利用乐器数字接口技术的用于打击泛音合成的设备
阅读：771发布：2024-02-23
专利汇可以提供利用乐器数字接口技术的用于打击泛音合成的设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于打击泛音合成的设备(APHAMS)，其特征在于：通过使用多个适当大小的音槌、棒或者其它这种类似的演奏工具来打击被称为muzi按键的多个独特地设置的多音符启动触发机构表面用于生成所期望的音符，并且通过特定的MIDI装置，所述设备使用 电子 元件来生成有旋律的声音、方位良好限定的音色以及音符 音调 ，所述设备在其与任何特定演奏者的交互当中提供了对传统高音声学 钢 鼓的增强仿真。，下面是利用乐器数字接口技术的用于打击泛音合成的设备专利的具体信息内容。
1.一种用于打击泛音合成的设备(APHAMS)，其特征在于：通过使用多个适当大小的音槌、棒或者其它这种类似的演奏工具来打击被称为muzi按键的多个独特地设置的多音符启动触发机构表面用于生成所期望的音符，并且通过特定的MIDI装置，所述设备使用电子元件来生成有旋律的声音、方位良好限定的音色以及音符音调，所述设备在其与任何特定演奏者的交互当中提供了对传统高音声学钢鼓的增强仿真，所述设备包括：
主组件，该主组件由内凹半球形状的演奏表面构成，所述演奏表面的形状的其它变型能够作适当改变，但是所述优选的内凹形状安装在主组件底座上，所述演奏表面由多个muzi按键阵列组成，所述muzi按键实体地设置在同心环中，每个环上具有多个muzi按键，并且每个阵列具有多个环；
所述设备的主组件电子电路，该电子电路由主组件接口电路、主组件嵌入处理器、系统存储器、内部合成器、音色库存储器以及外部接口模块所组成，所述系统存储器结合了对于音色库存储器的系统操作保存所需的所有存储器元件，所述音色库存储器完全实现了音色库存储器模块；
多个muzi按键，每个muzi按键具有固定在所述muzi按键附近或者直接固定在所述muzi按键上的发光装置，并且所述发光装置包括发光装置阵列；
电子电路系统，所述电子电路系统接受来自于所述多个muzi按键阵列的输入、多个脚踏板的输入、多个外部输入、以及至少一个控制&显示操作台的输入，并且利用所述输入来输出MIDI输出信号、用于所述发光装置阵列的控制信号、以及所述控制&显示操作台显示信号；
至少一个可再充电电池单元，所述可再充电电池单元能够实现用于所述设备的完全辅助动力供应以及便携性；
多个脚踏板，所述脚踏板用于所生成的声音的调节，所述脚踏板利用多个分压器或者适当改动的任何其它的适当技术，提供踏板位置的连续可变的电压输出，由此实现了它们作为音量控制或者作为弯音轮的应用，所述多个脚踏板还通过设立阈值电压而被用作多个开关，所述电压指示所述多个踏板何时被推过预定点，所述阈值水平与所述多个踏板的行程的一半处的特定点相对应；
至少一个安装架，所述安装架提供坞站的功能，用于通过可拆卸连接器罩提供电网驱动动力、用于所述设备的MIDI以及通用网络连接性，通过所述连接器罩供应的所述动力还被用于对所述设备的所述主组件中的至少一个电池单元进行再充电。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于具有多个muzi按键，所述muzi按键是具有集成的电子元件的表面，所述电子元件被用于触发音符的产生并且包括至少一个muzi按键框架、至少一个muzi按键外壳以及多个吸振支架，所述多个吸振支架提供与空气传播声源和结构传播声源的声音隔离，由此减少了所述muzi按键电子元件被不慎触发的风险，并且所述muzi按键设置在至少三个同心环上，每个环上具有至少12个muzi按键。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，在该配置中设置有至少三个音符音阶，所述音符音阶在任何特定时刻都跨越音阶的任何相邻部分。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，在该配置中具有至少三个音符音阶，所述音符音阶在任何特定时刻都跨越音阶的任何相邻部分并且给任何特定的演奏者提供变调功能，由此所述演奏者可以通过允许所述演奏者在所述演奏表面上的每个环中指定最低频率的音符而将唯一的音阶范围分配给至少一个环。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，其中优选实施例使用的演奏表面最大深度为至少7.5英寸/19.1厘米并且最多为10英寸/25.4厘米，宽度为至少18英寸/45.72厘米并且最多为26英寸/66.04厘米。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于从遵循第四和第五音乐循环的默认设置起的、由所述muzi按键产生的音符设置的任意重新配置，从而允许任何特定的演奏者通过所述音符到各个muzi按键的任意分配来唯一地定制所述音符的排布。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置使得特定的演奏者能够将单独的声音分配到特定的多个环中的每一个，由此允许所述演奏者同时获取至少两个分开的合成声音并且同时演奏引导音和背景音乐。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置通过移除或者保持多个muzi按键上的多个碰撞过滤垫来改变敏感度，由此允许任何特定的演奏者在所述多个碰撞过滤垫被移除时在高灵敏度设定下用多个手指实现演奏，或者当所述多个碰撞过滤垫被保持时在低灵敏度水平下用特定的多个敲打棒来进行更剧烈的演奏。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置允许至少10个音符的复音，由此可以同时演奏多个所述音符。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置具有多个muzi按键，这些按键的尺寸、颜色以及形状的物理属性适当改变而有所不同，从而提供已被分配给所述多个单独muzi按键的音符的可见提示，所述多个muzi按键需要被打击从而生成多个期望的音符，所述多个音符在同心圆上排布。
11.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，其中所述演奏表面可以由包括木材、塑料、玻璃纤维、复合材料以及金属的组中的任一个制造而成，并且能够用由肋和板条组成的结构性支撑机构来加强，以增加强度和刚度。
12.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置具有多音部功能，由此每个muzi按键都能够触发所有处于分配给所述muzi按键的音符音调下的声音组合。
13.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置具有多音符或和音功能，由此所述muzi按键中的至少一个能够触发所有处于分配给所述muzi按键的声音下的音符组合，所述音符为分配给所述相关muzi按键的音乐和音的一部分。
14.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，在该配置中在每个muzi按键上使用主打击区和次打击区，由此任何特定的演奏者都可以在演奏期间通过打击所述muzi按键的不同部分以产生声音从而获得音色上的变化，该声音的音符音调具有比所述muzi按键中心被打击时所产生的声音稍强的分音，所述分音的音度是能够由用户配置的并且由音符的同时生成所导致，并且音高与分配给所述muzi按键的音阶和音高的第三泛音相对应。
15.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置由多个控制踏板组成，所述多个控制踏板能够由任何特定的演奏者进行编制，从而提供例如持续效果、衰减效果、音量控制以及弯音轮的选择，所述多个踏板还能够被指定为可编制的预设器，从而允许所述演奏者通过在特定演奏期间接合特定踏板而更改任何特定的配置。
16.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置使用频率响应低至0赫兹的传感器，从而通过仅仅需要任何特定的演奏者将特定音槌或者棒压在所述muzi按键上直至获得音符的声音效果来获得持续效果。
17.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置中设置有触后功能，所述多个muzi按键配备有多个频响低至0赫兹的传感器，所述触后功能能够在所述音符被初次打击触发之后，通过改变所述多个muzi按键上的接触压力的水平来实现音符音度的改变。
18.如权利要求1所述的设备，其特征在于如下配置，该配置中具有特定的多个muzi按键，每个muzi按键在所述muzi按键的演奏表面上都配备有发光装置，随着所述设备被演奏，当所述相应的muzi按键根据来自于外部音源或者来自于所生成的MIDI序列的MIDI流中的MIDI序列而被打击时，所述发光装置被点亮，由此提供了音乐教学，所述MIDI序列是存储在所述设备上的MIDI序列。
19.如权利要求1所述的设备，其特征在于具有至少一个安装架，该安装架具有摇臂/姿态锁定组件，所述装置能够根据任何特定演奏者的需要进行所述设备的人体工程学调节。
20.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述安装架提供坞站的功能，从而能够通过可拆卸的连接器罩将电网驱动动力、MIDI及通用网络连接到所述设备，所述安装架具有至少一个可再充电电池单元和无线MIDI通讯，当所述设备被带子支撑在脖子上或者使用适当设计的支架支撑在躯干上时，所述电池单元和无线MIDI通讯便于在完全便携模式下在运动中进行演奏。
21.如权利要求1所述的设备，其特征在于具有至少一个可定制音色特征，所述特征使用实体模式合成或者声波表合成来提供钢鼓的精确合成，并且包括其所有细微变化。
22.如权利要求1所述的设备，其特征在于具有多个实体的预设触摸按键，所述预设按键在启动时触发操作软件利用预先选择的和分配到所述多个预设按键的一组特征来配置所述设备，所述设备还能够实现控制及显示操作台上的虚拟预设按键，所述多个虚拟预设按键被用于选择多个装置功能。
技术领域
本发明涉及一种电子乐器领域中用于打击泛音合成的设备(APHAMS)，该设备通过对高音钢鼓乐器的实体布局和感觉进行仿真而将打击旋律演奏模式作为目标，并且使用用于一定范围的乐声生成的合成的乐器数字接口(MIDI)技术。
背景技术
在对本发明设备的发展的关系和影响方面，鼓、钢鼓以及一般的打击装置是现有技术中公知的，所述打击装置利用内部电子元件来提供内部合成和/或利用MIDI协议来提供外部合成。
相对于本发明的设备，不论其新颖性和吸引力如何，传统的声学钢鼓乐器具有若干不利之处以及明显的缺点。
首先，需要在多个鼓上实现许多范围这一点证明了目前实际上不可能制造出一种能够在单个鼓上覆盖从低音到女高音范围的最宽广的音区的钢鼓。这种限制是由于所使用的音符的实体尺寸以及鼓的尺寸而产生的。特别地，对于在音阶上下降的音符，音符尺寸会显著地增加，因此遵循着第4和第5音乐循环的音符配置仅仅在使用单个鼓以实现最高音区的高音钢鼓上是可能的。
这种限制的直接结果是：除了用到两个或三个鼓的较高范围之外，乐器不易于携带。
另一个显著的不利之处源自于对乐器进行再调音的困难，因为调音一般是由专业人员完成的。在大量使用、演奏乐器时使用过度的力或者温度变化之后，调音可能是必要的。制造出这样一种钢鼓是非常理想的：该钢鼓能够在宽广的音区上传递真实且自然的声音，并且不需要调音专家来不停地保持乐器是调音了的，以使声音达到最佳。
最后，尽管乐器已经引入了新的演奏形式，藉由该演奏形式演奏者能够通过在单个金属表面上打击音符而产生有旋律的声音，除了通过改变打击音符的方式以及打击音符的位置而产生的音色上的细微变化之外，传统乐器并不具备允许音色或声音快速变化的灵活性。
多种乐器(包括使用通用MIDI标准的电子鼓)对本发明设备的积极改进具有关系或影响。Takeuchi等人的US专利No.4892023中的电子键盘打击乐器中使用了一种与标准键盘设置形式类似的盘件布置。所述乐器像木琴一样演奏。连接到盘件的传感器的输出被用来触发与指定音符相对应的合成音色的生成。所述设计还有助于以有线方式连接到MIDI网络，从而扩展了能够获得的声音范围。
然而，前述电子键盘打击乐器不能够支持4度及5度音符设置，也不能够允许除了变调之外的音符设置其它变化。此外，它不能够支持10音符复音，并且盘件的实体设置不便于手指演奏。最后，所述乐器不便于在没有外部装置的情况下实现无线功能。
电子鼓乐器，例如在美国专利(Ebihara等人的No.3956959；Uchiyama等人的No.4781097；Klynas的No.4479412；Haney的No.5434350以及Patterson的No.5076131)中所描述的那些，使用压敏按键阵列和电子元件以产生MIDI输出，用于音色生成或者用于直接的内部声音合成。
这些前面提到的电子鼓乐器被设计用于合成声鼓的主要目的。因此，可供使用的按键的数目受到限制，一般为不超过12个，即单个八度音阶。此外，作为用于鼓合成的最初设计意图的另一个结果，按键的尺寸、布置以及其它物理属性不便于实现符合人体工程学的、音乐上直观的音符设置以用于旋律优美音乐的演奏。
涉及到本发明的设备，电子鼓的使用在现有技术中是公知的。例如，Bozzio的美国专利No.4700,602中公开了一种电子鼓，其具有多个声音源以及可快速拆卸的打击元件和压电转换器。然而，前面提到的专利的所述发明不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，所述专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
Koyamato的美国专利No.4,679,479中公开了一种电子鼓，其使用安装在鼓的基层上的单个检测元件来检测鼓表面的打击。然而，所述专利的发明不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，该专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
同样，Hart的美国专利设计No.D319,650中公开了一种电子鼓的设计。然而，所述专利中公开的发明具有单个打击表面并且不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，该专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
最后，Ilotz的美国专利设计No.5,502,274、Whitmyre等人的美国专利No.6,212,722以及Matthews的美国专利No.5,973,247中都公开了与本发明设备的结构和设计具有普遍的关注点和关联的乐器。
Ilotz的美国专利No.5,502,274中公开了一种用于与预先录制的音乐一起演奏的电子乐器。然而，该乐器不着重于产生钢鼓的真实且自然的声音。
Whitmyre的美国专利No.6,212,722中公开了一种加勒比海钢鼓。然而，所述乐器没有公开使用电子元件来仿真传统钢鼓的装置。
Matthews的美国专利No.5,973,247中公开了一种便携式钢鼓以及托架。同样，该所述乐器没有公开使用电子元件来仿真传统声学钢鼓的装置。
Cupid的美国专利No.7030305B1使用了沿着现有一般传统原声钢鼓的线而进行模制的人体工程学框架上的压敏按键阵列。然而，尽管所述前述发明提供所有现有原声钢鼓范围(从低音到高音)的电子仿真，但是所述前面提到的发明不允许压敏按键阵列被任意地配置。
因此，尽管所述设计能够通过复制这些乐器的物理形式而提供所有现有原声钢鼓范围(从低音到高音)的电子仿真，但是所述发明需要使用两个、三个或者甚至六个单独的演奏表面，并且当打击压敏按键的不同部位时，所述发明不能够通过产生音色变化而促进提供钢鼓的完全仿真。
特别地，尽管所述前面提到的发明能支持四度和五度音符设置，但是所述发明不便于实现音符设置中的任意变化，也不支持10音符复音，并且按键的物理设计不便于手指演奏。此外，所述前面提到的乐器不便于在没有外部装置的情况下实现无线MIDI功能，也不允许对MIDI网络上的装置进行控制。所述前面提到的发明仅仅允许不同钢鼓范围的合成，但是不着重于多种声音的合成并且仅仅支持28个音符。
总之，所述前面提到的发明不支持多个声音的同时合成，并且它也不能够在打击压敏按键的不同部位时通过产生音色变化而促进实现钢鼓乐器的完全仿真。
鉴于前面阐述的已知类型的传统一般原声钢鼓、电子合成钢鼓、电子键盘打击乐器以及现有技术中现在存在的其它这种类似乐器中所固有的不利之处，本发明的设备提供了一种适当的、创新的旋律优美的设备，该设备克服了上面提到的不利之处以及前面提到的现有技术中的已知缺点。
因此，将在后面详细描述的本发明的基本目的是提供一种新的并且改进的音调优美的设备，该设备具有前面提到的现有技术中的所有优点以及实现该旋律优美的设备的许多其它的新颖特征，该设备不能够从现有技术中得到预见、明显地启示、建议或者甚至暗示，无论现有技术是单独的还是其任何给定的组合。
相对于本发明的设备，不论其新颖性和吸引力如何，传统的声学钢鼓乐器具有若干不利之处以及明显的缺点。
首先，需要在多个鼓上实现许多范围这一点证明了目前实际上不可能制造出一种能够在单个鼓上覆盖从低音到女高音范围的最宽广的音区的钢鼓。这种限制是由于所使用的音符的实体尺寸以及鼓的尺寸而产生的。特别地，对于在音阶上下降的音符，音符尺寸会显著地增加，因此遵循着第4和第5音乐循环的音符配置仅仅在使用单个鼓以实现最高音区的高音钢鼓上是可能的。
这种限制的直接结果是：除了用到两个或三个鼓的较高范围之外，乐器不易于携带。
另一个显著的不利之处源自于对乐器进行再调音的困难，因为调音一般是由专业人员完成的。在大量使用、演奏乐器时使用过度的力或者温度变化之后，调音可能是必要的。制造出这样一种钢鼓是非常理想的：该钢鼓能够在宽广的音区上传递真实且自然的声音，并且不需要调音专家来不停地保持乐器是调音了的，以使声音达到最佳。
最后，尽管乐器已经引入了新的演奏形式，藉由该演奏形式演奏者能够通过在单个金属表面上打击音符而产生有旋律的声音，除了通过改变打击音符的方式以及打击音符的位置而产生的音色上的细微变化之外，传统乐器并不具备允许音色或声音快速变化的灵活性。
多种乐器(包括使用通用MIDI标准的电子鼓)对本发明设备的积极改进具有关系或影响。Takeuchi等人的US专利No.4892023中的电子键盘打击乐器中使用了一种与标准键盘设置形式类似的盘件布置。所述乐器像木琴一样演奏。连接到盘件的传感器的输出被用来触发与指定音符相对应的合成音色的生成。所述设计还有助于以有线方式连接到MIDI网络，从而扩展了能够获得的声音范围。
然而，前述电子键盘打击乐器不能够支持4度及5度音符设置，也不能够允许除了变调之外的音符设置其它变化。此外，它不能够支持10音符复音，并且盘件的实体设置不便于手指演奏。最后，所述乐器不便于在没有外部装置的情况下实现无线功能。
电子鼓乐器，例如在美国专利(Ebihara等人的No.3956959；Uchiyama等人的No.4781097；Klynas的No.4479412；Haney的No.5434350以及Patterson的No.5076131)中所描述的那些，使用压敏按键阵列和电子元件以产生MIDI输出，用于音色生成或者用于直接的内部声音合成。
这些前面提到的电子鼓乐器被设计用于合成声鼓的主要目的。因此，可供使用的按键的数目受到限制，一般为不超过12个，即单个八度音阶。此外，作为用于鼓合成的最初设计意图的另一个结果，按键的尺寸、布置以及其它物理属性不便于实现符合人体工程学的、音乐上直观的音符设置以用于旋律优美音乐的演奏。
涉及到本发明的设备，电子鼓的使用在现有技术中是公知的。例如，Bozzio的美国专利No.4700,602中公开了一种电子鼓，其具有多个声音源以及可快速拆卸的打击元件和压电转换器。然而，前面提到的专利的所述发明不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，所述专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
Koyamato的美国专利No.4,679,479中公开了一种电子鼓，其使用安装在鼓的基层上的单个检测元件来检测鼓表面的打击。然而，所述专利的发明不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，该专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
同样，Hart的美国专利设计No.D319,650中公开了一种电子鼓的设计。然而，所述专利中公开的发明具有单个打击表面并且不使用电子合成器来传输钢鼓的自然声音。此外，该专利没有公开将其它乐器与钢鼓的声音进行混合。
最后，Ilotz的美国专利设计No.5,502,274、Whitmyre等人的美国专利No.6,212,722以及Matthews的美国专利No.5,973,247中都公开了与本发明设备的结构和设计具有普遍的关注点和关联的乐器。
Ilotz的美国专利No.5,502,274中公开了一种用于与预先录制的音乐一起演奏的电子乐器。然而，该乐器不着重于产生钢鼓的真实且自然的声音。
Whitmyre的美国专利No.6,212,722中公开了一种加勒比海钢鼓。然而，所述乐器没有公开使用电子元件来仿真传统钢鼓的装置。
Matthews的美国专利No.5,973,247中公开了一种便携式钢鼓以及托架。同样，该所述乐器没有公开使用电子元件来仿真传统声学钢鼓的装置。
Cupid的美国专利No.7030305B1使用了沿着现有一般传统原声钢鼓的线而进行模制的人体工程学框架上的压敏按键阵列。然而，尽管所述前述发明提供所有现有原声钢鼓范围(从低音到高音)的电子仿真，但是所述前面提到的发明不允许压敏按键阵列被任意地配置。
因此，尽管所述设计能够通过复制这些乐器的物理形式而提供所有现有原声钢鼓范围(从低音到高音)的电子仿真，但是所述发明需要使用两个、三个或者甚至六个单独的演奏表面，并且当打击压敏按键的不同部位时，所述发明不能够通过产生音色变化而促进提供钢鼓的完全仿真。
特别地，尽管所述前面提到的发明能支持四度和五度音符设置，但是所述发明不便于实现音符设置中的任意变化，也不支持10音符复音，并且按键的物理设计不便于手指演奏。此外，所述前面提到的乐器不便于在没有外部装置的情况下实现无线MIDI功能，也不允许对MIDI网络上的装置进行控制。所述前面提到的发明仅仅允许不同钢鼓范围的合成，但是不着重于多种声音的合成并且仅仅支持28个音符。
总之，所述前面提到的发明不支持多个声音的同时合成，并且它也不能够在打击压敏按键的不同部位时通过产生音色变化而促进实现钢鼓乐器的完全仿真。
鉴于前面阐述的已知类型的传统一般原声钢鼓、电子合成钢鼓、电子键盘打击乐器以及现有技术中现在存在的其它这种类似乐器中所固有的不利之处，本发明的设备提供了一种适当的、创新的旋律优美的设备，该设备克服了上面提到的不利之处以及前面提到的现有技术中的已知缺点。
因此，将在后面详细描述的本发明的基本目的是提供一种新的并且改进的音调优美的设备，该设备具有前面提到的现有技术中的所有优点以及实现该旋律优美的设备的许多其它的新颖特征，该设备不能够从现有技术中得到预见、明显地启示、建议或者甚至暗示，无论现有技术是单独的还是其任何给定的组合。
发明内容
本发明的设备能够在以打击方式演奏时，通过公认的MIDI技术的使用来实现乐音音色的生成，所述MIDI技术利用外部或内部MIDI声音模块对一定范围的音乐声音进行合成。
对于本发明的设备，给出了三个主要的部件，即(a)主组件，(b)控制&显示操作台，以及(c)安装架。
本发明所述设备的主组件是密封外壳，该外壳包括并且支撑提供所述设备的功能性的电子元件。
在主组件的顶部是演奏表面，该演奏表面支撑muzi按键的阵列。所述muzi按键是专门设计的表面，该表面包括电子传感器，当每个muzi按键被轻棒、或者音槌或者手指所打击时，所述电子传感器触发声音的产生。
