹10被固定到鼓身4上，同时可弯的垫片13设于金属阳 螺纹10和一般由木头制成的鼓身4之间。在组装过程中，金属套架 14如图所示被连接到鼓面6，并且与鼓身4的边缘重叠。一旦将鼓面 6连接到鼓身4上，就将调音环15拧到阳螺纹10上，直到鼓面6被 牢固地连接到鼓身4上。
与该系统的其它构件的情况相同，该优选实施例预见了管 架14由金属制成。然而，本领域的技术人员将认识到，只要适合于目 的，任何适当的材料都可以被使用。管架在现有技术中是公知的。
该实施例无需用调音鼓耳来给鼓1调音，而现有技术中则 是需要的。在这个实施例中，通过调整调音环15和阳螺纹10的紧度 来给鼓面6调音。这就提供了一种更为容易和方便的调整鼓面6张力 的方式。总之，该旋拧式鼓调音实施例是由金属或者其他适合的材料 制成的。调音环15被设计为可以拧到鼓身4的外侧上。这就消除了使 用鼓耳的必要，并且能够更为容易和更为精确地为鼓1调音。这个系 统不仅可用于声学鼓而且可用于电子鼓。
图4中显示的是本发明优选实施例的剖面图，其中，支承 边缘11和螺纹环圈12为一体。就是这个压在鼓面6上的支承边缘11 给鼓1调音。随着边圈9被张紧，支承边缘11提高了鼓面6上的压力， 以改变鼓1的声学特性。图中所示的还有垫片13，它降低了螺纹环圈 12和鼓身4之间的噪音。任何适合的方式，例如螺钉、粘结剂等，都 可以用于将垫片13连接到螺纹环圈12和鼓身4上。
在图5中，如图所示，球形声腔2的优选实施例连接到鼓 面6和调音环15上。在该实施例中，鼓面6被固定到管架14上。管 架14被安装到支承边缘11上，并且然后通过将调音环15拧到螺纹环 圈12上，管架14被固定到位。虚线8表示与螺纹环圈12相匹配的调 音环15内的螺纹。
图6是本发明的替代优选实施例。在该实施例中，球形声 腔2具有延伸部分3，它被定尺为可连接到螺纹环圈12上。此外，延 伸部分3的边缘形成了支承边缘11。鼓面6和调音环15以与如前所 述相同的方式连接。
图7显示的是球形声腔2的替代优选实施例的横截面侧视 图。在这个实施例中，选择性的声学元件16被置于鼓1的球形声腔2 的内侧，以便在由鼓1产生的声音中产生特定的变化。可选择地，声 学元件16可以作为球形声腔2的整体组成部分。
为了便于说明，声学元件16被以简单圆锥形来图示。然 而，本领域的技术人员将认识到，声学元件16可以具有任何形状(例 如峰、谷等)，以便创造所需的声学效果。相似地，制造声学元件16 的材料可以依据所需的声学效果加以变化。例如，软泡沫材料可以用 于柔化和抑制声音，而更硬的材料可以用于强化一定的声音效果。因 此，特定鼓1所用的声学元件16数量以及制造它的材料将根据鼓1 的用途来变化。例如，交响乐乐队使用的鼓要求的声音与重金属摇滚 乐队使用的鼓要求的声音是完全不同的。
除了通过选择特定的材料制造声学元件16来改变声音以 外，声学元件16的形状和尺寸也可以影响声音。相似地，鼓1的外表 面也可以改变为包括突起、翅片等，以便增强或发散声音。
声学元件16可以永久地安装在球形声腔2内，或者作为 球形声腔2的整体组成部分。本领域的技术人员应该明白，它们也可 以可拆卸的方式来连接，以便音乐家为特定演出目的而除去一些或全 部的声学元件16，并重新连接一些或全部的声学元件16。这可以通过 多种方式来完成。例如，声学元件16可以通过粘结剂、双面胶带、卡 合在连接件上或替它适合的方式来连接。通过允许声学元件16可拆除 地连接，音乐家在由特定乐器完成作品时具有更大的灵活性。
另一种改变鼓1的声音特性的方式是改变球形声腔2的制 成材料。例如，球形声腔2可由例如塑料或者玻璃纤维这样产生一种 声音的材料制成。同样地，它可以由将产生一不同类型声音的其它材 料制成，例如金属、木头、复合石或它们的组合。当制造球形声腔2 时，需要注意的是，即使当使用特定的材料例如木头时，音质会根据 例如厚度、木材密度、木材类型等各种因素而变化。
图8显示的是球形声腔2的另一个替代优选实施例。在该 实施例中，为了改变鼓1产生的音质，在球形声腔的壁内形成有孔17。 为了便于说明，所示的孔17具有简单的椭圆形形状。然而，本领域的 技术人员将认识到，孔17的形状可以根据它们对鼓1的声音品质产生 的效果来改变。同样地，孔17的形状也可以根据它们所需外观来变化。
为了便于讨论，将鼓1的每个构件作为分立元件来显示和 讨论。然而，本领域的技术人员会认识到，许多元件可以作为一个单 独的单元来模制，以便简化生产过程。相似的，鼓可以使用或可以不 使用旋拧式调音系统。例如，如果使用单件式塑料模制鼓，那么，鼓 耳可被连接到球形声腔。同样地，鼓耳或者调音环圈可以被改变来适 应具有第二鼓面或“共鸣”鼓面的鼓1。相反地，如果该系统用在单 件模制鼓(即，没有木质鼓身的塑料支承边缘)上，那么将需要额外 的唇边或者环圈区域来包容螺纹。