所述声音实际上是通过内部或外部放大系统产生的，该放大系统接收由内部或外部合成器模块产生的输入，所述合成器模块通过MIDI网络连接于本发明的设备，所述声音可以通过使用由MIDI软件所提供的定制特性而由演奏者来决定，其可以是乐音音符、打击乐器的声音或者特殊效果声音。
所述muzi按键被设置成同心环的阵列，每个这样的环中具有12个muzi按键，通常代表乐声八度音阶中的12个音符。所述阵列包括3个或4个这样的环，由此覆盖多达4个乐声八度音阶。
尽管当前发明允许使用者定制由各个muzi按键产生的声音，但是本发明的设备使用默认的音符分配，由此，前面提到的muzi按键以同心环设置，每个环具有12个音符，并且沿着各个环，音符音调都遵循着4度和5度的音乐循环。当沿着径向线朝着演奏表面中心移动时，音符音调在每个环上都提高一个音阶。这种排布给予使用者一个类似于熟练音乐家的易于学习的单个界面。
所述muzi按键的实体属性是不同的，从而允许快速且容易地识别音符。
所述muzi按键还与固定到muzi按键附近或者直接固定到muzi按键上的发光装置相关联，每个muzi按键具有一个发光装置，所述发光装置提供视觉提示，用于指示根据给定MIDI序列所指定的音乐片段应该打击哪些muzi按键。设置在演奏表面上的所有所述发光装置的全部集合形成了发光装置阵列(LEDA)，其通过所描述的功能实现教学。
所述演奏表面一般具有内凹的圆形形状，从而促进了在打击模式下进行演奏的容易性。演奏表面以及所述muzi按键的几何形状可以进行变化，以适应不同风格的演奏以及出于人体工程学考虑。触觉敏感性的改变允许所述乐器能够用手指演奏。
控制&显示操作台提供了交互的人机界面，允许使用者选择所需要的一个或多个特征。该操作台安装在演奏表面的边缘上，以便于在演奏期间进行访问。
通过连接到放大系统的内部或外部声音合成模块来实现声音的生成。与所有模块的通讯是通过MIDI协议进行的。通过执行标准可移除存储器(例如安全数码(SD)卡或者智能媒体(SM))卡上或者USB存储钥匙)上的音色库来实现内部合成。
所述内部合成促进了在独立模式下的操作，而不需要外部声音模块。内部合成允许演奏者在声音上进行一定程度的定制，这可以从本发明的设备来获得。设置有单独的装置，从而允许演奏者通过使用已有的乐器来创建它们自己的音色库或者创建全新的声音。
本发明设备的可定制音色特征通过实体模式合成或者波形表合成来提供钢鼓的精确合成，包括其所有的细微差别。
本发明还具有重放及录音装置，该装置实现演奏者生成的MIDI序列的捕捉、储存以及重放，所述MIDI序列用于可定制的、预先制作好的伴奏。该装置支持可变节拍以及节拍器。此外，本发明允许巡回演奏者通过I/O接口下载MIDI文件，用于储存在歌曲库中。
本发明设备的逻辑架构支持10音符复音，允许钢琴家在需要的时候使用他的手指来进行演奏。
本发明设备的主要目标是最优化任何巡回演奏者或特定使用者的能力，从而获得现代数字电子技术、通讯技术以及计算机技术的全部益处，从而通过产生、存储并且传输声音到外部声源以及获得用于音乐生成素材的远程声源(包括MIDI序列以及新的音色)的设备内置功能来提高演奏者的演奏。
由此，本发明的目标是提供一种极大改进的设备，其中在演奏期间，大量特征能够被预先设置以用于本发明的快速重新配置，这是通过使用者可编程的输入控制(将期望的配置指定到该输入控制)而实现的。
本发明设备的另一个目标是支持4度和5度音符设置，以及能够实现音符设置中的任意改变并且进一步在演奏期间支持10音符复音，并且具有便于手指演奏的选择。
本发明设备的另一个目标是除了允许控制MIDI网络上的装置之外，还在不需要外部装置的情况下实现无线MIDI功能，并且能够容易地对大范围声音进行合成。
本发明设备的另一个目标是支持最少36个音符，即三个完整的音阶，并且具有能够扩展到4个音阶的柔性，以及多个声音的同时合成，从而允许任意地将声音分配到单个音符或者音符组。
本发明设备的另一个目标是对于所有合成乐器和声音都使用单个使用者接口，由此消除了在传统钢鼓演奏环境下一个主要的混淆来源，即乐器不同范围上的音符排布和鼓配置过多。
本发明的另一个目标是提供一种设备，其中控制&显示操作台按照人体工程学进行设计，便于在演奏期间使用访问各种控制功能。
本发明的另一个目标是提供一种设备，其中通过将控制&显示操作台设置在演奏者最理想的可触及区域内的任意位置的能力，进一步促进了容易的访问。
本发明的另一个目标是提供与所述muzi按键结构相似的预设触摸按键，其能够通过用演奏棒打击所述触摸按键来实现预先编制的功能的选择，由此允许在演奏期间快速地访问预先编制的功能。
本发明的另一个目标是提供控制踏板，其能够被使用者所指定从而执行多种功能中的任何一种。所述功能包括持续效果、衰减踏板、预设功能以及音量控制。在所述持续效果下，下压的踏板导致当前音符被持续地保持，所述衰减踏板是指下压的踏板导致音符立即衰减，所述预设功能能够在踏板被压下时实现乐器的由使用者定义的重新配置。
此外，本发明设备的另一个目标是提供安装架，该支架用于将主组件以及控制&显示操作台支撑在能够进行容易演奏的高度和位置，所述安装架是可选的部件，其形式、形状或尺寸可以改变。
本发明的另一个目标认识到在某些处在原地的应用中，演奏者可能希望能够希望完全地省略支架，从而在演奏的时候具有可选的携带本发明设备的灵活性，以及由此主组件以及控制&显示操作台足够轻从而便于进行这种模式的演奏，并且能够例如通过来自于演奏者脖子的带子来悬挂，同时经受最小程度的不适或者不存在任何不适。
最后，本发明设备的另一个目标是进一步促进可携带性，由于所述发明装备有可再充电电池装置，因此当所述发明放置到安装架上的时候能够自动地充满电。
代表本发明设备特征的这些以及各种其它优点以及新颖特性在本公开中提供。然而，对于本领域技术人员而言，为了更好地理解本发明、其优点以及通过使用所获得的目标，需要对附图、说明书以及权利要求进行参考，所述附图构成本发明的一部分。
对于本发明的设备，给出了三个主要的部件，即(a)主组件，(b)控制&显示操作台，以及(c)安装架。
本发明所述设备的主组件是密封外壳，该外壳包括并且支撑提供所述设备的功能性的电子元件。
在主组件的顶部是演奏表面，该演奏表面支撑muzi按键的阵列。所述muzi按键是专门设计的表面，该表面包括电子传感器，当每个muzi按键被轻棒、或者音槌或者手指所打击时，所述电子传感器触发声音的产生。
所述声音实际上是通过内部或外部放大系统产生的，该放大系统接收由内部或外部合成器模块产生的输入，所述合成器模块通过MIDI网络连接于本发明的设备，所述声音可以通过使用由MIDI软件所提供的定制特性而由演奏者来决定，其可以是乐音音符、打击乐器的声音或者特殊效果声音。
所述muzi按键被设置成同心环的阵列，每个这样的环中具有12个muzi按键，通常代表乐声八度音阶中的12个音符。所述阵列包括3个或4个这样的环，由此覆盖多达4个乐声八度音阶。
尽管当前发明允许使用者定制由各个muzi按键产生的声音，但是本发明的设备使用默认的音符分配，由此，前面提到的muzi按键以同心环设置，每个环具有12个音符，并且沿着各个环，音符音调都遵循着4度和5度的音乐循环。当沿着径向线朝着演奏表面中心移动时，音符音调在每个环上都提高一个音阶。这种排布给予使用者一个类似于熟练音乐家的易于学习的单个界面。
所述muzi按键的实体属性是不同的，从而允许快速且容易地识别音符。
所述muzi按键还与固定到muzi按键附近或者直接固定到muzi按键上的发光装置相关联，每个muzi按键具有一个发光装置，所述发光装置提供视觉提示，用于指示根据给定MIDI序列所指定的音乐片段应该打击哪些muzi按键。设置在演奏表面上的所有所述发光装置的全部集合形成了发光装置阵列(LEDA)，其通过所描述的功能实现教学。
所述演奏表面一般具有内凹的圆形形状，从而促进了在打击模式下进行演奏的容易性。演奏表面以及所述muzi按键的几何形状可以进行变化，以适应不同风格的演奏以及出于人体工程学考虑。触觉敏感性的改变允许所述乐器能够用手指演奏。
控制&显示操作台提供了交互的人机界面，允许使用者选择所需要的一个或多个特征。该操作台安装在演奏表面的边缘上，以便于在演奏期间进行访问。
通过连接到放大系统的内部或外部声音合成模块来实现声音的生成。与所有模块的通讯是通过MIDI协议进行的。通过执行标准可移除存储器(例如安全数码(SD)卡或者智能媒体(SM))卡上或者USB存储钥匙)上的音色库来实现内部合成。
所述内部合成促进了在独立模式下的操作，而不需要外部声音模块。内部合成允许演奏者在声音上进行一定程度的定制，这可以从本发明的设备来获得。设置有单独的装置，从而允许演奏者通过使用已有的乐器来创建它们自己的音色库或者创建全新的声音。
本发明设备的可定制音色特征通过实体模式合成或者波形表合成来提供钢鼓的精确合成，包括其所有的细微差别。
本发明还具有重放及录音装置，该装置实现演奏者生成的MIDI序列的捕捉、储存以及重放，所述MIDI序列用于可定制的、预先制作好的伴奏。该装置支持可变节拍以及节拍器。此外，本发明允许巡回演奏者通过I/O接口下载MIDI文件，用于储存在歌曲库中。
本发明设备的逻辑架构支持10音符复音，允许钢琴家在需要的时候使用他的手指来进行演奏。
本发明设备的主要目标是最优化任何巡回演奏者或特定使用者的能力，从而获得现代数字电子技术、通讯技术以及计算机技术的全部益处，从而通过产生、存储并且传输声音到外部声源以及获得用于音乐生成素材的远程声源(包括MIDI序列以及新的音色)的设备内置功能来提高演奏者的演奏。
由此，本发明的目标是提供一种极大改进的设备，其中在演奏期间，大量特征能够被预先设置以用于本发明的快速重新配置，这是通过使用者可编程的输入控制(将期望的配置指定到该输入控制)而实现的。
本发明设备的另一个目标是支持4度和5度音符设置，以及能够实现音符设置中的任意改变并且进一步在演奏期间支持10音符复音，并且具有便于手指演奏的选择。
本发明设备的另一个目标是除了允许控制MIDI网络上的装置之外，还在不需要外部装置的情况下实现无线MIDI功能，并且能够容易地对大范围声音进行合成。
本发明设备的另一个目标是支持最少36个音符，即三个完整的音阶，并且具有能够扩展到4个音阶的柔性，以及多个声音的同时合成，从而允许任意地将声音分配到单个音符或者音符组。
本发明设备的另一个目标是对于所有合成乐器和声音都使用单个使用者接口，由此消除了在传统钢鼓演奏环境下一个主要的混淆来源，即乐器不同范围上的音符排布和鼓配置过多。
本发明的另一个目标是提供一种设备，其中控制&显示操作台按照人体工程学进行设计，便于在演奏期间使用访问各种控制功能。
本发明的另一个目标是提供一种设备，其中通过将控制&显示操作台设置在演奏者最理想的可触及区域内的任意位置的能力，进一步促进了容易的访问。
本发明的另一个目标是提供与所述muzi按键结构相似的预设触摸按键，其能够通过用演奏棒打击所述触摸按键来实现预先编制的功能的选择，由此允许在演奏期间快速地访问预先编制的功能。
本发明的另一个目标是提供控制踏板，其能够被使用者所指定从而执行多种功能中的任何一种。所述功能包括持续效果、衰减踏板、预设功能以及音量控制。在所述持续效果下，下压的踏板导致当前音符被持续地保持，所述衰减踏板是指下压的踏板导致音符立即衰减，所述预设功能能够在踏板被压下时实现乐器的由使用者定义的重新配置。
此外，本发明设备的另一个目标是提供安装架，该支架用于将主组件以及控制&显示操作台支撑在能够进行容易演奏的高度和位置，所述安装架是可选的部件，其形式、形状或尺寸可以改变。
本发明的另一个目标认识到在某些处在原地的应用中，演奏者可能希望能够希望完全地省略支架，从而在演奏的时候具有可选的携带本发明设备的灵活性，以及由此主组件以及控制&显示操作台足够轻从而便于进行这种模式的演奏，并且能够例如通过来自于演奏者脖子的带子来悬挂，同时经受最小程度的不适或者不存在任何不适。
最后，本发明设备的另一个目标是进一步促进可携带性，由于所述发明装备有可再充电电池装置，因此当所述发明放置到安装架上的时候能够自动地充满电。
代表本发明设备特征的这些以及各种其它优点以及新颖特性在本公开中提供。然而，对于本领域技术人员而言，为了更好地理解本发明、其优点以及通过使用所获得的目标，需要对附图、说明书以及权利要求进行参考，所述附图构成本发明的一部分。
附图说明
图1是显示了本发明的功能部件的顶层概念方案图。
图2是本发明设备的优选配置的等轴测图。
图3是本发明所述设备的主组件的顶部、前部以及侧部投影图。
图4是本发明所述设备的顶视截面图、侧视截面图以及等轴测投影图。
图5是主组件与控制&显示操作台的分解视图。
图6显示了本发明设备的演奏表面上的音符配置的优选实施例。
图7是本发明设备的muzi按键的优选实施例的顶视透视图、前视透视图以及底视透视图。
图8显示了本发明设备的主组件电子电路的框图。
图9显示了本发明设备的峰值检测和触发电路系统的优选实施例。
图10是本发明设备的主组件嵌入处理器软件数据流图(DFD)的优选实施例。
图2是本发明设备的优选配置的等轴测图。
图3是本发明所述设备的主组件的顶部、前部以及侧部投影图。
图4是本发明所述设备的顶视截面图、侧视截面图以及等轴测投影图。
图5是主组件与控制&显示操作台的分解视图。
图6显示了本发明设备的演奏表面上的音符配置的优选实施例。
图7是本发明设备的muzi按键的优选实施例的顶视透视图、前视透视图以及底视透视图。
图8显示了本发明设备的主组件电子电路的框图。
图9显示了本发明设备的峰值检测和触发电路系统的优选实施例。
图10是本发明设备的主组件嵌入处理器软件数据流图(DFD)的优选实施例。
具体实施方式
在优选实施例中，本发明的设备包括新颖且尖端的电子音乐设备，该设备不仅完全地具有包括目前一般传统原声钢鼓在内的现有打击乐器的理想特性，并且在这个过程中，该设备将前面提到的原声乐器的改进提高到另一个水平。
本发明的设备是一种明显创新的、电子音乐概念，该设备从包括传统原声钢鼓在内的现有打击乐器中汲取特性。特别地，该设备的外观非常类似于传统高音钢鼓的外观，具有相同的基本内凹的半球形状，具有最少36个音符或三个音阶的音符承载表面被放置于所述内凹半球形状之上。该乐器以打击模式进行演奏，因为乐声通过打击被称为muzi按键的所述音符承载表面而产生，这些按键被设计成用于仿真传统钢鼓的音符生成特性，其中音色根据打击音符的位置而发生变化。通过内部或外部合成器而产生声音，所述合成器使用在标准MIDI、以太网、火线或者USB实体层上的MIDI协议。
本发明的设备利用了尖端电子元件，用于提供大范围控制，所述控制能够促进乐器特性、音符排布以及声音仿真的重新配置，所述音符排布是指分配给muzi按键的音符的布置。电子元件也被用于实现“指导模式”，在该模式下，来自于内部或外部声源的MIDI流被用于打开设置于muzi按键之上或者muzi按键附近的发光元件，从而指示要被演奏的下一个音符或者音符组合。
下面参考图1，该图1显示了本发明设备的顶层方案图。
图1中的顶层方案图1是本发明设备的概念模型，该概念模型提供了用于本发明设备的可工作设计的模板。由于是顶层方案图，因此并没有对硬件或软件子系统实施进行特别的论述，而是仅限于本发明的功能性所需要的概念上的步骤。
所述方案图使用Gane-Sarson传统，其中数据转换过程由椭圆形表示，数据存储区域由开边矩形表示，并且输入及输出接口由封闭矩形表示。数据移动由箭头指示。
方案1被分为三个主要部分：演奏表面输入部分2、附加接口部分4以及主操作程序部分3，所述演奏表面输入部分2包括演奏者为了产生和调节对于演奏所需的音乐音符所使用的所有接口，并且是本发明上最容易看到的使用者接口对象，所述附加接口部分4包括了与使用者及外部环境进一步交互所需的所有其它接口，所述主操作程序部分3将演奏表面输入部分2连接到附加接口部分4，并且由此结合了转换输入数据从而生成所有需要输出所需要的所有程序。
应当注意的是，本发明设备的不同实施例都能够完全在硬件上、完全在软件上、或者在两者的任何组合上实现该方案图中的主操作程序3。由此，在本文中表示同一实体的硬件或软件透视图的其它附图中重复使用相同的附图标记。
封装在演奏表面输入部分2者的输入包括muzi按键18、预设按键19、以及脚踏板20、21，所述muzi按键18被演奏者打击从而产生包括演奏片段的音乐音符，所述预设按键19能够被设置成用于快速地选择乐器的预先编制的配置，所述脚踏板20、21能够对当前弹奏的任何音符进行调音。
此外，本发明输入使用者选择的配置数据以及命令，所述配置数据以及命令来自于控制&显示操作台23以及来自于多个声源，所述多个声源在图1中概要地表示成附加接口部分4中的I/O端口接口5。
I/O端口接口5能够实现来自于远程声源的MIDI输入、配置数据以及命令。这些远程声源包括有线或无线MIDI网络设备，例如MIDI控制器以及有线或无线商业计算机网络。MIDI以及无线MIDI端口包括在全部实施例当中。
在本发明的设备中，每个muzi按键18都具有固定在所述muzi按键18附近或直接固定在所述muzi按键18上的发光装置，每个给定的muzi按键18具有一个发光装置。发光装置的集合在接下来被概括地称为LEDA22，该LEDA 22是发光装置阵列的缩写。为了便于参考，在所有附图中，LEDA 22和发光装置将使用相同的附图标记。
LEDA 22被用于提供使用者选择的MIDI命令流中的音符指示，该命令流直接产生于muzi按键18，或者产生于外部MIDI源，或者产生于本发明中存储的MIDI歌曲文件。LEDA 22由此能够使用本发明的设备进行音乐教学。
本发明的系统接口输出也被简要地在图1中表示为I/O端口接口5并且包括用于显示系统状态及配置数据的控制&显示操作台23、LEDA 22以及内部声音模块7。本发明的外部系统输出通过I/O端口接口5而被导出，用于连接到远程声源例如有线或无线MIDI网络设备(例如MIDI声音模块)以及有线或无线商业计算机网络。
支持多种I/O端口标准。本发明的所有乐器都具有DIN标准MIDI端口，用于支持标准MIDI串行传输协议。然而，优选实施例还包括USB以及以太网端口用于MIDI以及通用用途接口需要。
在基本功能模式下，数据由演奏表面输入部分2产生并且被传输到主操作程序部分3，所述数据在主操作程序部分3被打包以符合通用MIDI规范。该信息随后被传输到I/O端口5、LEDA 22或者附加接口部分4的内部声音模块7部件中的至少一个，以用于输出。
来自于muzi按键18的输入被引导到启动的muzi按键确认、ID以及音度检测程序9。这是一个专门的程序，其检测、识别并且验证已被使用者打击的当前muzi按键。Muzi按键18的识别是通过例如如表1所示的独特的指定ID编号来进行的。包括阈值检测和去抖的确认确保了系统不被迫使对假的或者错误的输入做出响应。音度检测被设置用于通过力或者速度感测来反映所述muzi按键18被打击的强度。
来自于踏板20、21和预设触摸按键19的输入被分别地导入到启动的踏板确认及ID程序8以及启动的预设器确认及ID程序10。这些是检测、识别以及确认实际的踏板或者预设器输入的专门程序，所述踏板或者预设器输入已被使用者所启动。踏板和预设器输入识别是借助分配给踏板或预设器的独特的ID编号进行的。包括阈值检测以及去抖的验证确保了系统不被迫使对假的或错误的输入做出响应。
启动的踏板确认及ID程序8、启动的预设器确认及ID程序10以及启动的muzi按键确认、ID及音度检测程序9的输出被传送到MIDI弦乐编译程序11。该程序11负责将接收的数据打包成与通用MIDI协议相符的数据流，该数据流反映了被打击的音符的值和属性。
MIDI数据流随后被传送到系统控制及配置程序12，该系统控制及配置程序12将数据流路由到I/O端口模块5中的输出端口或者路由到内部合成程序13或者路由到录音及回放程序14。使用者可以设置系统控制及配置程序12从而将数据流路由到任何或所有识别的路径。
内部合成程序13提供了系统控制及配置程序12与内部声音模块7之间的接口。由此，它还被用于管理和访问音色库17中的样本声音。
MIDI数据录音&回放程序14能够用于捕捉、存储以及回放演奏者所生成德MIDI序列。在这点上，MIDI数据录音&回放程序14访问歌曲库15中的歌曲并且包括节拍器，该节拍器便于演奏计时。此外，本发明允许演奏者通过I/O端口接口5下载MIDI文件，用于存储在歌曲库15中。
歌曲库15以及音色库17被划分到内部固定存储器以及外部可移动存储器中；后者可以以任何标准格式实现，包括安全数码卡、智能媒体卡或者USB存储钥匙。与本发明打包在一起的计算机软件允许演奏者将来自于计算机的MIDI文件以及音色库17声音文件存储到可移动存储装置中。
通过使用者与控制及显示操作台23的交互作用或者来自于包括计算机网络的远程来源(经由I/O端口接口5)，系统控制及配置程序12还被用于设立用于本发明的其它配置参数。系统控制及配置程序12将这些参数存储在本发明的配置存储器16中。
配置参数包括音乐演奏参数，例如演奏表面25上音符的实体排布、muzi按键18音符分配、音符声音、APHAMS MIDI地址、外部装置MIDI通道以及音高编号、I/O端口选择、内部合成器13启动、MIDI数据录音&回放程序14启动、歌曲库15中当前歌曲的选择、内部合成音色库17中的音色选择以及控制及显示操作台23特征。
由MIDI弦乐编译器11响应于单个muzi按键18上的打击而生成的MIDI输出命令流基本上由MIDI音符开启命令以及随即的MIDI音符关闭命令所组成。包括在MIDI音符开启命令中的MIDI音符速度数据由许多方法中的一种所决定。优选方法是使用测量的muzi按键18触发音度作为速度查询表的指针。
执行图1中大多数结构的软件还能够通过提供由MIDI弦乐编译器11所使用的各种算法从而在声音生成中实现很多种功能。
例如，为了执行标准MIDI协议中描述的触后特性，MIDI命令流将由MIDI音符开启命令以及随即的MIDI触后命令所组成，这会以一般每100ms的固定间隔进行重复，直到muzi按键18上的音槌或棒的压力被移除。随后将发送MIDI音符关闭命令。在演奏音符的时候，MIDI触后命令连续地传送音符和音符速度。这种功能由此通过允许使用者通过在打击期间改变muzi按键18上的打击压力而修改音符的强度来加强音乐表现力。
此外，本发明设备通过可以执行图1中的大多数结构的软件而容易地实施单个棒和音特性，由此所选择的muzi按键18触发所选择和音的生成，所述和音包括同一声音中的多个音符或者多声音功能，由此所选择的muzi按键18触发同一音符中多个声音的生成。
Muzi按键18的设计能够便于产生音色细微变化，由此通过打击相关muzi按键18的不同部分能够加强第二和第三泛音。该设计能够实现在传统钢鼓乐器上的类似特性的仿真，所述钢鼓乐器以和音方式调音，由此演奏者能够通过打击音符区域的边缘来加强第二或第三泛音。这需要每个muzi按键18配备有三个独立的传感器，所述传感器被用于通过MIDI弦乐编译器11来触发三个单独的MIDI命令，对于muzi按键18的每一次打击，所述三个MIDI命令与相应的音符以及它的第一和第二泛音相对应。下面描述这种设计的更多细节。
所述设计的优选实施例必须满足一个关键的性能目标。必须具有最低可能的演奏延迟时间，该延迟时间被定义为：响应于muzi按键18的打击所生成的触发，所选择德I/O端口处的输出MIDI流的生成开始的基本功能中的最大延迟。这样确保了，通过增加到内部声音模块7以及连接于本发明的任何外部装置中存在的延迟，本发明的设备不会明显地引起实时演奏变差。
通过将图1中限定的程序划分为可以在硬件中执行的部分、或者在软件中执行的部分，以及通过中断驱动程序将两者相互连接，所述的本发明设备的优选实施例获得了最低可能的延迟时间，同时达到了最大的设计灵活性以及使用者属性。
特别地，由于为演奏者提供了关于基本演奏功能的接口，并且所述基本演奏功能需要对muzi按键18上的打击动作进行实时检测、确认以及测量，因此启动的预设器确认&ID程序10、启动的muzi按键确认、ID&音度检测程序9以及启动的踏板确认&ID程序8被全部主要在模拟和数字硬件中执行。对于MIDI数据流的生成所需要的所有其它程序在软件中执行。
一般地，接下来，当演奏者打击muzi按键18的时候，前面提到的硬件部分会识别muzi按键18，确认信号以根除由于假的输入而导致的错误的可能性，并且测量打击的强度。软件部分随后通过使用处理装置上的中断装置来提示打击活动的发生，所述处理装置被用于执行所述软件。这些软件部分接下来输入来自于硬件模块的数据，从而识别被打击的按键以及按键强度。除了在本发明设备中使用的处理装置的固有的以及所需的计时功能之外，muzi按键18和预设器按键19中断被设置在最高优先级，由此确保对于打击活动的最快可能响应。
执行所有软件程序所需的计算能力可以通过嵌入处理器来实现，这种处理器的阵列或者作为单独的硬件，或者作为FPGA或ASIC内核的一部分。数字硬件部分能够在FPGA或ASIC内核上实现。
利用XILINX Spartan 3FPGA以及PIC18F6520嵌入处理器来构造的样机具有小于500微秒的延迟时间。根据由MIDI制造者协会出版的完整MIDI 1.0标准，MIDI系统能够达到3毫秒或者更少的总的MIDI延迟时间。任意地可知，一般的商用MIDI控制器以及合成装置具有不超过约5毫秒的延迟时间，并且由此当与所述商用装置共同使用的时候，本发明设备的总的延迟时间(打击按键与实际听到相应的声音之间的延迟)不会超过5.5ms，远小于由完整MIDI 1.0标准所建议的10ms最大极限。
下面参考图2、3、4和5，所述附图提供了本发明优选实施例的实体形式的图示。
特别地参考图2，顶层方案图，本发明设备的优选实施例包括三个主要实体部件，即：
(a)主组件24；
(b)控制&显示操作台23；以及
(c)安装架27。
所述设备的主组件24由安装在底座上的演奏表面25和主组件底座26所组成。演奏表面25包括muzi按键18的阵列，所述muzi按键18实体地设置在同心环中，每个环上有12个muzi按键18以及每个阵列上有三个或四个环。
每个muzi按键18都具有发光装置22，如图2所示，所述发光装置22固定成靠近muzi按键18或者直接固定在muzi按键18上，其中每个muzi按键18具有一个发光装置22。所述发光装置由此组成了LEDA 22。
主组件24还被用于容纳电子电路系统，该电子电路系统接收来自于muzi按键18阵列、脚踏板20和21、外部输入以及控制&显示操作台23的输入并且使用这些输入来输出MIDI输出信号、用于LEDA 22的控制信号以及控制&显示操作台23显示信号。主组件24还容纳有可再充电电池，该可充电电池能够实现本发明的完全便携性。
再次参考图2，本发明的开始踏板包括被用于调节所生成的声音的脚踏板20、21。商业可用脚踏板可被用于实现它们作为音量控制或者作为弯音轮(pitch bend wheel)的应用，所述商业可供脚踏板使用电位计或任何其它能够提供踏板位置的连续可变电压输出的技术。所述脚踏板还可以通过确定阈值电压而被用作开关，所述阈值电压指示踏板何时被推过预设点。对于优选实施例，阈值水平与踏板行程一半处的点相对应。
通过设置在操作本发明设备的软件中的选项，脚踏板20、21中的任何一个能够被设置成由使用者产生多种效果。当设置的踏板被压下时，本发明的设备能够产生持续效果(当前音符被持续地保持)、衰减效果(当前音符立即衰减)、用于使存储的旋律序列的起点和终点同步的开关或者可由使用者定义的预设开关中的任意一种。此外，脚踏板可被用于音量控制或者弯音控制。
一旦所述踏板被压下，通过发送MIDI音符启动命令和MIDI音符终止命令之间的MIDI保持踏板命令而实现持续效果。当所述踏板被压下时，通过立即发送MIDI音符终止而实现衰减效果。类似地，通过发送MIDI音量命令以及随后的数据比特值而实现音量效果，所述数据比特值由踏板位置所决定，并且通过使用MIDI弯音轮命令以及随后的数据比特来实现弯音控制，所述数据比特指示由结束踏板的踏板位置所决定的音高偏差的程度。
开始演奏表面25一般为内凹的半球形状。其它演奏表面25形状如作适当修改也是可行的，但是优选为内凹形状，这是由于其适合于传统乐器，并且其表面在由平均身高人士的最大接触范围所限定的范围之内，由此允许容易地达到全部muzi按键18。所述表面由此由于其人体工程学特性而是理想的，所述人体工程学特性能够在音乐环境中实现流畅的演奏，演奏者在所述音乐环境中容易受到重复的压力损伤。
优选实施例使用演奏表面25，该演奏表面25的最大深度处于7.5英寸/19.1厘米到10英寸/25.4厘米范围内，并且宽度从18英寸/45.72厘米到26英寸/66.04厘米。这些尺寸能够在一般演奏模式下舒服地接触到所有muzi按键，在所述一般模式下，设备被放置于演奏者前方，无论是最矮的还是最高的演奏者。演奏表面25可以由多种材料(包括木头、塑料、玻璃纤维、合成物和金属)构建而成，并且可以利用由肋和板条组成的结构性支撑机构来加强，以提高强度和刚度。
Muzi按键凹座33能够以以下方式实现所述muzi按键18的安置：其中所述muzi按键18表面无缝地融合到演奏表面25中，由此提供了所述表面的平滑外观。这不仅提供了对传统钢鼓表面的良好仿真，而且通过将演奏者受到阻挡的风险降到最低而便于进行演奏，如果所述muzi按键18没有平滑地融合到结束演奏表面25中的话，那么演奏者将会受到阻挡。
参考图2和5，演奏表面25还具有预设触摸按键19这一特征，预设触摸按键19在被启动时触发操作软件从而为本发明配置一组属性，所述属性由演奏者预先选择并且指定给所述预设按键19。
优选实施例提供了四个预设触摸按键19。图1所示的实体按键可以通过触摸、或者通过利用与用来演奏本发明的同一个音槌来打击而被启动，并且与muzi按键18具有类似的结构和操作。然而，当它们被单纯地用作开关时，预设器按键19输入的力和速度感测不是像muzi按键18那样是必需的。
本发明的优选实施例还提供了虚拟预设按键，所述按键是显示在控制&显示操作台23触摸屏上的特定区域，并且所述虚拟预设按键在被启动时触发操作软件从而为本发明配置一组属性，所述属性由演奏者预先选择并且指定给所述虚拟预设按键。
操作软件还能够使任何预设按键(无论是实体的还是虚拟的)都能够被演奏者通过手动地配置本发明的所需设定以及随后在控制&显示操作台23上显示的使用者定制菜单中选择“保存设置到预设器”选项而被编制。
此外，通过使用预设组，本发明的操作软件允许保存比实体或虚拟预设按键数目更多的配置设定。各个预设组是唯一的、单独的并且是所有实体预设按键19及虚拟预设按键的指定设置的完整集合。利用这种特性，任何单个实体预设按键19或虚拟预设按键都能够被用来访问与所述组一样多的配置设定，而不是像从前一样只能访问一个配置设定。
利用这些预设组，通过首先选择相关的预设组，以及随后通过用演奏棒打击所需的预设按键19或者用手指敲打它们而启动所需要的实体预设按键19、或者通过触摸被指定用于该目的的触摸屏幕部分而启动所需要的虚拟预设按键，将进行预先编制设定的选择。
本发明的优选实施例提供了总共至少12个预设按键，包括四个实体预设按键19和至少8个虚拟预设按键，所有按键设置成至少两组，由此允许在演奏期间访问本发明的总共至少24个预先编制的配置，同时12个预设中的每一个都能够访问两个预先配置设定中的一个。
参考图2和5，发光装置22可由氖灯泡、白炽灯泡、发光二极管(LED)或者其它发光装置或者这些技术的组合所组成。LED由于其低成本和较高的功效而成为优选的实施模式。
在优选实施例中，LEDA 22可以通过本发明操作软件的使用者配置而被启动或中止。当中止的时候，LEDA 22中的所有发光装置都被关闭。当启动的时候，LEDA 22根据使用者的选择在诊断模式下或者在教导模式下工作。
在诊断模式下，每个发光装置22对与其相关联的muzi按键18上的每次碰撞闪亮一次。在教导模式下，LEDA 22中的发光装置发光从而指示哪个muzi按键18将响应于MIDI流而被打击，所述MIDI流或者是来自于外部装置的输入，或者是来自于内部存储器的输入，本发明经由MIDI网络连接到所述外部装置。
所述LEDA 22的引入能够以多种方式进行音乐训练。本发明设备或外部MIDI装置能够被设置成将一个MIDI音轨(例如记录下来的演奏的主导音轨和旋律音轨)发送到LEDA 22，同时在特定的声音系统上演奏背景音轨。这允许初学者在本发明设备上使用MIDI产生的伴奏来演奏音乐。最严格的学习环境包括在能够使用MIDI的计算机上运行的优选训练软件的使用，从而有助于所需要的结束LEDA训练以及练习的范围。
如本发明图1到4所示的开始控制操作台的特征在于控制&显示操作台23，该操作台23接收用于与本发明连接的任何MIDI网络上的设备和乐器的使用者配置的输入，并且提供大范围的用户友好功能，包括按键定制、声音选择、键盘映射、变调、多个声音的同时合成、MIDI通道、MIDI库、音符编号、音符音阶编号以及节拍信息。输入可以采取实体触觉传感器、按钮或开关、或者在触摸屏上显示的虚拟按钮或开关的形式。
控制&显示操作台23还提供菜单选项以及本发明状态及配置设定的视觉显示。
此外，本发明的设备允许所述控制&显示操作台23的分布式实施，由此，所述控制&显示操作台23中不同方面的功能性能够围绕着演奏表面25分布，以便于容易地访问。例如，实体按钮及开关可以被设置在演奏表面25中和周围，而显示屏可以被保持在如图1到3所示的位置上。在优选实施例中，所述控制&显示操作台23将所有需要的功能整合成单个的触感显示模块，如图1到3所示。控制操作台的实体形状并不局限于图中所示的形状。
此外，在本发明设备的优选实施例中，控制&显示操作台23能够被折叠或者缩回到凹座中，控制&显示操作台凹座32位于主组件24的后部。
所述控制&显示操作台23菜单导航属性允许使用者通过浏览电子视觉显示器上显示的菜单来选择结束控制及显示操作台的所需选项。
作为其期望的一般应用，在开始安装架上，本发明可以被处于站立位置的使用者所演奏。为此，图2所示的尺寸会把使用者身高、对本发明控制属性的触及和访问(例如muzi按键18和控制&显示操作台23)的人体工程学考量作为因素考虑进来。
此外，安装在主组件24上的演奏表面25的高度可以通过使用最小程度的努力来旋转安装架锁定铰链30上的主组件24而进行调整。
此外，在任何给定的高度调节下，主组件24的姿态可以使用摇臂/姿态锁定组件29而进行调节，摇臂/姿态锁定组件29的细节在图4中显示。所述摇臂/姿态锁定组件29包括摇臂支架34，该摇臂支架34用于将姿态锁定件36通过摇臂45连接到主组件24，所述摇臂45容纳在摇臂/姿态锁定组件29中。摇臂45安装在摇臂轴承35上，该摇臂轴承35连接到姿态锁定主体42，由此一旦摇臂/姿态锁定组件29处于未锁定位置，则能够进行主组件24的自由旋转。
姿态锁定件36包括棘轮37和棘爪38，所述棘爪38被弹簧39保持在锁定位置。支撑销40用于将弹簧39连接到摇臂41及姿态锁定把手43的旋转中心。所述把手铰接到姿态锁定把手枢轴44上，并且用于锁定棘爪38以及使棘爪38从棘轮37释放。整个摇臂/姿态锁定组件29通过牢固地将姿态锁定主体42连接到安装架27而防止了转动。
向上拉动所述把手使所述棘爪38从所述棘轮37脱离，从而允许牢固地连接到摇臂41的主组件24的自由旋转。所述主组件24的姿态随后通过简单地释放姿态把手锁定43而被锁定在选择的位置上。这允许弹簧39将棘爪38拉回到靠着棘轮37的锁定位置上。由于所述机构仅仅能够通过姿态锁定把手43的有力的向上运动而被解锁，因此这种设计将使用者在演奏期间意外地释放锁定机构的风险降到最低。
在主组件底座26上最靠近演奏者的一点设有配重块41，从而在摇臂/姿态锁定组件29被释放时确保主组件默认地朝着演奏者旋转。除了弹簧39之外，这还进一步确保了当机构处于锁定位置时所述棘轮37和棘爪38完全地接合，由此在根本上消除了主组件24朝着演奏者意外转动的可能。
此外，尽管主组件24能够通过简单地推动所述主组件24的距离演奏者最远的一部分而旋转离开演奏者，但是配重块41能够通过确保所需要的力大于当在距离演奏者最远的muzi按键18在正常演奏期间被打击时所经受的力，而减少所述旋转意外发生的风险。
安装架27的弯曲设计提供了一定程度的美观性，同时能够在有力的演奏期间便于本发明的必要移动。这仿效了传统钢鼓的演奏环境，在传统钢鼓中，乐器的自然移动(通常自由地悬挂)提高了任何演奏的动态感染力。
在本发明中，除了在实体上支撑主组件24以及控制&显示操作台23的作用之外，安装架27还提供了坞站(docking station)的功能，用于提供电网驱动动力、MIDI及通用网络通过可拆卸连接器罩(pod)28与所述发明的连接能力。通过连接器罩28供应的动力还被用于对乐器主组件中的电池进行充电。
通过拆除连接器罩28和主组件24，本发明可以在没有安装架5的情况下使用。这允许钢琴家在其它使用者提供的支架和支撑件上使用本发明，并且在运动中期间如在传统钢鼓中发生的那样通过使用带子将本发明设备支撑在脖子上、或者使用适当设计的支架而支撑在躯干上，从而以完全便携的模式进行表演。在后一种情况下，MIDI信号通过集成的无线MIDI结束安装架而被传送到MIDI声音模块以及声音系统。
Muzi按键2是特殊设计的表面，其包括触发机构，即开始muzi按键，用于所期望的音符的生成。触发机构是电子传感器，当muzi按键18被适当尺寸的音槌、棒或者其它这种类似的演奏工具所演奏的时候，所述电子传感器产生信号。Muzi按键传感器59还将检测来自于手和手指的碰撞。Muzi按键18设计及排布的详细情况在图6和7中显示。
为了方便起见以及为了传达信息清楚，muzi按键18环被展开并且编号，如图6所示，从0到NR-1，其中NR是环的编号。在优选实施例中，NR＝3，其中最外部的环被指定为0号环46，内部环为1号环47，以及最内部环为2号环48。
此外，muzi按键18带有Rxx形式的标识，其中R为环的编号，xx为两位数字代码，该两位数字号码为0(00)到11范围内的十进制整数。在本发明的优选实施例中，数字代码的编号沿逆时针方向依次增加，然而，还能够使顺序相反从而使得代码编号沿顺时针方向增加。由此，标识编号在0号环46上为000到011，在1号环47上为100到111，以及在2号环48上为200到211。
下面所示的表1列出了分别与乐音4度及5度音符的音乐循环排布以及半音音符排布相对应的muzi按键18的两个音符排布。默认排布是按照乐音4度及5度的音乐循环。在这些排布的任一个当中，各个环被分配到由使用者选择的乐音音阶。本发明优选实施例提供了按照在科学音调记号法中标准音阶编号而指定的音阶范围，即从音阶0(Cy到B0)到音阶7(C7到B7)。C音符被自动地设定为所选音阶范围中的最低音符，并且由此被分配到相应环的R00muzi按键18。
表1
音符分配被存储到RAM中的音符分配表中，用户可以通过控制&显示操作台23上呈现的用户界面选项来访问该音符分配表，由此允许使用者有能力将音符排布更改为任何的任意配置。
图7提供了本发明设备中所述muzi按键18的优选实施例的透视图。应当注意的是，muzi按键18可以具有多种形状和轮廓。图7a提供了muzi按键18的一个优选实施例的顶视图49，该muzi按键18具有曲面轮廓表面。图7b和7c分别提供了所述优选实施例的前视分解图50和底视图51。
所述muzi按键18包括被称为muzi按键传感器59的电子传感器59，该电子传感器59连接到与轮廓型外壳，即muzi按键外壳53，所述外壳53由金属、塑料、其它固体合成物、玻璃、木材、或者任何其它这种固体材料的片、板、盘或薄块制成。Muzi按键外壳53的顶部覆盖有碰撞过滤垫54，并且在底部连接到框架，即muzi按键框架52。
所述muzi按键外壳53足够薄并且足够刚硬，从而允许施加到它的能量中有足够的一部分被传递到muzi按键传感器59，该传感器59产生被本发明的处理电路系统所使用的触发信号，所述电路系统将在随后描述。具有多种muzi按键外壳53材料和几何外形以及传感器技术，从而确保所述muzi按键传感器59的正确且可靠的触发。使用0.63厘米/0.25英寸的PVC材料用于所述muzi按键外壳53并且使用压电陶瓷转换器用于所述muzi按键传感器59的样品实施是非常成功的。
所述muzi按键18的顶面覆盖有碰撞过滤垫54，该碰撞过滤垫54由泡沫或橡胶或其它合适的柔性材料制成。在优选实施例中，材料具有70-90范围内的肖氏硬度以及不超过0.63厘米/0.25英寸的厚度。所述顶面可以是所述muzi按键18的一部分，该部分被实心音槌打击从而生成音乐声音。
碰撞过滤垫54可以根据需要而被省去。当省去时，演奏棒或音槌的尖端需要覆盖有适当的柔性材料，从而将对所述muzi按键18的碰撞噪音和表面损害降到最低。在优选实施例中，所述柔性材料需要具有70到90之间的肖氏硬度。尽管不是必须省去，但是碰撞过滤垫54的省去使得本发明变得更加灵敏，并且如果演奏者希望用手或者手指来演奏本发明设备的话是非常有用的。
在本发明的优选实施例中，所述muzi按键外壳53被固定到框架、即muzi按键框架52。所述框架增强了所述muzi按键18，由此增加了其受到声响刺激而对挠曲(flexure)的阻抗力，由此减少了传感器在具有极高声压水平的环境中被不慎触发的可能性。所述muzi按键18的结构以及用于其结构的材料必须使得muzi按键18在暴露到设备上缘高达120dBSPL(这是一般公认的普通人所能忍受的最大声压水平)的声压水平时，以及在15赫兹到15000赫兹的频率范围(音乐演奏中的典型范围)内不会被外部声音所触发。
Muzi按键框架52还增加了muzi按键18对由演奏表面25结构所承受的振动的阻抗性。这减少了串扰的可能性，该串扰是指muzi按键18在另一个muzi按键18被打击时或者当演奏表面25被不慎打击时被意外地触发。通过使用吸振支架55，muzi按键18对演奏表面25结构振动的阻抗性被进一步减少，所述吸振支架55将所述muzi按键框架52连接在所述muzi按键凹座33内。
图7c还显示了连接到所述muzi按键18的下侧的所述muzi按键传感器59。每个muzi按键18可带有一个或多个传感器。在按键上使用的所述muzi按键传感器59能够采取多种形式，从而允许对碰撞速度和力进行测量。可以用于此目的的传感器类型包括压电、霍尔、应变计以及阻抗传感器。
具有低至0赫兹(DC)的频率响应的传感器能够当muzi按键18上保持恒定静态压力时实现音符持续效应。这些传感器包括例如霍尔效应传感器、应变计传感器以及柔性电阻传感器。所述传感器具有需要DC动力以进行工作的不利之处，以及随之而来的在能耗和布线方面的增加。压电传感器不能够对低至0赫兹的频率做出响应，但是具有能够生成高输出水平而不需要DC动力以进行工作的优点。它们还具有对于快速瞬变效应更为响应的优点，并且因此通常更好地适合于检测打击演奏的碰撞特性。
图7c还显示了所述muzi按键接口电子电路板60，在优选实施例中，该电路板60安装在所述muzi按键框架52上。所述电子电路的功能是将所述muzi按键传感器59连接到本发明的其它电子元件，并且根据需要提供阻抗缓冲、滤波以及放大功能。所述muzi按键接口电子电路板60上的可选muzi按键18电子电路的设计和复杂性可以根据所使用传感器的类型而改变。然而，这种接口电路的设计和制造对于设计电子系统领域的技术人员来说是公知的。
例如，本发明优选实施例使用具有muzi按键接口电子电路60的压电传感器，每个电子电路60都使用场效应晶体管(FET)源极跟随电路，用于所述传感器的极高阻抗(一般高达100兆欧姆或更高)与本发明的处理电路(随后描述)的低阻抗输入的阻抗匹配。对于设计电子系统领域的技术人员而言，源极跟随电路设计是公知的并且因此不具有创造性。然而，为了完整性，现在描述图7d中所示的示例电路。
图7d显示出muzi按键接口电子电路60的一个部分的实施例，muzi按键传感器59在输入60a和60b处连接到电子电路60，用于在端子60f和60g出产生缓冲输出。在源极跟随配置中，电路使用单个低泄漏FET 60c，例如4117JFET。栅极电阻60d将栅极偏压为接地电压，而流经源极电阻60e的静态电流将源极偏压为接地电压之上，由此确立了线性操作所需的反向的栅极-源极偏压。输入端子60a和60b处的电压波动以与输出端子60f和60g相同的水平出现，由此给出了大小为1的电路增益。然而，由于源极电阻60e具有一般不超过几千欧姆的电阻值，比栅极电阻60d一般在20到200兆欧姆范围的电阻值要小得多，因此输出阻抗比规定的用于压电转换器的一般值要小得多。所述电路由施加到端子60h的正的DC供电提供动力。
下面再次参考图7a，该图7a显示了演奏者观察到的所述muzi按键18的优选实施例的顶视图49。
Muzi按键18结合有打击区域的阵列，用于生成更真实的效果，由此当所述muzi按键18的不同部分被打击时，由所述muzi按键18所产生的音符音色会轻微地改变。在本发明的优选实施例中，该可变音色特性是利用三个打击区域来实现的。
图7a显示了在muzi按键18的优选实施例上的打击区域56、57、58的位置。应当注意的是，在本发明的设备中，打击区域不是明显可见的，并且图7a中的区域被标记仅仅是用于解释目的。
主打击区56中的传感器被设置在所述muzi按键18的中心。剩余打击区被称为次打击区57、58，其由外围打击区57和径向打击区58组成。外围打击区57上的传感器被沿着所述muzi按键18的最靠近限定出环形扇段的同心圆的末端设置，所述muzi按键18被设置在所述环形扇段中。径向打击区58上的传感器沿着muzi按键18的最靠近限定出环形扇段的径向线的末端设置，所述muzi按键18被设置在所述环形扇段中。
通过将主打击区56、外围打击区57和径向打击区58作为单独的muzi按键，当所述muzi按键18被打击时所述单独的muzi按键以三音符复音演奏，本发明实现了可变音调特性。为了对大多数传统钢鼓中出现的音调变化进行仿真，主打击区56中的传感器被用于触发所述muzi按键18所分配的音符，同时外围打击区57中的传感器被用于触发比所述muzi按键18所分配的音符高一个音阶的音符，径向打击区58中的传感器被用于触发比所述muzi按键18所分配的音符上面的第5个音符高一个音阶的音符。比所述muzi按键18所分配的音符上面的第5个音符高一个音阶的所述音符的基本频率与所述muzi按键18所分配的音符的第三泛音相对应。
可变音调造反影响了所述muzi按键接口电子电路60的设计。特别地，所述muzi按键接口电子电路60必须结合有如图7d所示的三个单独的子电路，每个独立子电路用于一个打击区56、57、58。图7d所示的电路能够实现所述muzi按键接口电子电路60的一部分，单个打击区56、57、58中的muzi按键传感器59或者muzi按键传感器59的平行组合在输入端60a和60b连接到该部分，从而生成与端子60f和60g相对应的三个独立缓冲输出。
根据所描述的配置和实施，由此被外围打击区57中的传感器以及径向打击区58中的传感器所触发的各个音符的音度将根据相关muzi按键18上的实际打击位置而变化。然而，由主传感器27所触发的声音必须总是主导着由次打击区28、29中的传感器所触发的声音。
有多种方法来获得所需要的主传感器27的主导地位，包括通过适当的安装或者使次打击区中传感器产生的信号衰减从而使得次打击区28、29中传感器的敏感度在实质上(physical)降低。在更高级的应用中，实际打击的位置能够从所述muzi按键18上的各种传感器的输出中估计出来，并且该信息被用于确定由所述muzi按键18所触发的复音组成的相对水平。模糊逻辑算法被用于实现这种方法。
在本发明设备的优选实施例中，由主传感器所触发的声音的主导地位是通过在操作软件中实施两个使用者可调参数而获得的。第一个参数是次传感器衰减因子(SSAF)，该参数是一个全局变量并且被应用于通过次打击区57、58中的传感器所测量的触发水平。第二个参数是最大次传感器速度(MSSV)，该参数规定了次打击区57、58中的传感器所触发的音节以及第三泛音音符的最大MIDI音符速度，该音符速度是由主打击区56所生成的音符的MIDI音符速度的一部分。
本发明所述设备中的所述操作软件测量次打击区57、58中两组传感器的输出。如果来自这两个区域的传感器输出水平处于彼此的10％到30％内，那么与这些传感器输出值中的每一个相对应的存储变量被归零，由此有效地抑制了可变音色效果。否则，与具有较小输出值的传感器相对应的存储变量被归零。这种方法确保了，如果次传感器接收到来自于棒碰撞的大致相同大小的能量，那么由两组传感器所触发的音符都不会被演奏，由此使可变音色效果局限于次打击区57、58的紧邻处。还确保了由次打击区57、58中的两组传感器所触发的音符不超过一个。
次传感器输出值随后被乘以SSAF以及所确定的对应的MIDI速度。同时，由主打击区56传感器所生成的音符的MIDI速度被确定。如果由次打击区57、58传感器所触发的任一音符的MIDI速度大于MSSV与由主打击区56所触发的音符速度的乘积，那么由次打击区57、58传感器所触发的音符的MIDI速度被自动地限定为通过用MSSV乘以主打击区56传感器的速度所得到的值。