图9显示的是另一个替代优选实施例，其中，内部灯18从 里面照明了球形声腔2。内部灯18的动力经由电源线19而由传统的 动力源(未示出)供应，电源线19将内部灯18连接到动力源上。图 中也示出选择性的灯控制器21、选择性的灯控制器信号线22和选择 性的传感器23。
内部灯18的照明可以由多种方式来控制。例如，在每个 鼓1中的内部灯18在整个演奏过程中可保持在通电状态，以使所有的 鼓都被照亮。同样地，有可能在给定鼓1组内关闭一些内部灯18，以 便只有预先选定的鼓被照明。另外，有可能利用选择性的灯控制器21 和选择性的灯控制器信号线22来动态地控制鼓1内部灯18。如果使 用选择性的灯控制器21，该灯控制器可以或者是单独地或者和其它鼓 1协同地被预排程序，这样，鼓1以预定的方式关闭内部灯18。内部 灯18照明顺序可以永久地储存在灯控制器21内，它可以通过灯控制 器信号线22来遥控，或者，它可以有下载到灯控制器21的储存设备 中的顺序。能操控鼓1照明的能力使得艺术家可以调节照明以适应特 定的表演。
尽管优选实施例预见了使用内部照明，本领域的技术人员 会认识到也可以在球体的外表面中设置灯。可以使用任何公知的技术， 例如发光二极管(LED)、场致发光(EL)灯等。另外，照明灯可放 置在球体内的任何位置。
除了前述的内容以外，灯控制器21也可以包含传感器23， 以确定鼓1已被音乐家敲击。灯控制器21可以包含软件，该软件使灯 控制器18可以通过使用来自传感器23的输入数据来控制鼓1的照明， 以便鼓1的照明和鼓1产生的声音是同步的。照明甚至可以根据鼓1 的撞击强度来变化。
本领域的技术人员会认识到，尽管以物理信号线举例说 明灯控制器信号线22，然而，通过使用多种可利用的技术其可以容易 地实施为无线连接。此外，本领域的技术人员应该认识到，灯控制器 18也可以制造为具有足够的智能，以使得音乐家可以通过开关，遥控 设备等来从一种照明方法动态地转换到另一种方法。
图10显示的是另一个选择的优选实施例，其中，球形声腔 2有装饰性的外部设计，该外部设计可以包括任何美学主题。在这个 例子中，图案由不同的彩色段24-27生成。为了便于说明，图中为一 个简单的图案。然而，本领域的技术人员会认识到，可以使用任何美 学处理。该图案可以是全球地图、人物图像、摄影图像、艺术品的复 制品或任一适合特定演出的美学处理。甚至可能有能够从一个展示改 变到另一个展示的可移动的美学处理。
图9-10的实施例的优点可以多种方式合并。内部灯18 可以通过从内部照明鼓1来增进装饰性外部设计。另外，内部灯18 不必限于传统的白光灯。例如，内部灯18可以是紫外线灯，其设计用 来与使用磷光涂料的装饰性设计发生反应。同样地，鼓也可以通过彩 色光、激光或者投影来照明。这扩大了用于鼓1照明的可能性的范围。 鼓1不必仅使用一种类型的涂料或者一种类型的照明。例如，传统涂 料和发出磷光的涂料的组合可与产生白光(例如正常视觉的光谱)、彩 色光、激光和/或紫外光(例如通常称为黑光)的内部灯18结合使用。 多种类型的照明方式的可得性可以被可编程的灯控制器21来利用，以 产生出和特定音乐作品相配合的娱人灯光展示。
该方法使得图像能在演奏过程中改变。例如，当打开白光 时，可以看到施加给球形声腔2的第一个图像。如果使用发出磷光的 涂料来在球形声腔2上施加第二个图像，那么除非启动包含紫外光灯 泡的内部灯18，否则看不到该图像。因此，当仅提供白光的时候可显 现一个图像，当仅提供紫外光时可显现第二个图像，当同时提供白光 和紫外光时可显现第三个图像。此外，通过添加独立的彩色光、激光 和/或投影增强了白光和黑光的组合，以便扩大灯控制器21的能力， 从而通过鼓1提供娱乐效果。
尽管已关于优选实施例描述了本发明，但是，本领域的技 术人员应该明白，在不脱离本发明的精髓、范围和教导的情况下可以 对其做出各种细节上的改变。例如，球形声腔可以用于传统的基于鼓 耳的调音系统。同样地，这里提供的旋拧式调音系统可以使用在传统 的鼓上。因此，本发明仅由权利要求书中规定的内容限定。
相关申请的交叉引用
本申请涉及名为“具有无耳鼓面调音和球形声腔的鼓结构”的美 国临时专利申请并要求优先权，该临时专利申请于2005年2月4日提 交，美国系列号NO.60/593691，发明人为Robert Lerner并且也是唯 一的发明人，，并且本申请也涉及名为“球形鼓身”的美国外观专利申 请并要求优先权，2005年12月2日提交，美国系列号NO.29/244051， 设计人为Robert Lerner并且也是唯一的设计人，该两件专利申请的 全部内容作为参考被专门并入本文。