可变音色属性对于所有muzi按键和特殊效果都自动地失效，所述muzi按键被分配到打击乐器声音(例如鼓和钹)。
尽管可变音色属性针对更高级的使用者，但是也有利于所有的演奏者，因为通过对传统原声钢鼓的感觉进行更接近的仿真，音色的变化能够创建出更自然的氛围。当除了钢鼓之外的声音被选择时，各种打击区56、57、58的引入还提高了演奏的自然特性。
所述muzi按键18能够具有任意的尺寸、形状或颜色。然而，为了下面所述的原因，本发明优选实施例指定尺寸、形状及颜色的物理属性，以帮助演奏者区分演奏表面25上的音符。
在这一点上，应当注意的是，尽管音乐键盘(如钢琴)上音符的线性设置允许音符的轻易区分及识别，但是当音符如本发明装置那样被排布成同心圆形方式时，情况就并非如此。如果特定环的起点或终点不能被快速地区分的话，那么圆形排布会使得难以快速地识别音符。此外，如图6所示，环的圆周随着向演奏表面25中心移动而减小，从而迫使所述muzi按键18的尺寸也随着从0号环46经过1号环47向内部环(即2号环48)前进而减小。
在本发明设备上使用的所有muzi按键18都可具有相同的尺寸；然而，优选实施例在所述muzi按键18形状、颜色以及尺寸的组合上采用变化，从而提供了视觉提示以消除混淆，当钢琴家需要快速地识别出以圆形方式排布的音符时会出现这种混淆。
如传统原声钢鼓上所得到的，所述muzi按键18的表面区域上根据音符音调的变化被用于向演奏者提供所分配音符的视觉提示。由此与低频音符相关联的所述muzi按键18在尺寸上大于分配到较高频率音符的muzi按键18。由于本发明的电子属性，所述muzi按键18音符尺寸不需要像传统钢鼓那样精确地计算。此外，通过将音阶划分为整数个不同的半音簇，尺寸改变的数目将会大量地减少，由此减少了制造成本。对于本文，所述簇被限定为音符组，所述音符组形成了半音音阶的连续子集。单个音符尺寸然后可被分配到各个半音簇。
有效应用所需的半音簇的数目依赖于所使用的实际音符排布，所述有效应用是指提供对于音符识别的视觉提示。半音音符排布要求：除了每个环的起点和终点处的编号号码0(00)和11(11)的所述muzi按键18之外，分配给在半音上相邻的音符的所述muzi按键18需要在实体上也相邻。由此，对于所述半音排布，绝对需要最少12个不同的muzi按键18尺寸。在实际中，对于完成所有三个音阶，将需要最多36个不同的尺寸。
另一方面，试验表明：基于三个四音符的半音簇，使用具有3个muzi按键18尺寸的4度及5度音乐循环的排布(本发明的默认排布)是有效的。这种方法的有效性是由于不会有两个实体上邻接的muzi按键18具有相同的尺寸。在这一点上，在任一给定的环上，分配给音符C，C#，D和Eb的所有muzi按键18被分配最大尺寸，分配给音符E，F，F#和G的muzi按键18具有普通的较小尺寸，并且分配给音符G#，A，Bb和B的muzi按键18具有普通得最小尺寸。
所述muzi按键18的实体形状可以进行改变，从而进一步强化尺寸变化策略，从而帮助进行音符识别。在这一点上，所述策略的成功应用要求同一个环上不会出现两个相邻的muzi按键18具有相同的形状。将使用多达12个不同的形状以用于该目的。然而，还能够用更少数目的不同形状来获得相同的音符区分度，由此能够以较低成本制造。例如，随着围绕给定环行进，两个不同的形状被交替使用。可替代地，如用于尺寸变化的策略所描述的那样，可以为每个半音簇指定一个专门的形状，这样使得在每个环上刚好使用三个不同的形状，如图6所示。
此外，用于音符区分的尺寸变化及形状变化策略还可以通过变化的颜色/阴影方案来加强。最合理的颜色方案是随着音符高度不断升高而使用不断变亮的颜色，每个音符具有一个专门的颜色/阴影组合。这种方法可以应用到APHAMS上的所有音符，在这种情况下需要最少36个颜色/阴影组合；或者应用到单个环上，其中颜色图案在所有环上重复使用，在这种情况下仅需要12个颜色/阴影组合。
一种可替代的方案要求一种专门颜色分配给任何给定半音簇中的所有音符，而不是分配给单独的音符，由此导致了：如果在所有环上重复相同颜色方案，那么最少需要三种颜色，并且在优选实施例中如果对三个环中的每一个都应用不同的颜色方案，那么最多需要9种不同的颜色。
本发明的优选实施例利用muzi按键18的物理属性来提供视觉上的提示，以用于音符区分，如下所述以及如图6和表2所示。
音符被分配到使用4度及5度循环的所述muzi按键18。音符被分组为三个半音簇，为了方便标记为CC0，CC1以及CC2。在每个环中，四个音符C，C#，D和Eb分配给CC0，接下来的四个音符E，F，F#和G分配给CC1，音阶上的最后四个音符G#，A，Bb和B分配给CC2。这些音符如表2中详细列出的那样分配给muzi按键18。同样的半音簇标记应用于所有环。
相同的专门物理属性(形状及颜色方面)被应用于给定的半音簇，CC0、CC1或者CC2，而不管实际的环位置如何。此外，与任一给定半音簇中的音符相关联的全部四个muzi按键18具有与该半音簇相关联的相同的物理属性(形状、尺寸及颜色方面)。然而，在任一给定环上，每个半音簇具有其专门的且不同的尺寸属性，其中尺寸从CC0经过CC1向CC2单调地降低。此外，对于任一给定的半音簇，尺寸从0号环46向2号环48单调地减少。
表2
再次具体参考图6。
在优选实施例中，通过将所述muzi按键18分配到环的专门区域并且使用下面的公式来确定所述muzi按键18的尺寸。
α0+α1+α2＝90°，以及
ρ0+ρ1+ρ2＝D/2
其中ρ0、ρ1和ρ2为各自的径向长度，该径向长度限定了被0号环46、1号环47以及2号环48中的muzi按键18所占据的环形区域的径向长度，α0为分配到CC0中的音符的muzi按键18所占据的环形部分所对的中心角，α1为分配到CC1中的音符的muzi按键18所对的中心角，α2为分配到CC2中的音符的muzi按键18所对的中心角。这些参数在图5中进一步示出。
α0、α1和α2之间的关系被限定为α1＝r10α0以及α1＝r20α0，其中r10和r20是基于音符频率所选择出来的比率。ρ0、ρ1和ρ2之间的关系被限定为ρ1＝q10ρ0以及ρ1＝q20ρ0，其中q10和q20是基于音符频率所选择出来的比率。
对于本发明的优选实施例，比率r10和r20由r10＝r20＝21/3所决定，这与分配给任何一对相邻半音簇(例如CC0和CC1或者CC1和CC2)的音符的平均频率的比率相对应，并且q10＝q20＝2，这与分配给任何一对相邻环(即0号环46与1号环47，或者1号环47与2号环48)的音符的平均频率的比率相对应。
通过设置适当的代表所述相关muzi按键18附近的这些声音的图标，提供了用于合成声音的视觉提示，所述合成声音不具有明确的音高，例如有节奏的打击乐器以及特殊效果，包括例如锣、手鼓以及套鼓。例如，可以使用一双手的图像作为手鼓特殊效果的图标。这些图标是可移动的，因此实现了使用者将打击乐器分配给所述muzi按键18时的灵活性。
参考图8，该图显示了本发明设备的主组件电子电路31的优选实施例的框图。框图沿用Gane-Sarson传统，其中数据转换程序用椭圆形表示，数据存储区域用开边矩形表示，并且输入输出接口用封闭矩形表示。
数据移动如箭头所示。由于图8是电子电路的高层级表示，因此也表示出关键的控制信息。在这一点，框图与Gane-Sarson传统稍有不同。
尽管图8在电子电路的图示上是稍稍非常规的，但是相比常规的电子电路框图，图8对于本发明的电子硬件提供了少得多的混淆内容。图8中使用的各种方框并没有表现出创造性并且对于电子学领域技术人员是公知的。
主组件电子电路31提供了下述功能：(1)按键信号过滤，从而消除来自于所述muzi按键18阵列和脚踏板20、21的错误输出，(2)被打击的所述muzi按键18的按键编号的实时识别，(3)打击已经识别的按键的力的实时测量，(4)从启动的muzi按键18的按键编号到与以识别的按键相关联的使用者可编程属性的列表的实时映射，(5)对于输出所需要的MIDI流的合成，(6)MIDI流的传输，(7)LEDA 22的启动，(8)与控制&显示操作台23的接口，(9)用于本发明设备的正确操作的整体系统管理功能。
本发明的主组件电子电路31由主组件接口电路63、主组件嵌入处理器68、系统存储器71、内部合成器69、完全实现顶层方案图1中的音色库存储模块17的音色库存储器70、以及外部接口模块72所组成，所述系统存储器71结合了在音色库存储器70的系统操作保存中所需要的所有存储器元件。
主组件接口电路63提供了对来自于演奏表面25上的所述muzi按键18、预设按键19以及踏板20、21的输入的信号调节功能，并且将由此得到的调节信号作为输入提供给主组件嵌入处理器68。下面对前面所述的信号调节功能进行更详细描述。主组件嵌入处理器68还接收来自于MIDI无线及有线端口、以及控制&显示操作台23的输入，从而产生MIDI无线及有线输出信号、LEDA 22的视觉反馈系统信号以及控制&显示操作台23显示信号。
设置在各个muzi按键18上的所述muzi按键接口电子电路60的输出通过使用可移除连接器而直接地连接到主组件电子电路31，由此便于单独得muzi按键18的更换及修理。直接地连接到主组件电子电路31的峰值检测器及触发模块33。
峰值检测器&触发电路61接收来自于muzi按键18上的传感器的输入并且输出触发脉冲和信号水平的峰值，该触发脉冲被提供给去抖及消隐逻辑模块62从而指示出相关的按键已经被打击，该信号水平的峰值被输入到模数转换器阵列(ADC阵列)64用于提供所述相关muzi按键18上的打击的碰撞力的指示。
对于每个muzi按键18具有三个峰值检测器及触发电路61，各个电路61用于主打击区56、外围打击区57以及径向打击区58各个中的各组传感器。
图9显示了被用于实现峰值检测器及触发电路61的基础电路的示意图，该基础电路的设计和操作对于电子学领域的技术人员而言是公知的。
设置在每个muzi按键18上的所述muzi按键接口电子电路60的三个输出中的一个连接到输入端子61a、61b。在所述muzi按键接口电子电路60上生成的正电压通过二极管61g为电容器61i充电。二极管61g确保了当输入源上的电压下降到电容器61i上的电压以下时，存储在电容器61i中的电荷不会在相反方向上流动，即流回到输入源。可替代地，这确保了由所述muzi按键产生的反向电压不会使电容器61i放电。二极管61g与电容器61i的串联组合因而确保了电容器被充电到峰值输入电压。
电阻器61h确保了电容器在所述muzi按键18的下一次碰撞时放电。该电阻器的值被选择成使得电容器能够在50ms内充分地放电，由此允许检测器捕捉到以每秒高达20次打击的速度发生的打击的峰值，所述每秒20次打击被公认为比一般鼓手能够打鼓的最快测量速度还要快。50ms时间段还允许足够的时间用于ADC将模拟峰值转换为数字等同值。峰值经过端子61c、61d输出。
众所周知，在演奏的一般模式下(其中用于打击所述muzi按键18的工具在碰撞之后被立即升起)，所述muzi按键18将会产生对单个打击的衰减振荡响应。这种输出还可以通过工具的自然倾向(第一次碰撞之后立即在所述muzi按键18上弹起)而生成。众所周知，还有一些演奏模式，其中使用者尝试在第一次碰撞之后立即将演奏工具保持成抵靠着所述muzi按键18。在这种情况下，输出响应将会是单个瞬时脉冲。
为了确保第一次碰撞与峰值检测&触发电路61的输出中表示峰值碰撞力的电压生成之间的最小延迟，所述muzi按键18上的传感器59被连接到峰值检测&触发电路61，从而确保输出响应中的第一次峰值总是正的。在优选实施例中，所述muzi按键18的材料及结构必须使得这种响应在棍碰撞之后不超过25毫秒的时间内显著地衰减。此外，响应单个打击的输出中的连续峰值相隔不应超过20毫秒。选择这些规定的时间用于确保当演奏者以每秒20次打击的速率或者低于该速率用演奏工具敲打任何muzi按键18时，每个打击都能被检测到，所述每秒20次打击被公认为超过专业鼓手的最大测量打鼓速率。
电容器61f和串联电阻器61j形成了高通滤波器，其着重于由于所述muzi按键18上的打击而产生的输入信号中的尖锐瞬时部分。过滤后的信号被输入到比较器61m的一个桥臂，另外输入的参考电压被施加于该桥臂，该参考电压由电阻器61L和61k所形成的分压电路产生。当过滤后的输入值超过参考值时，比较器输出由此生成了正的脉冲。触发脉冲通过端子61e和61d输出。
峰值检测&触发电路61的触发子电路以及峰值检测子电路都被用于主打击区56中的传感器。对于次打击区57、58中的传感器，不使用峰值检测&触发电路61的触发电路。然而当所述muzi按键18被打击时，峰值检测&触发电路61的峰值检测电路被用于指示这些传感器输出的激烈程度。
去抖及消隐逻辑模块62被用于通过消除前面提到的多个脉冲的寄生效应而验证打击的发生，该多个脉冲是由传感器响应于单个打击而产生的。如果没有去抖及消隐逻辑模块62，这些多重脉冲就容易地被主组件电子电路31中的快速处理电子元件错误地认为是多个打击。对于本身具有去抖能力的传感器，例如霍尔效应传感器，则不需要该模块，但是如果使用这种转换技术的话，该模块仍然行使作用。去抖及消隐逻辑块62的输出被供应到编译器逻辑模块66，所述编译器逻辑模块66对相关按键编号进行编码，用于输入到主组件嵌入处理器68。
与按键编号编码同时发生，触发启动信号通过去抖及消隐逻辑模块42而输出到ADC选择及触发逻辑模块65。所述模块输出信号，用于开启ADC阵列64中的数据转换程序。所述阵列包括被去抖及消隐逻辑模块62选择出来用于将峰值高度的模拟值转换为数字值的ADC。该信息被编译到ADC阵列64中ADC的数据输出中，用于输入到主组件嵌入处理器68。
中断发生器逻辑模块67监测ADC阵列64中的所有模数转换器，用于监视它们各自数据转换循环以及向主组件嵌入处理器68发送信号的完成情况，从而通过编译器逻辑模块66的输出来获取被打击的所述muzi按键18的识别，并且通过ADC阵列64中相关的模数转换器来读取出表示打击力大小的数字值。
中断发生器逻辑模块67获取来自于ADC阵列64中模数转换器的转换结束输出标志的输入并且向主组件嵌入处理器68发出中断请求。所述处理器被编制成能够识别已被启动的所述muzi按键18、预设按键19或者踏板20、21，并且在需要时读取与所述muzi按键18输出峰值或者踏板20、21输出相对应的数据值。
在主组件嵌入处理器68读取ADC阵列64中所选择的模数转换器的输出之后，该处理器68发送确认到中断发生器逻辑模块67，该中断发生器逻辑模块67随后清除ADC阵列64中模数转换器的转换结束输出标志。主组件嵌入处理器68随后将MIDI指令通过外部接口模块72传送到连接于I/O端口接口5的适当配置的MIDI装置。在本发明设备的优选实施例中，I/O端口接口5可以提供有线MIDI输出端口以及MIDI无线端口。
生成的MIDI流还可以被导入到内部合成模块69，该模块69通过标准可移除存储器例如安全数码卡(SD)或智能媒体卡(SM)或者USB存储钥匙上的音色库存储器70的使用而得以实现。
本发明上的I/O端口5支持使用标准MIDI、USB、火线或以太网协议连接到外部装置。还支持无线MIDI。这些固有特性不仅允许MIDI通讯中的最优灵活性，而且便于演奏素材的下载，包括MIDI序列以及音色库，以及用于巡回演奏者的软件及固件升级。特别地，后面的功能允许本发明的设备能够适用于由MIDI制造者协会出版的新的MIDI协议。
除去细微不同之外，主组件嵌入处理器68以类似于所述muzi按键18的方式在踏板20、21的输入上进行操作。特别地，对于具有连续模拟输出的踏板20、21，所述输出被直接地提供给ADC阵列64中的模数转换器。这将应用于能够进行这种输出并且设置为音量控制的踏板20、21。
此外，峰值检测&触发模块61的峰值检测电路被非逆变整体增益缓冲器所替代，该缓冲器的设计对于电子设计领域的技术人员而言是公知的。该缓冲器的输出被连接到ADC阵列64，从而在踏板被用于音量控制或者用作弯音轮时提供踏板启动的指示。峰值检测&触发模块61的触发电路提供了触发输出，该触发输出能够发送何时踏板已经经过沿着其行程的预设参照点的信号。所述参考点是通过由图9中电阻器61k、61l形成的分压网络设定的参考值而确定的。
除了细微不同外，主组件嵌入处理器68以类似于所述muzi按键18的方式在预设按键19上进行操作，不同之处在于没有连接到ADC阵列64，也没有使用峰值检测&触发模块61的峰值检测电路。只有峰值检测&触发模块61的触发电路被用于指示预设按键19打击的发生。
LEDA 22被LEDA控制模块73所驱动，该LEDA控制模块73将主组件嵌入处理器68传送的MIDI数据流作为输入。LEDA 22中要被启动的特定发光装置的选择是通过嵌入到MIDI流中的音符信息以及所述muzi按键18的使用者编制配置所决定的，所述muzi按键18的使用者编制配置将所述muzi按键18映射到音符。MIDI流来源可以是内部的(在诊断模式下由所述muzi按键18产生)或者外部的(在教导模式下由有线或无线MIDI网络上的另一个MIDI装置产生)。
主组件接口电路63中的逻辑模块可以使用任何可获得的数字电子技术而实施，包括现场可编程门阵列(FPGAs)，专用集成电路(ASIC)，或者嵌入处理器的阵列。优选的实施方式是利用具有嵌入处理器内核的FPGA，从而实施主组件处理器68以及主组件接口电路63的所有方面，峰值检测&触发模块61以及ADC阵列64除外。这以合理成本的促进了处理速度和低反应时间。
图10中的主组件嵌入处理器68软件数据流图74(DFD)使用Gane-Sarson传统，其中数据转换过程由椭圆形所表示，数据存储区域由开边矩形所表示，并且输入及输出接口由封闭矩形表示。数据移动由箭头指示。
图3的顶层方案图1中所示的启动的踏板确认&ID程序8、启动的muzi按键确认、ID&音度检测9以及启动预设确认&ID 10在图10的主组件嵌入处理器软件DFD74中的演奏表面中断处理程序中执行。
顶层方案图1中的MIDI弦乐编译程序11被直接地执行，以作为图10的主组件嵌入处理器软件DFD 74中的MIDI指令生成器79。
顶层方案图1中的内部合成程序13的软件部分在图10的内部合成程序88中实现。
图7的顶层方案图1中所示的系统控制及配置程序12的各项任务被分配到图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的系统控制程序86、I/O接口程序87、预设加载程序77以及LEDA控制器程序84之间。
图1中的MIDI数据录音&回放程序14中的各项任务在图10中的录音&回放程序81以及MIDI计时器程序80中执行。
图1的顶层方案图1中所示的、用于本发明的配置16数据存储器被分配到图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的系统设定存储器85、预设配置存储器76、muzi按键配置存储器78以及I/O端口配置存储器83的元件之间。图1的顶层方案图1中所示的音色库存储器17以及歌曲库存储器15被直接地认为是图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的音色库存储器70以及歌曲库存储器82。
演奏表面中断处理程序75被主组件电子电路31中的中断生成器逻辑模块67所启动。这发出来自于演奏表面25上的所述muzi按键18或预设按键19的新的数据的可用性的信号。当接收到中断时，演奏表面中断处理程序75通过由编译器逻辑模块66显示的数据来确定中断的来源是预设按键19还是所述muzi按键18。中断的使用有利于按键打击活动的快速及可靠的捕捉和处理。
如果中断来源被确定为预设按键19，那么从编译器38的预设编号数据输出中可以获得启动按键的编号。
如果中断来源被确定为muzi按键18，那么演奏表面中断处理程序75通过读取来自于主组件电子电路31中的编译逻辑模块66的所述muzi按键编号数据输出来确认打击的音符。随后通过读取ADC阵列64的输出而对音符音度进行采样。随后通过读取来自于主组件电子电路31中编译器38的踏板20、21编号数据输出从而获得被压下的任何踏板20、21的编号。最后，读取所述相关muzi按键18中与外围打击区57和径向打击区58相对应的次传感器的输出。
所有这些数据随后传送到MIDI命令发生器程序79。
MIDI命令发生器79使用muzi按键配置存储器78中的当前配置数据并且根据接收自演奏表面中断处理程序75的信息来构建MIDI命令数据流。该区域中的数据被设置为可编程矩阵，所述可编程矩阵将每个muzi按键18映射到音符属性(包括音符、声音、MIDI通道、SSAF以及MSSV)的使用者规定分配。例如可变音色、和声以及多音部设置的功能也被包括在MIDI命令发生器79中。
Muzi按键配置存储器78接收来自于预设加载程序77或者系统控制程序86的数据。系统控制程序86基于来自控制&显示操作台的使用者输入从而将数据存储到muzi按键配置存储器78中。由使用者所决定的、用于各个编号的预设器的预设配置数据被写入到预设配置存储器76。预设加载程序77负责检索存储在预设配置存储器76中的muzi按键18数据以及将数据写入到muzi按键配置存储器78中，所述muzi按键18数据与从演奏表面中断处理程序75发送的预设器编号信息相对应。这能够实现系统的自动及动态重新配置。
MIDI命令数据流随后发送到I/O接口程序87，该程序87通过I/O端口接口5中的一个或多个通道发送这些MIDI命令。I/O接口程序87的作用是格式化MIDI流，用于通过由使用者所选择的任何输出通道进行传输。来自于I/O接口程序87的MIDI输出还可被导入到内部合成程序88或者LEDA控制器程序84。I/O接口程序87使用I/O端口配置存储器83中的信息来确认由使用者选择的MIDI输入以及MIDI输出通道编号并且判断是否要终止内部合成器69和/或LEDA 22。
LEDA控制器84程序负责控制演奏表面25上的各个发光装置22的ON/OFF状态。该程序接收来自于演奏表面25的输入或者通过I/O接口程序87接收来自于当前MIDI输入端口的输入。LEDA控制器从系统设定存储器85获得其操作状态。该状态包括其活动状态，ON或者OFF，其处于教导模式或是诊断模式，以及MIDI数据流的来源是内部或是经由活动MIDI端口来自于外部。
系统控制程序86使用控制操作台菜单管理器，用于输入以及显示本发明的当前配置设定。控制操作台菜单管理器程序89控制控制&显示操作台23上的交互显示以及使用者输入。在本发明的优选设置中，使用者接口使用接下来描述的基于页面的菜单结构。
当录音&回放程序81被使用者启动时，该程序将MIDI流数据和时间戳信息一同存储，所述时间戳信息来自于歌曲库存储器82中的MIDI计时器程序80。存储在歌曲库82中的歌曲能够被存储&回放程序81检索，用于通过I/O接口程序87回放。I/O接口程序87还能够将来自于录音&回放程序81的回放MIDI流与来自于演奏表面25上的muzi按键18并且由使用者生成的新的MIDI流数据混合。这样允许演奏者放下敲打音轨，该音轨随后被重放作为伴奏。MIDI计时器程序80还被用于通过内部合成程序88而实现节拍器的特性。
录音&回放程序81还被用于从歌曲库82中检索韵律MIDI序列。在这一点，歌曲库82被分为四个部分：(a)使用者可编制歌曲存储器，该存储器能够实现如前所述的使用者生成的或者使用者下载的序列的存储；(b)使用者可编制韵律存储器，该存储器类似于使用者可编制歌曲存储器部分进行操作，但是被特定地确认为韵律模式；(c)APHAMS歌曲存储器，预先限定的序列被存储在该存储器中并且该存储器不能被使用者擦除；(d)APHASM韵律存储器，预先限定的韵律序列被存储在该存储器中并且该存储器不能被使用者擦除。
上面所述的用于本发明设备的电子硬件及软件系统能够实现多种功能，所述功能能够通过控制&显示操作台23上显示的系统菜单而被获取。
下面参考表3、4以及5，所述表提供了可用于本发明的使用者可选选项的典型列表。优选实施例能够根据控制&显示操作台23上显示的基于页面的菜单来执行这些选项。
使用嵌套结构来描述所述菜单，所述嵌套结构的形式为：
项目1{项目a{项目I，项目II}，项目b}
由此，层级上较高的菜单项的子菜单用花括号包围起来。黑体显示的菜单项在实际当中作为菜单结构中别的地方的顶层菜单项而被执行，并且由此可以被独立地访问。在示例中，项目a和项目b是项目1的子菜单，其中项目a包括子菜单项目I和项目II。
当指定的使用者进入到菜单上的新类目时，当前设定被显示为起始点。退出提示被用于保存或者取消所做的选择。如果选择“取消”的话，那么初始值将被恢复。这些对于所有菜单项是通用的并且没有在下面的表3、4和5中显示。设置以下选项：如果在一段由使用者确定的时间内没有输入的话，则退出菜单，默认时间被设定为10秒。所有菜单设置会在关机时保存到非易失性存储器中。
此外，在整个结构中都出现环选择子菜单项目，该子菜单项目能够实现在该层级上列出的所有适当设定的应用，通过选择0号环46、1号环47或者2号环48，该应用出现在指定环上，或者通过选择所有(系统默认)，该应用则同时出现在所有环上。这样能够实现分开性质的执行，由此各个环具有其自己的音区或声音。
菜单结构的顶层提供了四个主选项组：(a)演奏表面；(b)音色；(c)系统配置；以及(d)录音/回放。
演奏表面菜单项具有四个子菜单：环选择，范围，排布，以及保存到预设器。
如果在环选择子菜单中选择所有的话，那么范围子菜单允许使用者设定用于整个设备的最低音符。该最低音符被分配到muzi按键18000。内部环上的音符随后被自动地设定成比1号环46高一个音阶并且比2号环48高两个音阶。子菜单满足与C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6或C7中任何一个相对应的所有8个音阶。如果在环选择子菜单中选择单独的环，那么范围子菜单将最低音符设定到所选择的环上。对于本发明，总是有与muzi按键18R00相对应的C音符，其中R为环的编号。
排布子菜单能够进行音符排布式样的选择。所提供的选择为4度及5度、半音以及自定义。自定义选择能够为每个单独的muzi按键18任意地分配由音阶编号(从0到8音阶)和音符(从C到B)所指定的唯一音符。
保存到预设器子菜单允许使用者将演奏表面菜单中的当前设置保存到多个实体或虚拟预设器中的一个。使用者必须选择与实体或虚拟预设按钮、按键或踏板中任何一个相对应的预设器组或者预设器编号。
音调菜单项允许快速且直接地使用本发明设备的合成声音以及和声、多声部和音色生成功能。音调菜单的环选择子菜单能够将所选择的音调菜单选项应用到任何一个环或者所有环。
声音子菜单提供了获取按照通用MIDI名称以及如表4中列举的MIDI音色名称及编码。每一个新的声音选择都会引起操作软件将MIDI音色变化命令发送到分配给相关环的通道上的MIDI装置。通用MIDI名称以及编码都被显示出来。子菜单通过标准通用MIDI指定组从而列举出标准GM声音选择：钢琴类，半音性打击乐器，风琴类，吉它类，贝司类，弦乐器，合奏组，铜管乐器，簧片乐器，管鸣乐器，合成领奏，合成背景，合成效果，民族乐器，打击乐器，音响效果。
此外，使用者可以在钢毂子菜单选择下选择标准钢鼓范围中的任何一个。在本发明的最简单实施中，对该项目下列举的任何一个选项的选择会将声音设定到通用MIDI钢鼓，MIDI编码115，如4度和5度的排布以及如下的最低音符：次中音-C4，倍次中音-C3，Double Second-C3，吉他-C2，大提琴-C2，四声道-C2，次中音提琴-C1，6提琴-C1。最低音符是C并且被设置到muzi按键000上。这允许本发明的快速设置，用于原声钢鼓仿真及合成。
具有类似范围的原声钢鼓在所生成的音色上会略有不同。例如，对于两个乐器上相同的音符，次中音提琴不会像6提琴那样突出低音部分。由此公认的是，如果同一MIDI声音用于所有范围的话，那么传统乐器的合成将会有少许瑕疵。在优选实施例中，通过对各个钢鼓乐器的更准确的内部合成或者通过使用在许多商用MIDI合成器中可获得的取样属性来解决这个问题。
鼓子菜单的选择设置本发明用于在通道10上发送命令，该通道10被分配用于通用MIDI鼓。优选实施例指定用于鼓/打击的muzi按键，如表5所示。
使用者还能够使用声音菜单直接地输入MIDI代码，从而允许使用者通过与GM音色映射不同的映射来使用MIDI装置。多个MIDI声音模块需要通过指定相关MIDI库编号来得到这些；使用者能够通过系统配置菜单下面的MIDI子菜单选项来完成这些。
Playing Surface { Ring Select{ALL，0，1，2..} Range{C0，C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7} Layout{4/5(default)，Chromatic，Custom{Pad Select{000，001，...，200，...211}， Octave_Number{0，1，2，...8}，Note{C，C#，D，Eb，E，F，G#，G，G#，A，Bb， B}} Save To Preset{Group{1，2，...}，Preset{V1，...V8，P1，...P4，Pedal 0，Pedal 1}} }Tones { Ring Select{ALL，0，1，2..}， Voice{Steelpan{6-Bass，Tenor Bass，Guitar/Cello，Double Second，Double Tenor， Tenor}， General MIDI Voices{1-128 in GM Groups of 8*}， Drums**， Code{1-128} }， Multi-Voice{ON/OFF，Voice，Volume} Chords{ON/OFF，Select{selection of major and minor chords}} Timbre{ON/OFF，SSAF，MSSV} Save To Preset{Group{1，2，...}，Preset{V1，...V8，P1，...P4，Pedal 0，Pedal 1}} }*See Table 3**See Table 4System Configuration { Pedals{Volume，Sustain，Pitch Bend，Synch Intro，Synch Ending，Preset{Pedal 0， Pedal 1}} MIDI_set{Ring Select{ALL，0，1，2..}，.OUT_Channel{1-16}，IN_Channel{1-16}， Bank{1-127}，Port{MIDI，Ethernet，USB，Firewire}} LEDA{ON/OFF，Tutor，Diagnostic，Source{APHAMS，MIDI}} Synthesis{ Internal{ON/OFF}，External{ON，OFF}， ToneBank{Internal，Card，Update{Source{External{MIDI}，Card}}， } Display{BackLight{ON/OFF}，.Contrast{min，..max}} Menu Timeout{NONE，Time{1，...，10}} Software Update{ON/OFF} }Record/Playback { Status{Start，Stop}， Song{Group 1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}} User Song{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}，Card{1...}} Record{Source{APHAMS，Card{1...}，External}， Destination{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}} } Rhythm{Select{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}}} Tempo{1-128} Metronome{OFF，ON} }
表3
钢琴类 1.原声大钢琴 2.亮音钢琴 3.电子大钢琴 4.酒吧钢琴 5.电钢琴1 6.电钢琴2 7.拨弦古钢琴 8.电子击弦古钢琴 半音性打击乐器 9.钢片琴 10.钟琴 11.八音盒 12.颤音琴 13.马林巴 14.木琴 15.管钟 16.扬琴 风琴类 17.拉杆式风琴 18.击音管风琴 19.摇滚风琴 20.教堂管风琴 21.簧片风琴 22.手风琴 23.口琴 24.探戈手风琴 吉它类 25.尼龙弦吉它 26.钢弦吉它 27.爵士吉它 28.纯音吉它 29.闷音吉它 30.激励音吉它 31.失真吉它 32.吉它泛音 贝司类 33.原声贝司 34.指弹电贝司 35.拨片电贝司 36.无品贝司 37.打弦贝司1 38.打弦贝司2 39.合成贝司1 40.合成贝司2 弦乐器 41.小提琴 42.中提琴 43.大提琴 44.低音提琴 45.弦乐震音 46.弦乐拨音 47.坚琴 48.定音鼓 合奏组 49.弦乐组1 50.弦乐组2 51.合成弦乐组1 52.合成弦乐组2 53.唱诗班啊声 54.哦声合唱 55.合成人声 56.管弦乐齐奏 铜管乐器 57.小号 58.长号 59.大号 60.小号加弱音器 61.法国号 62.铜管组 63.合成铜管1 64.合成铜管2 簧片乐器 65.高音萨克斯 66.中音萨克斯 67.次中音萨克斯 68.低音萨克斯 69.双簧管 管鸣乐器 73.短笛 74.长笛 75.竖笛 76.牧笛 77.瓶笛 合成领奏 81.方波 82.锯齿波 83.气笛风琴 84.薄纱 85.悬崖 合成背景 89.新时代 90.热烈 91.复音合成 92.合唱 93.弓弦 70.英国管 71.大管 72.单簧管 78.尺巴 79.口哨 80.陶笛 86.人声 87.五度 88.贝司与领奏 94.金属 95.光环 96.掠过 合成效果 97.雨声 98.轨迹 99.水晶 100.大气 101.光亮 102.怪兽 103.回声 104.科幻 民族乐器 105.西塔琴 106.班卓琴 107.三味线 108.日本筝 109.卡林巴 110.风笛 111.民间提琴 112.山奈琴 打击乐器 113.铃铛 114.阿果果 115.钢鼓 116.木鱼 117.日本鼓 118.旋律通通鼓 119.合成鼓 120.反钹 音响效果 121.吉他滑音 122.呼吸声 123.海浪 124.鸟鸣 125.电话铃 126.直升机 127.掌声 128.枪声
表4
按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 000 Kick 36 100 Agogo L 68 200 OpenRimSt 34＊ 001 Snare 38 101 Bongo L 61 201 002 Hi-Hat Open 46 102 Bongo H 60 202 FingerSnap 19＊ 003 Hi-Hat Closed 42 103 Cowbell 56 203 004 Chin Cymbal 72 104 Crash Cymbal 49 204 ClickNoise 20＊ 005 LowTom 45 105 Jingle Bells 83 205 006 Mid Tom H 47 106 Cabasa 69 206 Wood BikL 77 007 Mid Tom L 48 107 Timbale H 65 207 Wood BikH 76 008 High Tom 50 108 Timbale L 66 208 009 RideCymb1 51 109 RideCymb2 59 209 010 Tambourine 54 110 Hand Clap 39 210 011 Side Stick 37 111 Agogo H 67 211
＊仅对Yamaha XG格式
表5
和音子菜单允许使用者切换“合音”选项的关闭或开启。当开启时，所选择的环被设置用于单个棒的合音演奏，由此相关的环中的每个muzi按键在被打击时都演奏出指定的和音。
多音部子菜单允许当单个muzi按键被打击时，使用者能够同时演奏两个或多个声音。当激活时，使用者需要从声音子菜单中选择出所需的声音。
音色子菜单项允许使用者启动或者关闭本发明的可变音色特性，并且还设置用于SSAF及MSSV参数的调节，所述SSAF及MSSV参数确定次打击区28，29中的传感器触发的音符音度。
保存到预设器子菜单允许使用者将当前的相关设置保存至多个实体及虚拟预设器中的一个。使用者必须选择与任何一个虚拟或实体的预设按钮、按键或踏板相对应的预设器组以及预设器编号。
系统配置菜单允许使用者设定本发明的通用属性。该菜单包括用于脚踏板20、21、LEDA 22、合成装置、MIDI、控制&显示操作台23以及菜单的设置。
踏板子菜单允许使用者指定脚踏板20，21从而起到音量控制、衰减效果、持续效果、弯音、在歌曲开始或结束时改变节奏序列的节奏控制、或者预设器开关的功能。
MIDI设定子菜单用于MIDI端口和通道编号的设立。通道编号被指定用于外部MIDI装置，MIDI命令可被发送到所述外部MIDI装置。环选择子菜单能够实现对于任何一个环或者全部环的所选MIDI设定子菜单选项的应用。
输入通道子菜单被用于设定用于本发明的通道编号；在该通道编号上接收用于发光装置阵列的输入MIDI命令。
输出通道子菜单用于通道编号的选择，本发明在所述通道编号上发送MIDI信息。
库子菜单允许使用者在当前编址的MIDI装置中指定MIDI库。这样便于获得外部MIDI装置上的出厂特定音色以及特性。
端口子菜单能够进行用于MIDI通讯的实体端口的选择。该优选实施例能够通过标准MIDI、以太网、火线或USB而进行通讯，并且能够使使用者识别出实际地连接到外部MIDI装置的所有端口。
发光装置阵列子菜单允许使用者能够启动或者终止LEDA 22，选择其操作模式用于教导或者诊断，以及选择声源通道，该声源通道用于MIDI输入到发光装置阵列。后者可以是本发明或者外部MIDI装置。
合成子菜单能够进行外部MIDI合成器或者本发明的内部合成器的选择。还能够进行合成器音色库的选择及升级。可以通过存储卡或者借助MIDI从外部源来完成升级。
显示子菜单允许对控制&显示控制台23的背光以及对比度进行调节。
菜单超时子菜单允许使用者设定用于菜单显示的中止时期。在该时期结束之后，显示顶层菜单屏幕。
软件升级子菜单能够下载用于本发明的升级固件以及从使用者的计算机中下载软件。
录音/回放菜单用于本发明中存储的MIDI序列的录音及回放。
状态子菜单开始在其它子菜单上选择的任何项目的录音或回放。以被选的节拍给出四下敲击来提示所需动作的开始。
歌曲子菜单允许访问存储的MIDI歌曲。每个歌曲通过组名或编号以及歌曲名或编号而进行识别。在该子菜单中列出的歌曲被永久地存储在本发明的歌曲存储器中。
用户歌曲子菜单允许访问被使用者录制或存储在本发明的歌曲存储器中的MIDI歌曲或者外部存储卡上的MIDI歌曲。
录音子菜单能够进行MIDI序列的存储，该MIDI序列是在本发明被演奏时由演奏者所产生或者来自于远程音源。音源子菜单允许使用者从APHAMS中的录音、外部卡存储器或者从外部声源中选择MIDI声源，该外部声源的地址必须由MIDI设定菜单项中的输入通道指定。目的地子菜单允许使用者选择使用者存储器中的位置，录音将被存储在该位置以用于通过用户歌曲子菜单的随后访问。
节奏子菜单便于从多个节奏中方便地选择出一个，所述多个节奏存储作为MIDI歌曲并且设置在方便的编组中。
速度子菜单允许使用者指定用于录音及回放的速度。
节拍器子菜单被用于触发节拍器的关闭及打开。
尽管本发明已经结合某些优选实施例进行了描述，但是可以理解的是，本发明包含的主题并不局限于这些特定实施例，并且可以对本发明设备的结构进行各种其它改进，包括其它为了配合特定操作需要及环境而进行的改进及变化，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且本发明并不应被认为是局限于所选择的用于公开目的的直接示例。
相反地，意在使本发明的主题包括所有不脱离其真正精神及范围的替代方案、改进以及等同物，这些替代方案、改进以及等同物都包括在权利要求的精神和范围内。
词汇表
1 顶层方案图
2 演奏表面输入部分
3 主操作程序
4 附加接口
5 I/O端口接口
7 声音模块输出端口
8 启动的踏板确认&ID程序
9 启动的muzi按键确认、ID及级别检测程序
10 启动的预设器确认&ID程序
11 MIDI弦乐编译程序
12 系统控制及配置程序
13 内部合成程序
14 MIDI数据录音&回放程序
15 歌曲库存储器
16 APHAMS配置存储器
17 音色库存储器
18 muzi按键
19 预设按键
20 持续踏板
21 衰减踏板
22 发光装置/LEDA
23 控制&显示操作台
24 主组件
25 演奏表面
26 主组件底座
27 安装架
28 连接器罩
29 摇臂/姿态锁定组件
30 安装架锁定铰链
31 主组件电子电路
32 控制&显示控制台凹座
33 muzi按键凹座
34 摇臂支架
35 摇臂轴承
36 姿态锁定件
37 棘轮
38 棘爪
39 弹簧
40 支撑销
41 配重块
42 姿态锁定主体
43 姿态锁定把手
44 姿态锁定把手枢轴
45 摇臂
46 0号环
471 号环
482 号环
49 顶视图
50 分解前视图
51 底视图
52 muzi按键框架
53 muzi按键外壳
54 碰撞过滤垫
55 吸振支架
56 主打击区
57 外围打击区
58 径向打击区
59 muzi按键传感器
60 muzi按键接口电子电路板
60a muzi按键接口电子电路输入信号端子
60b muzi按键接口电子电路输入接地端子
60c muzi按键接口电子电路FET
60d muzi按键接口电子电路栅极电阻
60e muzi按键接口电子电路源极电阻
60f muzi按键接口电子电路输出信号端子
60g muzi按键接口电路输出接地端子
60h muzi按键接口电子电路动力供应端子
61 峰值检测&触发电路系统
61a 峰值检测&触发输入信号端子
61b 峰值检测&触发输入信号接地端子
61c 峰值检测输出信号端子
61d 峰值检测&触发输出接地端子
61e 触发电路输出信号端子
61f 触发电路高通滤波电容
61g 峰值检测器二极管
61h 峰值检测器放电电阻
61i 峰值检测器充电电容
61j 触发高通滤波电阻
61k 触发电路低电压分压电阻
61L 触发电路高电压分压电阻
61m 触发电路比较器
62 去抖及消隐逻辑模块
63 主组件接口电路
64 模数转换阵列/ADC阵列
65 ADC选择及触发逻辑模块
66 编码器逻辑模块
67 中断发生器逻辑模块
68 主组件嵌入处理器
69 内部合成器
70 音色库存储器
71 系统存储器
72 外部接口模块
73 LEDA控制
74 主组件嵌入处理器软件数据流图
75 演奏表面中断处理程序
76 预设器配置存储器
77 预设器加载程序
78 muzi按键配置存储器
79 MIDI命令发生器程序
80 MIDI计时器程序
81 录音&回放程序
82 歌曲库
83 I/O端口配置存储器
84 LEDA控制器程序
85 系统设置存储器
86 系统控制程序
87 I/O接口程序
88 内部合成程序 89 控制操作台菜单管理程序
本发明的设备是一种明显创新的、电子音乐概念，该设备从包括传统原声钢鼓在内的现有打击乐器中汲取特性。特别地，该设备的外观非常类似于传统高音钢鼓的外观，具有相同的基本内凹的半球形状，具有最少36个音符或三个音阶的音符承载表面被放置于所述内凹半球形状之上。该乐器以打击模式进行演奏，因为乐声通过打击被称为muzi按键的所述音符承载表面而产生，这些按键被设计成用于仿真传统钢鼓的音符生成特性，其中音色根据打击音符的位置而发生变化。通过内部或外部合成器而产生声音，所述合成器使用在标准MIDI、以太网、火线或者USB实体层上的MIDI协议。
本发明的设备利用了尖端电子元件，用于提供大范围控制，所述控制能够促进乐器特性、音符排布以及声音仿真的重新配置，所述音符排布是指分配给muzi按键的音符的布置。电子元件也被用于实现“指导模式”，在该模式下，来自于内部或外部声源的MIDI流被用于打开设置于muzi按键之上或者muzi按键附近的发光元件，从而指示要被演奏的下一个音符或者音符组合。
下面参考图1，该图1显示了本发明设备的顶层方案图。
图1中的顶层方案图1是本发明设备的概念模型，该概念模型提供了用于本发明设备的可工作设计的模板。由于是顶层方案图，因此并没有对硬件或软件子系统实施进行特别的论述，而是仅限于本发明的功能性所需要的概念上的步骤。
所述方案图使用Gane-Sarson传统，其中数据转换过程由椭圆形表示，数据存储区域由开边矩形表示，并且输入及输出接口由封闭矩形表示。数据移动由箭头指示。
方案1被分为三个主要部分：演奏表面输入部分2、附加接口部分4以及主操作程序部分3，所述演奏表面输入部分2包括演奏者为了产生和调节对于演奏所需的音乐音符所使用的所有接口，并且是本发明上最容易看到的使用者接口对象，所述附加接口部分4包括了与使用者及外部环境进一步交互所需的所有其它接口，所述主操作程序部分3将演奏表面输入部分2连接到附加接口部分4，并且由此结合了转换输入数据从而生成所有需要输出所需要的所有程序。
应当注意的是，本发明设备的不同实施例都能够完全在硬件上、完全在软件上、或者在两者的任何组合上实现该方案图中的主操作程序3。由此，在本文中表示同一实体的硬件或软件透视图的其它附图中重复使用相同的附图标记。
封装在演奏表面输入部分2者的输入包括muzi按键18、预设按键19、以及脚踏板20、21，所述muzi按键18被演奏者打击从而产生包括演奏片段的音乐音符，所述预设按键19能够被设置成用于快速地选择乐器的预先编制的配置，所述脚踏板20、21能够对当前弹奏的任何音符进行调音。
此外，本发明输入使用者选择的配置数据以及命令，所述配置数据以及命令来自于控制&显示操作台23以及来自于多个声源，所述多个声源在图1中概要地表示成附加接口部分4中的I/O端口接口5。
I/O端口接口5能够实现来自于远程声源的MIDI输入、配置数据以及命令。这些远程声源包括有线或无线MIDI网络设备，例如MIDI控制器以及有线或无线商业计算机网络。MIDI以及无线MIDI端口包括在全部实施例当中。
在本发明的设备中，每个muzi按键18都具有固定在所述muzi按键18附近或直接固定在所述muzi按键18上的发光装置，每个给定的muzi按键18具有一个发光装置。发光装置的集合在接下来被概括地称为LEDA22，该LEDA 22是发光装置阵列的缩写。为了便于参考，在所有附图中，LEDA 22和发光装置将使用相同的附图标记。
LEDA 22被用于提供使用者选择的MIDI命令流中的音符指示，该命令流直接产生于muzi按键18，或者产生于外部MIDI源，或者产生于本发明中存储的MIDI歌曲文件。LEDA 22由此能够使用本发明的设备进行音乐教学。
本发明的系统接口输出也被简要地在图1中表示为I/O端口接口5并且包括用于显示系统状态及配置数据的控制&显示操作台23、LEDA 22以及内部声音模块7。本发明的外部系统输出通过I/O端口接口5而被导出，用于连接到远程声源例如有线或无线MIDI网络设备(例如MIDI声音模块)以及有线或无线商业计算机网络。
支持多种I/O端口标准。本发明的所有乐器都具有DIN标准MIDI端口，用于支持标准MIDI串行传输协议。然而，优选实施例还包括USB以及以太网端口用于MIDI以及通用用途接口需要。
在基本功能模式下，数据由演奏表面输入部分2产生并且被传输到主操作程序部分3，所述数据在主操作程序部分3被打包以符合通用MIDI规范。该信息随后被传输到I/O端口5、LEDA 22或者附加接口部分4的内部声音模块7部件中的至少一个，以用于输出。
来自于muzi按键18的输入被引导到启动的muzi按键确认、ID以及音度检测程序9。这是一个专门的程序，其检测、识别并且验证已被使用者打击的当前muzi按键。Muzi按键18的识别是通过例如如表1所示的独特的指定ID编号来进行的。包括阈值检测和去抖的确认确保了系统不被迫使对假的或者错误的输入做出响应。音度检测被设置用于通过力或者速度感测来反映所述muzi按键18被打击的强度。
来自于踏板20、21和预设触摸按键19的输入被分别地导入到启动的踏板确认及ID程序8以及启动的预设器确认及ID程序10。这些是检测、识别以及确认实际的踏板或者预设器输入的专门程序，所述踏板或者预设器输入已被使用者所启动。踏板和预设器输入识别是借助分配给踏板或预设器的独特的ID编号进行的。包括阈值检测以及去抖的验证确保了系统不被迫使对假的或错误的输入做出响应。
启动的踏板确认及ID程序8、启动的预设器确认及ID程序10以及启动的muzi按键确认、ID及音度检测程序9的输出被传送到MIDI弦乐编译程序11。该程序11负责将接收的数据打包成与通用MIDI协议相符的数据流，该数据流反映了被打击的音符的值和属性。
MIDI数据流随后被传送到系统控制及配置程序12，该系统控制及配置程序12将数据流路由到I/O端口模块5中的输出端口或者路由到内部合成程序13或者路由到录音及回放程序14。使用者可以设置系统控制及配置程序12从而将数据流路由到任何或所有识别的路径。
内部合成程序13提供了系统控制及配置程序12与内部声音模块7之间的接口。由此，它还被用于管理和访问音色库17中的样本声音。
MIDI数据录音&回放程序14能够用于捕捉、存储以及回放演奏者所生成德MIDI序列。在这点上，MIDI数据录音&回放程序14访问歌曲库15中的歌曲并且包括节拍器，该节拍器便于演奏计时。此外，本发明允许演奏者通过I/O端口接口5下载MIDI文件，用于存储在歌曲库15中。
歌曲库15以及音色库17被划分到内部固定存储器以及外部可移动存储器中；后者可以以任何标准格式实现，包括安全数码卡、智能媒体卡或者USB存储钥匙。与本发明打包在一起的计算机软件允许演奏者将来自于计算机的MIDI文件以及音色库17声音文件存储到可移动存储装置中。
通过使用者与控制及显示操作台23的交互作用或者来自于包括计算机网络的远程来源(经由I/O端口接口5)，系统控制及配置程序12还被用于设立用于本发明的其它配置参数。系统控制及配置程序12将这些参数存储在本发明的配置存储器16中。
配置参数包括音乐演奏参数，例如演奏表面25上音符的实体排布、muzi按键18音符分配、音符声音、APHAMS MIDI地址、外部装置MIDI通道以及音高编号、I/O端口选择、内部合成器13启动、MIDI数据录音&回放程序14启动、歌曲库15中当前歌曲的选择、内部合成音色库17中的音色选择以及控制及显示操作台23特征。
由MIDI弦乐编译器11响应于单个muzi按键18上的打击而生成的MIDI输出命令流基本上由MIDI音符开启命令以及随即的MIDI音符关闭命令所组成。包括在MIDI音符开启命令中的MIDI音符速度数据由许多方法中的一种所决定。优选方法是使用测量的muzi按键18触发音度作为速度查询表的指针。
执行图1中大多数结构的软件还能够通过提供由MIDI弦乐编译器11所使用的各种算法从而在声音生成中实现很多种功能。
例如，为了执行标准MIDI协议中描述的触后特性，MIDI命令流将由MIDI音符开启命令以及随即的MIDI触后命令所组成，这会以一般每100ms的固定间隔进行重复，直到muzi按键18上的音槌或棒的压力被移除。随后将发送MIDI音符关闭命令。在演奏音符的时候，MIDI触后命令连续地传送音符和音符速度。这种功能由此通过允许使用者通过在打击期间改变muzi按键18上的打击压力而修改音符的强度来加强音乐表现力。
此外，本发明设备通过可以执行图1中的大多数结构的软件而容易地实施单个棒和音特性，由此所选择的muzi按键18触发所选择和音的生成，所述和音包括同一声音中的多个音符或者多声音功能，由此所选择的muzi按键18触发同一音符中多个声音的生成。
Muzi按键18的设计能够便于产生音色细微变化，由此通过打击相关muzi按键18的不同部分能够加强第二和第三泛音。该设计能够实现在传统钢鼓乐器上的类似特性的仿真，所述钢鼓乐器以和音方式调音，由此演奏者能够通过打击音符区域的边缘来加强第二或第三泛音。这需要每个muzi按键18配备有三个独立的传感器，所述传感器被用于通过MIDI弦乐编译器11来触发三个单独的MIDI命令，对于muzi按键18的每一次打击，所述三个MIDI命令与相应的音符以及它的第一和第二泛音相对应。下面描述这种设计的更多细节。
所述设计的优选实施例必须满足一个关键的性能目标。必须具有最低可能的演奏延迟时间，该延迟时间被定义为：响应于muzi按键18的打击所生成的触发，所选择德I/O端口处的输出MIDI流的生成开始的基本功能中的最大延迟。这样确保了，通过增加到内部声音模块7以及连接于本发明的任何外部装置中存在的延迟，本发明的设备不会明显地引起实时演奏变差。
通过将图1中限定的程序划分为可以在硬件中执行的部分、或者在软件中执行的部分，以及通过中断驱动程序将两者相互连接，所述的本发明设备的优选实施例获得了最低可能的延迟时间，同时达到了最大的设计灵活性以及使用者属性。
特别地，由于为演奏者提供了关于基本演奏功能的接口，并且所述基本演奏功能需要对muzi按键18上的打击动作进行实时检测、确认以及测量，因此启动的预设器确认&ID程序10、启动的muzi按键确认、ID&音度检测程序9以及启动的踏板确认&ID程序8被全部主要在模拟和数字硬件中执行。对于MIDI数据流的生成所需要的所有其它程序在软件中执行。
一般地，接下来，当演奏者打击muzi按键18的时候，前面提到的硬件部分会识别muzi按键18，确认信号以根除由于假的输入而导致的错误的可能性，并且测量打击的强度。软件部分随后通过使用处理装置上的中断装置来提示打击活动的发生，所述处理装置被用于执行所述软件。这些软件部分接下来输入来自于硬件模块的数据，从而识别被打击的按键以及按键强度。除了在本发明设备中使用的处理装置的固有的以及所需的计时功能之外，muzi按键18和预设器按键19中断被设置在最高优先级，由此确保对于打击活动的最快可能响应。
执行所有软件程序所需的计算能力可以通过嵌入处理器来实现，这种处理器的阵列或者作为单独的硬件，或者作为FPGA或ASIC内核的一部分。数字硬件部分能够在FPGA或ASIC内核上实现。
利用XILINX Spartan 3FPGA以及PIC18F6520嵌入处理器来构造的样机具有小于500微秒的延迟时间。根据由MIDI制造者协会出版的完整MIDI 1.0标准，MIDI系统能够达到3毫秒或者更少的总的MIDI延迟时间。任意地可知，一般的商用MIDI控制器以及合成装置具有不超过约5毫秒的延迟时间，并且由此当与所述商用装置共同使用的时候，本发明设备的总的延迟时间(打击按键与实际听到相应的声音之间的延迟)不会超过5.5ms，远小于由完整MIDI 1.0标准所建议的10ms最大极限。
下面参考图2、3、4和5，所述附图提供了本发明优选实施例的实体形式的图示。
特别地参考图2，顶层方案图，本发明设备的优选实施例包括三个主要实体部件，即：
(a)主组件24；
(b)控制&显示操作台23；以及
(c)安装架27。
所述设备的主组件24由安装在底座上的演奏表面25和主组件底座26所组成。演奏表面25包括muzi按键18的阵列，所述muzi按键18实体地设置在同心环中，每个环上有12个muzi按键18以及每个阵列上有三个或四个环。
每个muzi按键18都具有发光装置22，如图2所示，所述发光装置22固定成靠近muzi按键18或者直接固定在muzi按键18上，其中每个muzi按键18具有一个发光装置22。所述发光装置由此组成了LEDA 22。
主组件24还被用于容纳电子电路系统，该电子电路系统接收来自于muzi按键18阵列、脚踏板20和21、外部输入以及控制&显示操作台23的输入并且使用这些输入来输出MIDI输出信号、用于LEDA 22的控制信号以及控制&显示操作台23显示信号。主组件24还容纳有可再充电电池，该可充电电池能够实现本发明的完全便携性。
再次参考图2，本发明的开始踏板包括被用于调节所生成的声音的脚踏板20、21。商业可用脚踏板可被用于实现它们作为音量控制或者作为弯音轮(pitch bend wheel)的应用，所述商业可供脚踏板使用电位计或任何其它能够提供踏板位置的连续可变电压输出的技术。所述脚踏板还可以通过确定阈值电压而被用作开关，所述阈值电压指示踏板何时被推过预设点。对于优选实施例，阈值水平与踏板行程一半处的点相对应。
通过设置在操作本发明设备的软件中的选项，脚踏板20、21中的任何一个能够被设置成由使用者产生多种效果。当设置的踏板被压下时，本发明的设备能够产生持续效果(当前音符被持续地保持)、衰减效果(当前音符立即衰减)、用于使存储的旋律序列的起点和终点同步的开关或者可由使用者定义的预设开关中的任意一种。此外，脚踏板可被用于音量控制或者弯音控制。
一旦所述踏板被压下，通过发送MIDI音符启动命令和MIDI音符终止命令之间的MIDI保持踏板命令而实现持续效果。当所述踏板被压下时，通过立即发送MIDI音符终止而实现衰减效果。类似地，通过发送MIDI音量命令以及随后的数据比特值而实现音量效果，所述数据比特值由踏板位置所决定，并且通过使用MIDI弯音轮命令以及随后的数据比特来实现弯音控制，所述数据比特指示由结束踏板的踏板位置所决定的音高偏差的程度。
开始演奏表面25一般为内凹的半球形状。其它演奏表面25形状如作适当修改也是可行的，但是优选为内凹形状，这是由于其适合于传统乐器，并且其表面在由平均身高人士的最大接触范围所限定的范围之内，由此允许容易地达到全部muzi按键18。所述表面由此由于其人体工程学特性而是理想的，所述人体工程学特性能够在音乐环境中实现流畅的演奏，演奏者在所述音乐环境中容易受到重复的压力损伤。
优选实施例使用演奏表面25，该演奏表面25的最大深度处于7.5英寸/19.1厘米到10英寸/25.4厘米范围内，并且宽度从18英寸/45.72厘米到26英寸/66.04厘米。这些尺寸能够在一般演奏模式下舒服地接触到所有muzi按键，在所述一般模式下，设备被放置于演奏者前方，无论是最矮的还是最高的演奏者。演奏表面25可以由多种材料(包括木头、塑料、玻璃纤维、合成物和金属)构建而成，并且可以利用由肋和板条组成的结构性支撑机构来加强，以提高强度和刚度。
Muzi按键凹座33能够以以下方式实现所述muzi按键18的安置：其中所述muzi按键18表面无缝地融合到演奏表面25中，由此提供了所述表面的平滑外观。这不仅提供了对传统钢鼓表面的良好仿真，而且通过将演奏者受到阻挡的风险降到最低而便于进行演奏，如果所述muzi按键18没有平滑地融合到结束演奏表面25中的话，那么演奏者将会受到阻挡。
参考图2和5，演奏表面25还具有预设触摸按键19这一特征，预设触摸按键19在被启动时触发操作软件从而为本发明配置一组属性，所述属性由演奏者预先选择并且指定给所述预设按键19。
优选实施例提供了四个预设触摸按键19。图1所示的实体按键可以通过触摸、或者通过利用与用来演奏本发明的同一个音槌来打击而被启动，并且与muzi按键18具有类似的结构和操作。然而，当它们被单纯地用作开关时，预设器按键19输入的力和速度感测不是像muzi按键18那样是必需的。
本发明的优选实施例还提供了虚拟预设按键，所述按键是显示在控制&显示操作台23触摸屏上的特定区域，并且所述虚拟预设按键在被启动时触发操作软件从而为本发明配置一组属性，所述属性由演奏者预先选择并且指定给所述虚拟预设按键。
操作软件还能够使任何预设按键(无论是实体的还是虚拟的)都能够被演奏者通过手动地配置本发明的所需设定以及随后在控制&显示操作台23上显示的使用者定制菜单中选择“保存设置到预设器”选项而被编制。
此外，通过使用预设组，本发明的操作软件允许保存比实体或虚拟预设按键数目更多的配置设定。各个预设组是唯一的、单独的并且是所有实体预设按键19及虚拟预设按键的指定设置的完整集合。利用这种特性，任何单个实体预设按键19或虚拟预设按键都能够被用来访问与所述组一样多的配置设定，而不是像从前一样只能访问一个配置设定。
利用这些预设组，通过首先选择相关的预设组，以及随后通过用演奏棒打击所需的预设按键19或者用手指敲打它们而启动所需要的实体预设按键19、或者通过触摸被指定用于该目的的触摸屏幕部分而启动所需要的虚拟预设按键，将进行预先编制设定的选择。
本发明的优选实施例提供了总共至少12个预设按键，包括四个实体预设按键19和至少8个虚拟预设按键，所有按键设置成至少两组，由此允许在演奏期间访问本发明的总共至少24个预先编制的配置，同时12个预设中的每一个都能够访问两个预先配置设定中的一个。
参考图2和5，发光装置22可由氖灯泡、白炽灯泡、发光二极管(LED)或者其它发光装置或者这些技术的组合所组成。LED由于其低成本和较高的功效而成为优选的实施模式。
在优选实施例中，LEDA 22可以通过本发明操作软件的使用者配置而被启动或中止。当中止的时候，LEDA 22中的所有发光装置都被关闭。当启动的时候，LEDA 22根据使用者的选择在诊断模式下或者在教导模式下工作。
在诊断模式下，每个发光装置22对与其相关联的muzi按键18上的每次碰撞闪亮一次。在教导模式下，LEDA 22中的发光装置发光从而指示哪个muzi按键18将响应于MIDI流而被打击，所述MIDI流或者是来自于外部装置的输入，或者是来自于内部存储器的输入，本发明经由MIDI网络连接到所述外部装置。
所述LEDA 22的引入能够以多种方式进行音乐训练。本发明设备或外部MIDI装置能够被设置成将一个MIDI音轨(例如记录下来的演奏的主导音轨和旋律音轨)发送到LEDA 22，同时在特定的声音系统上演奏背景音轨。这允许初学者在本发明设备上使用MIDI产生的伴奏来演奏音乐。最严格的学习环境包括在能够使用MIDI的计算机上运行的优选训练软件的使用，从而有助于所需要的结束LEDA训练以及练习的范围。
如本发明图1到4所示的开始控制操作台的特征在于控制&显示操作台23，该操作台23接收用于与本发明连接的任何MIDI网络上的设备和乐器的使用者配置的输入，并且提供大范围的用户友好功能，包括按键定制、声音选择、键盘映射、变调、多个声音的同时合成、MIDI通道、MIDI库、音符编号、音符音阶编号以及节拍信息。输入可以采取实体触觉传感器、按钮或开关、或者在触摸屏上显示的虚拟按钮或开关的形式。
控制&显示操作台23还提供菜单选项以及本发明状态及配置设定的视觉显示。
此外，本发明的设备允许所述控制&显示操作台23的分布式实施，由此，所述控制&显示操作台23中不同方面的功能性能够围绕着演奏表面25分布，以便于容易地访问。例如，实体按钮及开关可以被设置在演奏表面25中和周围，而显示屏可以被保持在如图1到3所示的位置上。在优选实施例中，所述控制&显示操作台23将所有需要的功能整合成单个的触感显示模块，如图1到3所示。控制操作台的实体形状并不局限于图中所示的形状。
此外，在本发明设备的优选实施例中，控制&显示操作台23能够被折叠或者缩回到凹座中，控制&显示操作台凹座32位于主组件24的后部。
所述控制&显示操作台23菜单导航属性允许使用者通过浏览电子视觉显示器上显示的菜单来选择结束控制及显示操作台的所需选项。
作为其期望的一般应用，在开始安装架上，本发明可以被处于站立位置的使用者所演奏。为此，图2所示的尺寸会把使用者身高、对本发明控制属性的触及和访问(例如muzi按键18和控制&显示操作台23)的人体工程学考量作为因素考虑进来。
此外，安装在主组件24上的演奏表面25的高度可以通过使用最小程度的努力来旋转安装架锁定铰链30上的主组件24而进行调整。
此外，在任何给定的高度调节下，主组件24的姿态可以使用摇臂/姿态锁定组件29而进行调节，摇臂/姿态锁定组件29的细节在图4中显示。所述摇臂/姿态锁定组件29包括摇臂支架34，该摇臂支架34用于将姿态锁定件36通过摇臂45连接到主组件24，所述摇臂45容纳在摇臂/姿态锁定组件29中。摇臂45安装在摇臂轴承35上，该摇臂轴承35连接到姿态锁定主体42，由此一旦摇臂/姿态锁定组件29处于未锁定位置，则能够进行主组件24的自由旋转。
姿态锁定件36包括棘轮37和棘爪38，所述棘爪38被弹簧39保持在锁定位置。支撑销40用于将弹簧39连接到摇臂41及姿态锁定把手43的旋转中心。所述把手铰接到姿态锁定把手枢轴44上，并且用于锁定棘爪38以及使棘爪38从棘轮37释放。整个摇臂/姿态锁定组件29通过牢固地将姿态锁定主体42连接到安装架27而防止了转动。
向上拉动所述把手使所述棘爪38从所述棘轮37脱离，从而允许牢固地连接到摇臂41的主组件24的自由旋转。所述主组件24的姿态随后通过简单地释放姿态把手锁定43而被锁定在选择的位置上。这允许弹簧39将棘爪38拉回到靠着棘轮37的锁定位置上。由于所述机构仅仅能够通过姿态锁定把手43的有力的向上运动而被解锁，因此这种设计将使用者在演奏期间意外地释放锁定机构的风险降到最低。
在主组件底座26上最靠近演奏者的一点设有配重块41，从而在摇臂/姿态锁定组件29被释放时确保主组件默认地朝着演奏者旋转。除了弹簧39之外，这还进一步确保了当机构处于锁定位置时所述棘轮37和棘爪38完全地接合，由此在根本上消除了主组件24朝着演奏者意外转动的可能。
此外，尽管主组件24能够通过简单地推动所述主组件24的距离演奏者最远的一部分而旋转离开演奏者，但是配重块41能够通过确保所需要的力大于当在距离演奏者最远的muzi按键18在正常演奏期间被打击时所经受的力，而减少所述旋转意外发生的风险。
安装架27的弯曲设计提供了一定程度的美观性，同时能够在有力的演奏期间便于本发明的必要移动。这仿效了传统钢鼓的演奏环境，在传统钢鼓中，乐器的自然移动(通常自由地悬挂)提高了任何演奏的动态感染力。
在本发明中，除了在实体上支撑主组件24以及控制&显示操作台23的作用之外，安装架27还提供了坞站(docking station)的功能，用于提供电网驱动动力、MIDI及通用网络通过可拆卸连接器罩(pod)28与所述发明的连接能力。通过连接器罩28供应的动力还被用于对乐器主组件中的电池进行充电。
通过拆除连接器罩28和主组件24，本发明可以在没有安装架5的情况下使用。这允许钢琴家在其它使用者提供的支架和支撑件上使用本发明，并且在运动中期间如在传统钢鼓中发生的那样通过使用带子将本发明设备支撑在脖子上、或者使用适当设计的支架而支撑在躯干上，从而以完全便携的模式进行表演。在后一种情况下，MIDI信号通过集成的无线MIDI结束安装架而被传送到MIDI声音模块以及声音系统。
Muzi按键2是特殊设计的表面，其包括触发机构，即开始muzi按键，用于所期望的音符的生成。触发机构是电子传感器，当muzi按键18被适当尺寸的音槌、棒或者其它这种类似的演奏工具所演奏的时候，所述电子传感器产生信号。Muzi按键传感器59还将检测来自于手和手指的碰撞。Muzi按键18设计及排布的详细情况在图6和7中显示。
为了方便起见以及为了传达信息清楚，muzi按键18环被展开并且编号，如图6所示，从0到NR-1，其中NR是环的编号。在优选实施例中，NR＝3，其中最外部的环被指定为0号环46，内部环为1号环47，以及最内部环为2号环48。
此外，muzi按键18带有Rxx形式的标识，其中R为环的编号，xx为两位数字代码，该两位数字号码为0(00)到11范围内的十进制整数。在本发明的优选实施例中，数字代码的编号沿逆时针方向依次增加，然而，还能够使顺序相反从而使得代码编号沿顺时针方向增加。由此，标识编号在0号环46上为000到011，在1号环47上为100到111，以及在2号环48上为200到211。
下面所示的表1列出了分别与乐音4度及5度音符的音乐循环排布以及半音音符排布相对应的muzi按键18的两个音符排布。默认排布是按照乐音4度及5度的音乐循环。在这些排布的任一个当中，各个环被分配到由使用者选择的乐音音阶。本发明优选实施例提供了按照在科学音调记号法中标准音阶编号而指定的音阶范围，即从音阶0(Cy到B0)到音阶7(C7到B7)。C音符被自动地设定为所选音阶范围中的最低音符，并且由此被分配到相应环的R00muzi按键18。
表1
音符分配被存储到RAM中的音符分配表中，用户可以通过控制&显示操作台23上呈现的用户界面选项来访问该音符分配表，由此允许使用者有能力将音符排布更改为任何的任意配置。
图7提供了本发明设备中所述muzi按键18的优选实施例的透视图。应当注意的是，muzi按键18可以具有多种形状和轮廓。图7a提供了muzi按键18的一个优选实施例的顶视图49，该muzi按键18具有曲面轮廓表面。图7b和7c分别提供了所述优选实施例的前视分解图50和底视图51。
所述muzi按键18包括被称为muzi按键传感器59的电子传感器59，该电子传感器59连接到与轮廓型外壳，即muzi按键外壳53，所述外壳53由金属、塑料、其它固体合成物、玻璃、木材、或者任何其它这种固体材料的片、板、盘或薄块制成。Muzi按键外壳53的顶部覆盖有碰撞过滤垫54，并且在底部连接到框架，即muzi按键框架52。
所述muzi按键外壳53足够薄并且足够刚硬，从而允许施加到它的能量中有足够的一部分被传递到muzi按键传感器59，该传感器59产生被本发明的处理电路系统所使用的触发信号，所述电路系统将在随后描述。具有多种muzi按键外壳53材料和几何外形以及传感器技术，从而确保所述muzi按键传感器59的正确且可靠的触发。使用0.63厘米/0.25英寸的PVC材料用于所述muzi按键外壳53并且使用压电陶瓷转换器用于所述muzi按键传感器59的样品实施是非常成功的。
所述muzi按键18的顶面覆盖有碰撞过滤垫54，该碰撞过滤垫54由泡沫或橡胶或其它合适的柔性材料制成。在优选实施例中，材料具有70-90范围内的肖氏硬度以及不超过0.63厘米/0.25英寸的厚度。所述顶面可以是所述muzi按键18的一部分，该部分被实心音槌打击从而生成音乐声音。
碰撞过滤垫54可以根据需要而被省去。当省去时，演奏棒或音槌的尖端需要覆盖有适当的柔性材料，从而将对所述muzi按键18的碰撞噪音和表面损害降到最低。在优选实施例中，所述柔性材料需要具有70到90之间的肖氏硬度。尽管不是必须省去，但是碰撞过滤垫54的省去使得本发明变得更加灵敏，并且如果演奏者希望用手或者手指来演奏本发明设备的话是非常有用的。
在本发明的优选实施例中，所述muzi按键外壳53被固定到框架、即muzi按键框架52。所述框架增强了所述muzi按键18，由此增加了其受到声响刺激而对挠曲(flexure)的阻抗力，由此减少了传感器在具有极高声压水平的环境中被不慎触发的可能性。所述muzi按键18的结构以及用于其结构的材料必须使得muzi按键18在暴露到设备上缘高达120dBSPL(这是一般公认的普通人所能忍受的最大声压水平)的声压水平时，以及在15赫兹到15000赫兹的频率范围(音乐演奏中的典型范围)内不会被外部声音所触发。
Muzi按键框架52还增加了muzi按键18对由演奏表面25结构所承受的振动的阻抗性。这减少了串扰的可能性，该串扰是指muzi按键18在另一个muzi按键18被打击时或者当演奏表面25被不慎打击时被意外地触发。通过使用吸振支架55，muzi按键18对演奏表面25结构振动的阻抗性被进一步减少，所述吸振支架55将所述muzi按键框架52连接在所述muzi按键凹座33内。
图7c还显示了连接到所述muzi按键18的下侧的所述muzi按键传感器59。每个muzi按键18可带有一个或多个传感器。在按键上使用的所述muzi按键传感器59能够采取多种形式，从而允许对碰撞速度和力进行测量。可以用于此目的的传感器类型包括压电、霍尔、应变计以及阻抗传感器。
具有低至0赫兹(DC)的频率响应的传感器能够当muzi按键18上保持恒定静态压力时实现音符持续效应。这些传感器包括例如霍尔效应传感器、应变计传感器以及柔性电阻传感器。所述传感器具有需要DC动力以进行工作的不利之处，以及随之而来的在能耗和布线方面的增加。压电传感器不能够对低至0赫兹的频率做出响应，但是具有能够生成高输出水平而不需要DC动力以进行工作的优点。它们还具有对于快速瞬变效应更为响应的优点，并且因此通常更好地适合于检测打击演奏的碰撞特性。
图7c还显示了所述muzi按键接口电子电路板60，在优选实施例中，该电路板60安装在所述muzi按键框架52上。所述电子电路的功能是将所述muzi按键传感器59连接到本发明的其它电子元件，并且根据需要提供阻抗缓冲、滤波以及放大功能。所述muzi按键接口电子电路板60上的可选muzi按键18电子电路的设计和复杂性可以根据所使用传感器的类型而改变。然而，这种接口电路的设计和制造对于设计电子系统领域的技术人员来说是公知的。
例如，本发明优选实施例使用具有muzi按键接口电子电路60的压电传感器，每个电子电路60都使用场效应晶体管(FET)源极跟随电路，用于所述传感器的极高阻抗(一般高达100兆欧姆或更高)与本发明的处理电路(随后描述)的低阻抗输入的阻抗匹配。对于设计电子系统领域的技术人员而言，源极跟随电路设计是公知的并且因此不具有创造性。然而，为了完整性，现在描述图7d中所示的示例电路。
图7d显示出muzi按键接口电子电路60的一个部分的实施例，muzi按键传感器59在输入60a和60b处连接到电子电路60，用于在端子60f和60g出产生缓冲输出。在源极跟随配置中，电路使用单个低泄漏FET 60c，例如4117JFET。栅极电阻60d将栅极偏压为接地电压，而流经源极电阻60e的静态电流将源极偏压为接地电压之上，由此确立了线性操作所需的反向的栅极-源极偏压。输入端子60a和60b处的电压波动以与输出端子60f和60g相同的水平出现，由此给出了大小为1的电路增益。然而，由于源极电阻60e具有一般不超过几千欧姆的电阻值，比栅极电阻60d一般在20到200兆欧姆范围的电阻值要小得多，因此输出阻抗比规定的用于压电转换器的一般值要小得多。所述电路由施加到端子60h的正的DC供电提供动力。
下面再次参考图7a，该图7a显示了演奏者观察到的所述muzi按键18的优选实施例的顶视图49。
Muzi按键18结合有打击区域的阵列，用于生成更真实的效果，由此当所述muzi按键18的不同部分被打击时，由所述muzi按键18所产生的音符音色会轻微地改变。在本发明的优选实施例中，该可变音色特性是利用三个打击区域来实现的。
图7a显示了在muzi按键18的优选实施例上的打击区域56、57、58的位置。应当注意的是，在本发明的设备中，打击区域不是明显可见的，并且图7a中的区域被标记仅仅是用于解释目的。
主打击区56中的传感器被设置在所述muzi按键18的中心。剩余打击区被称为次打击区57、58，其由外围打击区57和径向打击区58组成。外围打击区57上的传感器被沿着所述muzi按键18的最靠近限定出环形扇段的同心圆的末端设置，所述muzi按键18被设置在所述环形扇段中。径向打击区58上的传感器沿着muzi按键18的最靠近限定出环形扇段的径向线的末端设置，所述muzi按键18被设置在所述环形扇段中。
通过将主打击区56、外围打击区57和径向打击区58作为单独的muzi按键，当所述muzi按键18被打击时所述单独的muzi按键以三音符复音演奏，本发明实现了可变音调特性。为了对大多数传统钢鼓中出现的音调变化进行仿真，主打击区56中的传感器被用于触发所述muzi按键18所分配的音符，同时外围打击区57中的传感器被用于触发比所述muzi按键18所分配的音符高一个音阶的音符，径向打击区58中的传感器被用于触发比所述muzi按键18所分配的音符上面的第5个音符高一个音阶的音符。比所述muzi按键18所分配的音符上面的第5个音符高一个音阶的所述音符的基本频率与所述muzi按键18所分配的音符的第三泛音相对应。
可变音调造反影响了所述muzi按键接口电子电路60的设计。特别地，所述muzi按键接口电子电路60必须结合有如图7d所示的三个单独的子电路，每个独立子电路用于一个打击区56、57、58。图7d所示的电路能够实现所述muzi按键接口电子电路60的一部分，单个打击区56、57、58中的muzi按键传感器59或者muzi按键传感器59的平行组合在输入端60a和60b连接到该部分，从而生成与端子60f和60g相对应的三个独立缓冲输出。
根据所描述的配置和实施，由此被外围打击区57中的传感器以及径向打击区58中的传感器所触发的各个音符的音度将根据相关muzi按键18上的实际打击位置而变化。然而，由主传感器27所触发的声音必须总是主导着由次打击区28、29中的传感器所触发的声音。
有多种方法来获得所需要的主传感器27的主导地位，包括通过适当的安装或者使次打击区中传感器产生的信号衰减从而使得次打击区28、29中传感器的敏感度在实质上(physical)降低。在更高级的应用中，实际打击的位置能够从所述muzi按键18上的各种传感器的输出中估计出来，并且该信息被用于确定由所述muzi按键18所触发的复音组成的相对水平。模糊逻辑算法被用于实现这种方法。
在本发明设备的优选实施例中，由主传感器所触发的声音的主导地位是通过在操作软件中实施两个使用者可调参数而获得的。第一个参数是次传感器衰减因子(SSAF)，该参数是一个全局变量并且被应用于通过次打击区57、58中的传感器所测量的触发水平。第二个参数是最大次传感器速度(MSSV)，该参数规定了次打击区57、58中的传感器所触发的音节以及第三泛音音符的最大MIDI音符速度，该音符速度是由主打击区56所生成的音符的MIDI音符速度的一部分。
本发明所述设备中的所述操作软件测量次打击区57、58中两组传感器的输出。如果来自这两个区域的传感器输出水平处于彼此的10％到30％内，那么与这些传感器输出值中的每一个相对应的存储变量被归零，由此有效地抑制了可变音色效果。否则，与具有较小输出值的传感器相对应的存储变量被归零。这种方法确保了，如果次传感器接收到来自于棒碰撞的大致相同大小的能量，那么由两组传感器所触发的音符都不会被演奏，由此使可变音色效果局限于次打击区57、58的紧邻处。还确保了由次打击区57、58中的两组传感器所触发的音符不超过一个。
次传感器输出值随后被乘以SSAF以及所确定的对应的MIDI速度。同时，由主打击区56传感器所生成的音符的MIDI速度被确定。如果由次打击区57、58传感器所触发的任一音符的MIDI速度大于MSSV与由主打击区56所触发的音符速度的乘积，那么由次打击区57、58传感器所触发的音符的MIDI速度被自动地限定为通过用MSSV乘以主打击区56传感器的速度所得到的值。
可变音色属性对于所有muzi按键和特殊效果都自动地失效，所述muzi按键被分配到打击乐器声音(例如鼓和钹)。
尽管可变音色属性针对更高级的使用者，但是也有利于所有的演奏者，因为通过对传统原声钢鼓的感觉进行更接近的仿真，音色的变化能够创建出更自然的氛围。当除了钢鼓之外的声音被选择时，各种打击区56、57、58的引入还提高了演奏的自然特性。
所述muzi按键18能够具有任意的尺寸、形状或颜色。然而，为了下面所述的原因，本发明优选实施例指定尺寸、形状及颜色的物理属性，以帮助演奏者区分演奏表面25上的音符。
在这一点上，应当注意的是，尽管音乐键盘(如钢琴)上音符的线性设置允许音符的轻易区分及识别，但是当音符如本发明装置那样被排布成同心圆形方式时，情况就并非如此。如果特定环的起点或终点不能被快速地区分的话，那么圆形排布会使得难以快速地识别音符。此外，如图6所示，环的圆周随着向演奏表面25中心移动而减小，从而迫使所述muzi按键18的尺寸也随着从0号环46经过1号环47向内部环(即2号环48)前进而减小。
在本发明设备上使用的所有muzi按键18都可具有相同的尺寸；然而，优选实施例在所述muzi按键18形状、颜色以及尺寸的组合上采用变化，从而提供了视觉提示以消除混淆，当钢琴家需要快速地识别出以圆形方式排布的音符时会出现这种混淆。
如传统原声钢鼓上所得到的，所述muzi按键18的表面区域上根据音符音调的变化被用于向演奏者提供所分配音符的视觉提示。由此与低频音符相关联的所述muzi按键18在尺寸上大于分配到较高频率音符的muzi按键18。由于本发明的电子属性，所述muzi按键18音符尺寸不需要像传统钢鼓那样精确地计算。此外，通过将音阶划分为整数个不同的半音簇，尺寸改变的数目将会大量地减少，由此减少了制造成本。对于本文，所述簇被限定为音符组，所述音符组形成了半音音阶的连续子集。单个音符尺寸然后可被分配到各个半音簇。
有效应用所需的半音簇的数目依赖于所使用的实际音符排布，所述有效应用是指提供对于音符识别的视觉提示。半音音符排布要求：除了每个环的起点和终点处的编号号码0(00)和11(11)的所述muzi按键18之外，分配给在半音上相邻的音符的所述muzi按键18需要在实体上也相邻。由此，对于所述半音排布，绝对需要最少12个不同的muzi按键18尺寸。在实际中，对于完成所有三个音阶，将需要最多36个不同的尺寸。
另一方面，试验表明：基于三个四音符的半音簇，使用具有3个muzi按键18尺寸的4度及5度音乐循环的排布(本发明的默认排布)是有效的。这种方法的有效性是由于不会有两个实体上邻接的muzi按键18具有相同的尺寸。在这一点上，在任一给定的环上，分配给音符C，C#，D和Eb的所有muzi按键18被分配最大尺寸，分配给音符E，F，F#和G的muzi按键18具有普通的较小尺寸，并且分配给音符G#，A，Bb和B的muzi按键18具有普通得最小尺寸。
所述muzi按键18的实体形状可以进行改变，从而进一步强化尺寸变化策略，从而帮助进行音符识别。在这一点上，所述策略的成功应用要求同一个环上不会出现两个相邻的muzi按键18具有相同的形状。将使用多达12个不同的形状以用于该目的。然而，还能够用更少数目的不同形状来获得相同的音符区分度，由此能够以较低成本制造。例如，随着围绕给定环行进，两个不同的形状被交替使用。可替代地，如用于尺寸变化的策略所描述的那样，可以为每个半音簇指定一个专门的形状，这样使得在每个环上刚好使用三个不同的形状，如图6所示。
此外，用于音符区分的尺寸变化及形状变化策略还可以通过变化的颜色/阴影方案来加强。最合理的颜色方案是随着音符高度不断升高而使用不断变亮的颜色，每个音符具有一个专门的颜色/阴影组合。这种方法可以应用到APHAMS上的所有音符，在这种情况下需要最少36个颜色/阴影组合；或者应用到单个环上，其中颜色图案在所有环上重复使用，在这种情况下仅需要12个颜色/阴影组合。
一种可替代的方案要求一种专门颜色分配给任何给定半音簇中的所有音符，而不是分配给单独的音符，由此导致了：如果在所有环上重复相同颜色方案，那么最少需要三种颜色，并且在优选实施例中如果对三个环中的每一个都应用不同的颜色方案，那么最多需要9种不同的颜色。
本发明的优选实施例利用muzi按键18的物理属性来提供视觉上的提示，以用于音符区分，如下所述以及如图6和表2所示。
音符被分配到使用4度及5度循环的所述muzi按键18。音符被分组为三个半音簇，为了方便标记为CC0，CC1以及CC2。在每个环中，四个音符C，C#，D和Eb分配给CC0，接下来的四个音符E，F，F#和G分配给CC1，音阶上的最后四个音符G#，A，Bb和B分配给CC2。这些音符如表2中详细列出的那样分配给muzi按键18。同样的半音簇标记应用于所有环。
相同的专门物理属性(形状及颜色方面)被应用于给定的半音簇，CC0、CC1或者CC2，而不管实际的环位置如何。此外，与任一给定半音簇中的音符相关联的全部四个muzi按键18具有与该半音簇相关联的相同的物理属性(形状、尺寸及颜色方面)。然而，在任一给定环上，每个半音簇具有其专门的且不同的尺寸属性，其中尺寸从CC0经过CC1向CC2单调地降低。此外，对于任一给定的半音簇，尺寸从0号环46向2号环48单调地减少。
表2
再次具体参考图6。
在优选实施例中，通过将所述muzi按键18分配到环的专门区域并且使用下面的公式来确定所述muzi按键18的尺寸。
α0+α1+α2＝90°，以及
ρ0+ρ1+ρ2＝D/2
其中ρ0、ρ1和ρ2为各自的径向长度，该径向长度限定了被0号环46、1号环47以及2号环48中的muzi按键18所占据的环形区域的径向长度，α0为分配到CC0中的音符的muzi按键18所占据的环形部分所对的中心角，α1为分配到CC1中的音符的muzi按键18所对的中心角，α2为分配到CC2中的音符的muzi按键18所对的中心角。这些参数在图5中进一步示出。
α0、α1和α2之间的关系被限定为α1＝r10α0以及α1＝r20α0，其中r10和r20是基于音符频率所选择出来的比率。ρ0、ρ1和ρ2之间的关系被限定为ρ1＝q10ρ0以及ρ1＝q20ρ0，其中q10和q20是基于音符频率所选择出来的比率。
对于本发明的优选实施例，比率r10和r20由r10＝r20＝21/3所决定，这与分配给任何一对相邻半音簇(例如CC0和CC1或者CC1和CC2)的音符的平均频率的比率相对应，并且q10＝q20＝2，这与分配给任何一对相邻环(即0号环46与1号环47，或者1号环47与2号环48)的音符的平均频率的比率相对应。
通过设置适当的代表所述相关muzi按键18附近的这些声音的图标，提供了用于合成声音的视觉提示，所述合成声音不具有明确的音高，例如有节奏的打击乐器以及特殊效果，包括例如锣、手鼓以及套鼓。例如，可以使用一双手的图像作为手鼓特殊效果的图标。这些图标是可移动的，因此实现了使用者将打击乐器分配给所述muzi按键18时的灵活性。
参考图8，该图显示了本发明设备的主组件电子电路31的优选实施例的框图。框图沿用Gane-Sarson传统，其中数据转换程序用椭圆形表示，数据存储区域用开边矩形表示，并且输入输出接口用封闭矩形表示。
数据移动如箭头所示。由于图8是电子电路的高层级表示，因此也表示出关键的控制信息。在这一点，框图与Gane-Sarson传统稍有不同。
尽管图8在电子电路的图示上是稍稍非常规的，但是相比常规的电子电路框图，图8对于本发明的电子硬件提供了少得多的混淆内容。图8中使用的各种方框并没有表现出创造性并且对于电子学领域技术人员是公知的。
主组件电子电路31提供了下述功能：(1)按键信号过滤，从而消除来自于所述muzi按键18阵列和脚踏板20、21的错误输出，(2)被打击的所述muzi按键18的按键编号的实时识别，(3)打击已经识别的按键的力的实时测量，(4)从启动的muzi按键18的按键编号到与以识别的按键相关联的使用者可编程属性的列表的实时映射，(5)对于输出所需要的MIDI流的合成，(6)MIDI流的传输，(7)LEDA 22的启动，(8)与控制&显示操作台23的接口，(9)用于本发明设备的正确操作的整体系统管理功能。
本发明的主组件电子电路31由主组件接口电路63、主组件嵌入处理器68、系统存储器71、内部合成器69、完全实现顶层方案图1中的音色库存储模块17的音色库存储器70、以及外部接口模块72所组成，所述系统存储器71结合了在音色库存储器70的系统操作保存中所需要的所有存储器元件。
主组件接口电路63提供了对来自于演奏表面25上的所述muzi按键18、预设按键19以及踏板20、21的输入的信号调节功能，并且将由此得到的调节信号作为输入提供给主组件嵌入处理器68。下面对前面所述的信号调节功能进行更详细描述。主组件嵌入处理器68还接收来自于MIDI无线及有线端口、以及控制&显示操作台23的输入，从而产生MIDI无线及有线输出信号、LEDA 22的视觉反馈系统信号以及控制&显示操作台23显示信号。
设置在各个muzi按键18上的所述muzi按键接口电子电路60的输出通过使用可移除连接器而直接地连接到主组件电子电路31，由此便于单独得muzi按键18的更换及修理。直接地连接到主组件电子电路31的峰值检测器及触发模块33。
峰值检测器&触发电路61接收来自于muzi按键18上的传感器的输入并且输出触发脉冲和信号水平的峰值，该触发脉冲被提供给去抖及消隐逻辑模块62从而指示出相关的按键已经被打击，该信号水平的峰值被输入到模数转换器阵列(ADC阵列)64用于提供所述相关muzi按键18上的打击的碰撞力的指示。
对于每个muzi按键18具有三个峰值检测器及触发电路61，各个电路61用于主打击区56、外围打击区57以及径向打击区58各个中的各组传感器。
图9显示了被用于实现峰值检测器及触发电路61的基础电路的示意图，该基础电路的设计和操作对于电子学领域的技术人员而言是公知的。
设置在每个muzi按键18上的所述muzi按键接口电子电路60的三个输出中的一个连接到输入端子61a、61b。在所述muzi按键接口电子电路60上生成的正电压通过二极管61g为电容器61i充电。二极管61g确保了当输入源上的电压下降到电容器61i上的电压以下时，存储在电容器61i中的电荷不会在相反方向上流动，即流回到输入源。可替代地，这确保了由所述muzi按键产生的反向电压不会使电容器61i放电。二极管61g与电容器61i的串联组合因而确保了电容器被充电到峰值输入电压。
电阻器61h确保了电容器在所述muzi按键18的下一次碰撞时放电。该电阻器的值被选择成使得电容器能够在50ms内充分地放电，由此允许检测器捕捉到以每秒高达20次打击的速度发生的打击的峰值，所述每秒20次打击被公认为比一般鼓手能够打鼓的最快测量速度还要快。50ms时间段还允许足够的时间用于ADC将模拟峰值转换为数字等同值。峰值经过端子61c、61d输出。
众所周知，在演奏的一般模式下(其中用于打击所述muzi按键18的工具在碰撞之后被立即升起)，所述muzi按键18将会产生对单个打击的衰减振荡响应。这种输出还可以通过工具的自然倾向(第一次碰撞之后立即在所述muzi按键18上弹起)而生成。众所周知，还有一些演奏模式，其中使用者尝试在第一次碰撞之后立即将演奏工具保持成抵靠着所述muzi按键18。在这种情况下，输出响应将会是单个瞬时脉冲。
为了确保第一次碰撞与峰值检测&触发电路61的输出中表示峰值碰撞力的电压生成之间的最小延迟，所述muzi按键18上的传感器59被连接到峰值检测&触发电路61，从而确保输出响应中的第一次峰值总是正的。在优选实施例中，所述muzi按键18的材料及结构必须使得这种响应在棍碰撞之后不超过25毫秒的时间内显著地衰减。此外，响应单个打击的输出中的连续峰值相隔不应超过20毫秒。选择这些规定的时间用于确保当演奏者以每秒20次打击的速率或者低于该速率用演奏工具敲打任何muzi按键18时，每个打击都能被检测到，所述每秒20次打击被公认为超过专业鼓手的最大测量打鼓速率。
电容器61f和串联电阻器61j形成了高通滤波器，其着重于由于所述muzi按键18上的打击而产生的输入信号中的尖锐瞬时部分。过滤后的信号被输入到比较器61m的一个桥臂，另外输入的参考电压被施加于该桥臂，该参考电压由电阻器61L和61k所形成的分压电路产生。当过滤后的输入值超过参考值时，比较器输出由此生成了正的脉冲。触发脉冲通过端子61e和61d输出。
峰值检测&触发电路61的触发子电路以及峰值检测子电路都被用于主打击区56中的传感器。对于次打击区57、58中的传感器，不使用峰值检测&触发电路61的触发电路。然而当所述muzi按键18被打击时，峰值检测&触发电路61的峰值检测电路被用于指示这些传感器输出的激烈程度。
去抖及消隐逻辑模块62被用于通过消除前面提到的多个脉冲的寄生效应而验证打击的发生，该多个脉冲是由传感器响应于单个打击而产生的。如果没有去抖及消隐逻辑模块62，这些多重脉冲就容易地被主组件电子电路31中的快速处理电子元件错误地认为是多个打击。对于本身具有去抖能力的传感器，例如霍尔效应传感器，则不需要该模块，但是如果使用这种转换技术的话，该模块仍然行使作用。去抖及消隐逻辑块62的输出被供应到编译器逻辑模块66，所述编译器逻辑模块66对相关按键编号进行编码，用于输入到主组件嵌入处理器68。
与按键编号编码同时发生，触发启动信号通过去抖及消隐逻辑模块42而输出到ADC选择及触发逻辑模块65。所述模块输出信号，用于开启ADC阵列64中的数据转换程序。所述阵列包括被去抖及消隐逻辑模块62选择出来用于将峰值高度的模拟值转换为数字值的ADC。该信息被编译到ADC阵列64中ADC的数据输出中，用于输入到主组件嵌入处理器68。
中断发生器逻辑模块67监测ADC阵列64中的所有模数转换器，用于监视它们各自数据转换循环以及向主组件嵌入处理器68发送信号的完成情况，从而通过编译器逻辑模块66的输出来获取被打击的所述muzi按键18的识别，并且通过ADC阵列64中相关的模数转换器来读取出表示打击力大小的数字值。
中断发生器逻辑模块67获取来自于ADC阵列64中模数转换器的转换结束输出标志的输入并且向主组件嵌入处理器68发出中断请求。所述处理器被编制成能够识别已被启动的所述muzi按键18、预设按键19或者踏板20、21，并且在需要时读取与所述muzi按键18输出峰值或者踏板20、21输出相对应的数据值。
在主组件嵌入处理器68读取ADC阵列64中所选择的模数转换器的输出之后，该处理器68发送确认到中断发生器逻辑模块67，该中断发生器逻辑模块67随后清除ADC阵列64中模数转换器的转换结束输出标志。主组件嵌入处理器68随后将MIDI指令通过外部接口模块72传送到连接于I/O端口接口5的适当配置的MIDI装置。在本发明设备的优选实施例中，I/O端口接口5可以提供有线MIDI输出端口以及MIDI无线端口。
生成的MIDI流还可以被导入到内部合成模块69，该模块69通过标准可移除存储器例如安全数码卡(SD)或智能媒体卡(SM)或者USB存储钥匙上的音色库存储器70的使用而得以实现。
本发明上的I/O端口5支持使用标准MIDI、USB、火线或以太网协议连接到外部装置。还支持无线MIDI。这些固有特性不仅允许MIDI通讯中的最优灵活性，而且便于演奏素材的下载，包括MIDI序列以及音色库，以及用于巡回演奏者的软件及固件升级。特别地，后面的功能允许本发明的设备能够适用于由MIDI制造者协会出版的新的MIDI协议。
除去细微不同之外，主组件嵌入处理器68以类似于所述muzi按键18的方式在踏板20、21的输入上进行操作。特别地，对于具有连续模拟输出的踏板20、21，所述输出被直接地提供给ADC阵列64中的模数转换器。这将应用于能够进行这种输出并且设置为音量控制的踏板20、21。
此外，峰值检测&触发模块61的峰值检测电路被非逆变整体增益缓冲器所替代，该缓冲器的设计对于电子设计领域的技术人员而言是公知的。该缓冲器的输出被连接到ADC阵列64，从而在踏板被用于音量控制或者用作弯音轮时提供踏板启动的指示。峰值检测&触发模块61的触发电路提供了触发输出，该触发输出能够发送何时踏板已经经过沿着其行程的预设参照点的信号。所述参考点是通过由图9中电阻器61k、61l形成的分压网络设定的参考值而确定的。
除了细微不同外，主组件嵌入处理器68以类似于所述muzi按键18的方式在预设按键19上进行操作，不同之处在于没有连接到ADC阵列64，也没有使用峰值检测&触发模块61的峰值检测电路。只有峰值检测&触发模块61的触发电路被用于指示预设按键19打击的发生。
LEDA 22被LEDA控制模块73所驱动，该LEDA控制模块73将主组件嵌入处理器68传送的MIDI数据流作为输入。LEDA 22中要被启动的特定发光装置的选择是通过嵌入到MIDI流中的音符信息以及所述muzi按键18的使用者编制配置所决定的，所述muzi按键18的使用者编制配置将所述muzi按键18映射到音符。MIDI流来源可以是内部的(在诊断模式下由所述muzi按键18产生)或者外部的(在教导模式下由有线或无线MIDI网络上的另一个MIDI装置产生)。
主组件接口电路63中的逻辑模块可以使用任何可获得的数字电子技术而实施，包括现场可编程门阵列(FPGAs)，专用集成电路(ASIC)，或者嵌入处理器的阵列。优选的实施方式是利用具有嵌入处理器内核的FPGA，从而实施主组件处理器68以及主组件接口电路63的所有方面，峰值检测&触发模块61以及ADC阵列64除外。这以合理成本的促进了处理速度和低反应时间。
图10中的主组件嵌入处理器68软件数据流图74(DFD)使用Gane-Sarson传统，其中数据转换过程由椭圆形所表示，数据存储区域由开边矩形所表示，并且输入及输出接口由封闭矩形表示。数据移动由箭头指示。
图3的顶层方案图1中所示的启动的踏板确认&ID程序8、启动的muzi按键确认、ID&音度检测9以及启动预设确认&ID 10在图10的主组件嵌入处理器软件DFD74中的演奏表面中断处理程序中执行。
顶层方案图1中的MIDI弦乐编译程序11被直接地执行，以作为图10的主组件嵌入处理器软件DFD 74中的MIDI指令生成器79。
顶层方案图1中的内部合成程序13的软件部分在图10的内部合成程序88中实现。
图7的顶层方案图1中所示的系统控制及配置程序12的各项任务被分配到图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的系统控制程序86、I/O接口程序87、预设加载程序77以及LEDA控制器程序84之间。
图1中的MIDI数据录音&回放程序14中的各项任务在图10中的录音&回放程序81以及MIDI计时器程序80中执行。
图1的顶层方案图1中所示的、用于本发明的配置16数据存储器被分配到图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的系统设定存储器85、预设配置存储器76、muzi按键配置存储器78以及I/O端口配置存储器83的元件之间。图1的顶层方案图1中所示的音色库存储器17以及歌曲库存储器15被直接地认为是图10的主组件嵌入处理器软件DFD 46中的音色库存储器70以及歌曲库存储器82。
演奏表面中断处理程序75被主组件电子电路31中的中断生成器逻辑模块67所启动。这发出来自于演奏表面25上的所述muzi按键18或预设按键19的新的数据的可用性的信号。当接收到中断时，演奏表面中断处理程序75通过由编译器逻辑模块66显示的数据来确定中断的来源是预设按键19还是所述muzi按键18。中断的使用有利于按键打击活动的快速及可靠的捕捉和处理。
如果中断来源被确定为预设按键19，那么从编译器38的预设编号数据输出中可以获得启动按键的编号。
如果中断来源被确定为muzi按键18，那么演奏表面中断处理程序75通过读取来自于主组件电子电路31中的编译逻辑模块66的所述muzi按键编号数据输出来确认打击的音符。随后通过读取ADC阵列64的输出而对音符音度进行采样。随后通过读取来自于主组件电子电路31中编译器38的踏板20、21编号数据输出从而获得被压下的任何踏板20、21的编号。最后，读取所述相关muzi按键18中与外围打击区57和径向打击区58相对应的次传感器的输出。
所有这些数据随后传送到MIDI命令发生器程序79。
MIDI命令发生器79使用muzi按键配置存储器78中的当前配置数据并且根据接收自演奏表面中断处理程序75的信息来构建MIDI命令数据流。该区域中的数据被设置为可编程矩阵，所述可编程矩阵将每个muzi按键18映射到音符属性(包括音符、声音、MIDI通道、SSAF以及MSSV)的使用者规定分配。例如可变音色、和声以及多音部设置的功能也被包括在MIDI命令发生器79中。
Muzi按键配置存储器78接收来自于预设加载程序77或者系统控制程序86的数据。系统控制程序86基于来自控制&显示操作台的使用者输入从而将数据存储到muzi按键配置存储器78中。由使用者所决定的、用于各个编号的预设器的预设配置数据被写入到预设配置存储器76。预设加载程序77负责检索存储在预设配置存储器76中的muzi按键18数据以及将数据写入到muzi按键配置存储器78中，所述muzi按键18数据与从演奏表面中断处理程序75发送的预设器编号信息相对应。这能够实现系统的自动及动态重新配置。
MIDI命令数据流随后发送到I/O接口程序87，该程序87通过I/O端口接口5中的一个或多个通道发送这些MIDI命令。I/O接口程序87的作用是格式化MIDI流，用于通过由使用者所选择的任何输出通道进行传输。来自于I/O接口程序87的MIDI输出还可被导入到内部合成程序88或者LEDA控制器程序84。I/O接口程序87使用I/O端口配置存储器83中的信息来确认由使用者选择的MIDI输入以及MIDI输出通道编号并且判断是否要终止内部合成器69和/或LEDA 22。
LEDA控制器84程序负责控制演奏表面25上的各个发光装置22的ON/OFF状态。该程序接收来自于演奏表面25的输入或者通过I/O接口程序87接收来自于当前MIDI输入端口的输入。LEDA控制器从系统设定存储器85获得其操作状态。该状态包括其活动状态，ON或者OFF，其处于教导模式或是诊断模式，以及MIDI数据流的来源是内部或是经由活动MIDI端口来自于外部。
系统控制程序86使用控制操作台菜单管理器，用于输入以及显示本发明的当前配置设定。控制操作台菜单管理器程序89控制控制&显示操作台23上的交互显示以及使用者输入。在本发明的优选设置中，使用者接口使用接下来描述的基于页面的菜单结构。
当录音&回放程序81被使用者启动时，该程序将MIDI流数据和时间戳信息一同存储，所述时间戳信息来自于歌曲库存储器82中的MIDI计时器程序80。存储在歌曲库82中的歌曲能够被存储&回放程序81检索，用于通过I/O接口程序87回放。I/O接口程序87还能够将来自于录音&回放程序81的回放MIDI流与来自于演奏表面25上的muzi按键18并且由使用者生成的新的MIDI流数据混合。这样允许演奏者放下敲打音轨，该音轨随后被重放作为伴奏。MIDI计时器程序80还被用于通过内部合成程序88而实现节拍器的特性。
录音&回放程序81还被用于从歌曲库82中检索韵律MIDI序列。在这一点，歌曲库82被分为四个部分：(a)使用者可编制歌曲存储器，该存储器能够实现如前所述的使用者生成的或者使用者下载的序列的存储；(b)使用者可编制韵律存储器，该存储器类似于使用者可编制歌曲存储器部分进行操作，但是被特定地确认为韵律模式；(c)APHAMS歌曲存储器，预先限定的序列被存储在该存储器中并且该存储器不能被使用者擦除；(d)APHASM韵律存储器，预先限定的韵律序列被存储在该存储器中并且该存储器不能被使用者擦除。
上面所述的用于本发明设备的电子硬件及软件系统能够实现多种功能，所述功能能够通过控制&显示操作台23上显示的系统菜单而被获取。
下面参考表3、4以及5，所述表提供了可用于本发明的使用者可选选项的典型列表。优选实施例能够根据控制&显示操作台23上显示的基于页面的菜单来执行这些选项。
使用嵌套结构来描述所述菜单，所述嵌套结构的形式为：
项目1{项目a{项目I，项目II}，项目b}
由此，层级上较高的菜单项的子菜单用花括号包围起来。黑体显示的菜单项在实际当中作为菜单结构中别的地方的顶层菜单项而被执行，并且由此可以被独立地访问。在示例中，项目a和项目b是项目1的子菜单，其中项目a包括子菜单项目I和项目II。
当指定的使用者进入到菜单上的新类目时，当前设定被显示为起始点。退出提示被用于保存或者取消所做的选择。如果选择“取消”的话，那么初始值将被恢复。这些对于所有菜单项是通用的并且没有在下面的表3、4和5中显示。设置以下选项：如果在一段由使用者确定的时间内没有输入的话，则退出菜单，默认时间被设定为10秒。所有菜单设置会在关机时保存到非易失性存储器中。
此外，在整个结构中都出现环选择子菜单项目，该子菜单项目能够实现在该层级上列出的所有适当设定的应用，通过选择0号环46、1号环47或者2号环48，该应用出现在指定环上，或者通过选择所有(系统默认)，该应用则同时出现在所有环上。这样能够实现分开性质的执行，由此各个环具有其自己的音区或声音。
菜单结构的顶层提供了四个主选项组：(a)演奏表面；(b)音色；(c)系统配置；以及(d)录音/回放。
演奏表面菜单项具有四个子菜单：环选择，范围，排布，以及保存到预设器。
如果在环选择子菜单中选择所有的话，那么范围子菜单允许使用者设定用于整个设备的最低音符。该最低音符被分配到muzi按键18000。内部环上的音符随后被自动地设定成比1号环46高一个音阶并且比2号环48高两个音阶。子菜单满足与C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6或C7中任何一个相对应的所有8个音阶。如果在环选择子菜单中选择单独的环，那么范围子菜单将最低音符设定到所选择的环上。对于本发明，总是有与muzi按键18R00相对应的C音符，其中R为环的编号。
排布子菜单能够进行音符排布式样的选择。所提供的选择为4度及5度、半音以及自定义。自定义选择能够为每个单独的muzi按键18任意地分配由音阶编号(从0到8音阶)和音符(从C到B)所指定的唯一音符。
保存到预设器子菜单允许使用者将演奏表面菜单中的当前设置保存到多个实体或虚拟预设器中的一个。使用者必须选择与实体或虚拟预设按钮、按键或踏板中任何一个相对应的预设器组或者预设器编号。
音调菜单项允许快速且直接地使用本发明设备的合成声音以及和声、多声部和音色生成功能。音调菜单的环选择子菜单能够将所选择的音调菜单选项应用到任何一个环或者所有环。
声音子菜单提供了获取按照通用MIDI名称以及如表4中列举的MIDI音色名称及编码。每一个新的声音选择都会引起操作软件将MIDI音色变化命令发送到分配给相关环的通道上的MIDI装置。通用MIDI名称以及编码都被显示出来。子菜单通过标准通用MIDI指定组从而列举出标准GM声音选择：钢琴类，半音性打击乐器，风琴类，吉它类，贝司类，弦乐器，合奏组，铜管乐器，簧片乐器，管鸣乐器，合成领奏，合成背景，合成效果，民族乐器，打击乐器，音响效果。
此外，使用者可以在钢毂子菜单选择下选择标准钢鼓范围中的任何一个。在本发明的最简单实施中，对该项目下列举的任何一个选项的选择会将声音设定到通用MIDI钢鼓，MIDI编码115，如4度和5度的排布以及如下的最低音符：次中音-C4，倍次中音-C3，Double Second-C3，吉他-C2，大提琴-C2，四声道-C2，次中音提琴-C1，6提琴-C1。最低音符是C并且被设置到muzi按键000上。这允许本发明的快速设置，用于原声钢鼓仿真及合成。
具有类似范围的原声钢鼓在所生成的音色上会略有不同。例如，对于两个乐器上相同的音符，次中音提琴不会像6提琴那样突出低音部分。由此公认的是，如果同一MIDI声音用于所有范围的话，那么传统乐器的合成将会有少许瑕疵。在优选实施例中，通过对各个钢鼓乐器的更准确的内部合成或者通过使用在许多商用MIDI合成器中可获得的取样属性来解决这个问题。
鼓子菜单的选择设置本发明用于在通道10上发送命令，该通道10被分配用于通用MIDI鼓。优选实施例指定用于鼓/打击的muzi按键，如表5所示。
使用者还能够使用声音菜单直接地输入MIDI代码，从而允许使用者通过与GM音色映射不同的映射来使用MIDI装置。多个MIDI声音模块需要通过指定相关MIDI库编号来得到这些；使用者能够通过系统配置菜单下面的MIDI子菜单选项来完成这些。
Playing Surface { Ring Select{ALL，0，1，2..} Range{C0，C1，C2，C3，C4，C5，C6，C7} Layout{4/5(default)，Chromatic，Custom{Pad Select{000，001，...，200，...211}， Octave_Number{0，1，2，...8}，Note{C，C#，D，Eb，E，F，G#，G，G#，A，Bb， B}} Save To Preset{Group{1，2，...}，Preset{V1，...V8，P1，...P4，Pedal 0，Pedal 1}} }Tones { Ring Select{ALL，0，1，2..}， Voice{Steelpan{6-Bass，Tenor Bass，Guitar/Cello，Double Second，Double Tenor， Tenor}， General MIDI Voices{1-128 in GM Groups of 8*}， Drums**， Code{1-128} }， Multi-Voice{ON/OFF，Voice，Volume} Chords{ON/OFF，Select{selection of major and minor chords}} Timbre{ON/OFF，SSAF，MSSV} Save To Preset{Group{1，2，...}，Preset{V1，...V8，P1，...P4，Pedal 0，Pedal 1}} }*See Table 3**See Table 4System Configuration { Pedals{Volume，Sustain，Pitch Bend，Synch Intro，Synch Ending，Preset{Pedal 0， Pedal 1}} MIDI_set{Ring Select{ALL，0，1，2..}，.OUT_Channel{1-16}，IN_Channel{1-16}， Bank{1-127}，Port{MIDI，Ethernet，USB，Firewire}} LEDA{ON/OFF，Tutor，Diagnostic，Source{APHAMS，MIDI}} Synthesis{ Internal{ON/OFF}，External{ON，OFF}， ToneBank{Internal，Card，Update{Source{External{MIDI}，Card}}， } Display{BackLight{ON/OFF}，.Contrast{min，..max}} Menu Timeout{NONE，Time{1，...，10}} Software Update{ON/OFF} }Record/Playback { Status{Start，Stop}， Song{Group 1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}} User Song{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}，Card{1...}} Record{Source{APHAMS，Card{1...}，External}， Destination{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}} } Rhythm{Select{Group1{1...nsongs}，...Group n{1...nsongs}}} Tempo{1-128} Metronome{OFF，ON} }
表3
钢琴类 1.原声大钢琴 2.亮音钢琴 3.电子大钢琴 4.酒吧钢琴 5.电钢琴1 6.电钢琴2 7.拨弦古钢琴 8.电子击弦古钢琴 半音性打击乐器 9.钢片琴 10.钟琴 11.八音盒 12.颤音琴 13.马林巴 14.木琴 15.管钟 16.扬琴 风琴类 17.拉杆式风琴 18.击音管风琴 19.摇滚风琴 20.教堂管风琴 21.簧片风琴 22.手风琴 23.口琴 24.探戈手风琴 吉它类 25.尼龙弦吉它 26.钢弦吉它 27.爵士吉它 28.纯音吉它 29.闷音吉它 30.激励音吉它 31.失真吉它 32.吉它泛音 贝司类 33.原声贝司 34.指弹电贝司 35.拨片电贝司 36.无品贝司 37.打弦贝司1 38.打弦贝司2 39.合成贝司1 40.合成贝司2 弦乐器 41.小提琴 42.中提琴 43.大提琴 44.低音提琴 45.弦乐震音 46.弦乐拨音 47.坚琴 48.定音鼓 合奏组 49.弦乐组1 50.弦乐组2 51.合成弦乐组1 52.合成弦乐组2 53.唱诗班啊声 54.哦声合唱 55.合成人声 56.管弦乐齐奏 铜管乐器 57.小号 58.长号 59.大号 60.小号加弱音器 61.法国号 62.铜管组 63.合成铜管1 64.合成铜管2 簧片乐器 65.高音萨克斯 66.中音萨克斯 67.次中音萨克斯 68.低音萨克斯 69.双簧管 管鸣乐器 73.短笛 74.长笛 75.竖笛 76.牧笛 77.瓶笛 合成领奏 81.方波 82.锯齿波 83.气笛风琴 84.薄纱 85.悬崖 合成背景 89.新时代 90.热烈 91.复音合成 92.合唱 93.弓弦 70.英国管 71.大管 72.单簧管 78.尺巴 79.口哨 80.陶笛 86.人声 87.五度 88.贝司与领奏 94.金属 95.光环 96.掠过 合成效果 97.雨声 98.轨迹 99.水晶 100.大气 101.光亮 102.怪兽 103.回声 104.科幻 民族乐器 105.西塔琴 106.班卓琴 107.三味线 108.日本筝 109.卡林巴 110.风笛 111.民间提琴 112.山奈琴 打击乐器 113.铃铛 114.阿果果 115.钢鼓 116.木鱼 117.日本鼓 118.旋律通通鼓 119.合成鼓 120.反钹 音响效果 121.吉他滑音 122.呼吸声 123.海浪 124.鸟鸣 125.电话铃 126.直升机 127.掌声 128.枪声
表4
按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 按键 通用鼓/打击 MI DI 代 码 000 Kick 36 100 Agogo L 68 200 OpenRimSt 34＊ 001 Snare 38 101 Bongo L 61 201 002 Hi-Hat Open 46 102 Bongo H 60 202 FingerSnap 19＊ 003 Hi-Hat Closed 42 103 Cowbell 56 203 004 Chin Cymbal 72 104 Crash Cymbal 49 204 ClickNoise 20＊ 005 LowTom 45 105 Jingle Bells 83 205 006 Mid Tom H 47 106 Cabasa 69 206 Wood BikL 77 007 Mid Tom L 48 107 Timbale H 65 207 Wood BikH 76 008 High Tom 50 108 Timbale L 66 208 009 RideCymb1 51 109 RideCymb2 59 209 010 Tambourine 54 110 Hand Clap 39 210 011 Side Stick 37 111 Agogo H 67 211
＊仅对Yamaha XG格式
表5
和音子菜单允许使用者切换“合音”选项的关闭或开启。当开启时，所选择的环被设置用于单个棒的合音演奏，由此相关的环中的每个muzi按键在被打击时都演奏出指定的和音。
多音部子菜单允许当单个muzi按键被打击时，使用者能够同时演奏两个或多个声音。当激活时，使用者需要从声音子菜单中选择出所需的声音。
音色子菜单项允许使用者启动或者关闭本发明的可变音色特性，并且还设置用于SSAF及MSSV参数的调节，所述SSAF及MSSV参数确定次打击区28，29中的传感器触发的音符音度。
保存到预设器子菜单允许使用者将当前的相关设置保存至多个实体及虚拟预设器中的一个。使用者必须选择与任何一个虚拟或实体的预设按钮、按键或踏板相对应的预设器组以及预设器编号。
系统配置菜单允许使用者设定本发明的通用属性。该菜单包括用于脚踏板20、21、LEDA 22、合成装置、MIDI、控制&显示操作台23以及菜单的设置。
踏板子菜单允许使用者指定脚踏板20，21从而起到音量控制、衰减效果、持续效果、弯音、在歌曲开始或结束时改变节奏序列的节奏控制、或者预设器开关的功能。
MIDI设定子菜单用于MIDI端口和通道编号的设立。通道编号被指定用于外部MIDI装置，MIDI命令可被发送到所述外部MIDI装置。环选择子菜单能够实现对于任何一个环或者全部环的所选MIDI设定子菜单选项的应用。
输入通道子菜单被用于设定用于本发明的通道编号；在该通道编号上接收用于发光装置阵列的输入MIDI命令。
输出通道子菜单用于通道编号的选择，本发明在所述通道编号上发送MIDI信息。
库子菜单允许使用者在当前编址的MIDI装置中指定MIDI库。这样便于获得外部MIDI装置上的出厂特定音色以及特性。
端口子菜单能够进行用于MIDI通讯的实体端口的选择。该优选实施例能够通过标准MIDI、以太网、火线或USB而进行通讯，并且能够使使用者识别出实际地连接到外部MIDI装置的所有端口。
发光装置阵列子菜单允许使用者能够启动或者终止LEDA 22，选择其操作模式用于教导或者诊断，以及选择声源通道，该声源通道用于MIDI输入到发光装置阵列。后者可以是本发明或者外部MIDI装置。
合成子菜单能够进行外部MIDI合成器或者本发明的内部合成器的选择。还能够进行合成器音色库的选择及升级。可以通过存储卡或者借助MIDI从外部源来完成升级。
显示子菜单允许对控制&显示控制台23的背光以及对比度进行调节。
菜单超时子菜单允许使用者设定用于菜单显示的中止时期。在该时期结束之后，显示顶层菜单屏幕。
软件升级子菜单能够下载用于本发明的升级固件以及从使用者的计算机中下载软件。
录音/回放菜单用于本发明中存储的MIDI序列的录音及回放。
状态子菜单开始在其它子菜单上选择的任何项目的录音或回放。以被选的节拍给出四下敲击来提示所需动作的开始。
歌曲子菜单允许访问存储的MIDI歌曲。每个歌曲通过组名或编号以及歌曲名或编号而进行识别。在该子菜单中列出的歌曲被永久地存储在本发明的歌曲存储器中。
用户歌曲子菜单允许访问被使用者录制或存储在本发明的歌曲存储器中的MIDI歌曲或者外部存储卡上的MIDI歌曲。
录音子菜单能够进行MIDI序列的存储，该MIDI序列是在本发明被演奏时由演奏者所产生或者来自于远程音源。音源子菜单允许使用者从APHAMS中的录音、外部卡存储器或者从外部声源中选择MIDI声源，该外部声源的地址必须由MIDI设定菜单项中的输入通道指定。目的地子菜单允许使用者选择使用者存储器中的位置，录音将被存储在该位置以用于通过用户歌曲子菜单的随后访问。
节奏子菜单便于从多个节奏中方便地选择出一个，所述多个节奏存储作为MIDI歌曲并且设置在方便的编组中。
速度子菜单允许使用者指定用于录音及回放的速度。
节拍器子菜单被用于触发节拍器的关闭及打开。
尽管本发明已经结合某些优选实施例进行了描述，但是可以理解的是，本发明包含的主题并不局限于这些特定实施例，并且可以对本发明设备的结构进行各种其它改进，包括其它为了配合特定操作需要及环境而进行的改进及变化，这对于本领域技术人员而言是显而易见的，并且本发明并不应被认为是局限于所选择的用于公开目的的直接示例。
相反地，意在使本发明的主题包括所有不脱离其真正精神及范围的替代方案、改进以及等同物，这些替代方案、改进以及等同物都包括在权利要求的精神和范围内。
词汇表
1 顶层方案图
2 演奏表面输入部分
3 主操作程序
4 附加接口
5 I/O端口接口
7 声音模块输出端口
8 启动的踏板确认&ID程序
9 启动的muzi按键确认、ID及级别检测程序
10 启动的预设器确认&ID程序
11 MIDI弦乐编译程序
12 系统控制及配置程序
13 内部合成程序
14 MIDI数据录音&回放程序
15 歌曲库存储器
16 APHAMS配置存储器
17 音色库存储器
18 muzi按键
19 预设按键
20 持续踏板
21 衰减踏板
22 发光装置/LEDA
23 控制&显示操作台
24 主组件
25 演奏表面
26 主组件底座
27 安装架
28 连接器罩
29 摇臂/姿态锁定组件
30 安装架锁定铰链
31 主组件电子电路
32 控制&显示控制台凹座
33 muzi按键凹座
34 摇臂支架
35 摇臂轴承
36 姿态锁定件
37 棘轮
38 棘爪
39 弹簧
40 支撑销
41 配重块
42 姿态锁定主体
43 姿态锁定把手
44 姿态锁定把手枢轴
45 摇臂
46 0号环
471 号环
482 号环
49 顶视图
50 分解前视图
51 底视图
52 muzi按键框架
53 muzi按键外壳
54 碰撞过滤垫
55 吸振支架
56 主打击区
57 外围打击区
58 径向打击区
59 muzi按键传感器
60 muzi按键接口电子电路板
60a muzi按键接口电子电路输入信号端子
60b muzi按键接口电子电路输入接地端子
60c muzi按键接口电子电路FET
60d muzi按键接口电子电路栅极电阻
60e muzi按键接口电子电路源极电阻
60f muzi按键接口电子电路输出信号端子
60g muzi按键接口电路输出接地端子
60h muzi按键接口电子电路动力供应端子
61 峰值检测&触发电路系统
61a 峰值检测&触发输入信号端子
61b 峰值检测&触发输入信号接地端子
61c 峰值检测输出信号端子
61d 峰值检测&触发输出接地端子
61e 触发电路输出信号端子
61f 触发电路高通滤波电容
61g 峰值检测器二极管
61h 峰值检测器放电电阻
61i 峰值检测器充电电容
61j 触发高通滤波电阻
61k 触发电路低电压分压电阻
61L 触发电路高电压分压电阻
61m 触发电路比较器
62 去抖及消隐逻辑模块
63 主组件接口电路
64 模数转换阵列/ADC阵列
65 ADC选择及触发逻辑模块
66 编码器逻辑模块
67 中断发生器逻辑模块
68 主组件嵌入处理器
69 内部合成器
70 音色库存储器
71 系统存储器
72 外部接口模块
73 LEDA控制
74 主组件嵌入处理器软件数据流图
75 演奏表面中断处理程序
76 预设器配置存储器
77 预设器加载程序
78 muzi按键配置存储器
79 MIDI命令发生器程序
80 MIDI计时器程序
81 录音&回放程序
82 歌曲库
83 I/O端口配置存储器
84 LEDA控制器程序
85 系统设置存储器
86 系统控制程序
87 I/O接口程序
88 内部合成程序 89 控制操作台菜单管理程序
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