颤音臂及系统
阅读：284发布：2021-02-01
专利汇可以提供颤音臂及系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种手动颤音控制装置，系统和处理装置。一种手动颤音装置包括一个可旋转的轴，所述轴上的凸起的 凸轮 部分，容纳在轴上的凸轮部分两侧的第一和第二偏置轴环，第一轴环的 偏压 与第二轴环的偏压成反向旋转，使得当轴沿一个方向旋转时，其接收来自第一轴环回弹 力 但不旋转第二轴环，反之亦然。还公开了处理技术，以从轴上的旋转 传感器 ，优选为霍尔效应，获取旋转数据，并且生成用于音高 修改 装置的音高变化指令。映射是用户可控的，以产生期望的效果和性能。，下面是颤音臂及系统专利的具体信息内容。
1.一种手动颤音系统，其特征在于，包括一手动操作的颤音控制装置，颤音控制装置带有一臂，并作为旋转传感器以感测臂的旋转并产生旋转数据，以及一处理器，处理器接收所述数据并且被适配为将音高变化指令发送到音高修改装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，根据所述旋转数据确定音高变化指令。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其特征在于，如果所述旋转数据在预定参数内，则所述处理器仅发送音调变化指令。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述处理器适于在一个或两个方向上限定旋转的零区，其中如果旋转数据落入所述零区内，则不指示音高变化。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述处理器适于进一步定义与所述零区分离的一过渡区域，其中，从所述旋转数据确定的所述臂的所述旋转位置的位置和持续时间满足预定的标准，在软件中将所述臂的中心位置重新定义为新的位置，并且相对于所述新的中心位置重新定义所述零区和所述过渡区域。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述旋转数据被处理以得出音高变化的向上或向下方向，并且在变化方向已经反转的地方，所述处理器向所述音高修改装置发送相应指令。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用户控件，使得可以选择不同的预设音高设置以对应于映射所述旋转数据的不同音高变化。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，对于至少一些所述音高预设设置，向上方向上的音高变化具有与向下方向的音高变化不同的值。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述音高变化在每个方向上具有最大值，使得与所述臂的进一步旋转相对应的所述旋转数据的变化不会产生进一步的音高变化。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，对于至少一些预设的音高设置，所述旋转数据与所述音高变化之间的调节不是线性的。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的系统，其特征在于，对于至少一些预设的音高设置，对于与特定关键臂旋转区域对应的选定旋转数据，旋转数据和音高之间的对应关系被重新调节以提供改进的演奏者控制。
12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，可以控制将所述旋转数据映射到指定范围的旋转数据，以便在臂的旋转的可控范围内映射所述音高变化，其中音高变化由所述旋转数据确定。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述可控范围是针对一个或多个所述预设音高设置来确定的。
14.一种用于提供颤音的方法，其特征在于，所述包括从具有臂的手动操作的颤音控制装置处接收旋转数据，所述旋转数据指示所述臂的旋转，并且处理所述旋转数据以便为音高修改装置产生音高变化指令。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，仅在所述旋转数据在预定参数内时才发送所述音高变化指令。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，定义在一个或两个方向上的旋转的零区，其中如果旋转数据落在所述零区内，则不指示音高改变。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，定义与所述零区分离的过渡区域，其中，从所述旋转数据确定的所述臂的所述旋转位置的位置和持续时间满足预定标准，将臂的中心位置重新定义为新的位置，并且相对于所述新的中心位置重新定义所述零区和过渡区域。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其特征在于，处理所述旋转数据以获得音高变化的向上或向下方向，并且在变化的方向已经反转的地方，所述处理器向所述音高修改装置发送相应指令。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其特征在于，从用户控件处接收输入以定义不同的预设音高设置，其中所述预设音高设置可以被选择，以对应映射所述旋转数据的不同音高变化。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，对于至少一些所述音高预设设置，向上方向上的音高变化具有与向下方向的音高变化不同的值。
21.根据权利要求14至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述音高变化在每个方向上具有最大值，使得与所述臂的进一步旋转相对应的所述旋转数据的变化不会产生进一步的音高变化。
22.根据权利要求14至21中任一项所述的方法，其特征在于，对于至少一些预设的音高设置，所述旋转数据与所述音高变化之间的调节不是线性的。
23.根据权利要求19至22中任一项所述的方法，其特征在于，对于至少一些预设的音高设置，对于与特定关键臂旋转对应的选定旋转数据，旋转数据和音高之间的对应关系被重新调节以提供改进的演奏者控制。
24.根据权利要求14至23中任一项所述的方法，其特征在于，可以控制将所述旋转数据映射到指定范围的旋转数据，以便在臂的旋转的可控范围内映射所述音高变化，其中所述音高变化由所述旋转数据确定。
25.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述可控范围是针对一个或多个预设音高设置而确定的。
26.一种手动颤音控制装置，该手动颤音控制装置与电子音高修改装置配合使用，其特征在于，所述装置包括可旋转的轴，所述轴上的凸起的凸轮部分，容纳在所述轴上凸轮部分两侧的第一和第二轴环，每个轴环相对于该轴是可旋转的且具有将其推向中心位置的弹性偏压，其中所述第一轴环的所述偏压与所述第二轴环的所述偏压成反向旋转，所述第一、第二轴环和所述凸轮部分在相应的表面处接合，使得当所述轴沿着一个方向旋转时，其接收来自所述第一轴环的回弹力但不旋转所述第二轴环，并且使得当所述轴沿着相反的第二方向旋转时，其接收来自所述第二轴环的回弹力但不旋转所述第一轴环。
27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述装置包括第一和第二扭力弹簧，以向所述第一和第二轴环提供所述偏压。
28.根据权利要求26或权利要求27所述的装置，其特征在于，所述轴包括旋转传感器，以使所述轴的操作旋转产生关于所述旋转程度的数据。
29.一种手动颤音控制装置，其特征在于，所述装置包括可旋转的轴，容纳在所述轴上的臂，布置在所述轴中或与所述轴相邻且具有相反方向的极性的两个磁体，以及相对于所述轴的旋转是静止的霍尔效应传感器，使得磁体随所述轴一起旋转，并且所述传感器测量所述磁场的值和极性的变化，以产生指示所述轴的旋转位置的旋转数据。
30.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述旋转数据被输出到处理器，所述处理器处理所述旋转数据以产生指示所需音高变化程度的数据。
31.一种感测可旋转轴的位置的方法，其特征在于，所述方法包括提供两块磁体，磁体布置在所述轴中或与所述轴相邻且具有相反方向的极性；提供霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器相对于所述轴的旋转是静止不动的，使得所述磁体随所述轴一起旋转，所述传感器测量磁场的值和极性的变化，从而产生指示所述轴的旋转位置的旋转数据。
32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，所述轴连接到颤音臂，并且所述旋转数据指示所述颤音臂的旋转。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述旋转数据被输出到处理器，所述处理器处理所述旋转数据以产生指示所需音高变化的数据。
34.一种手动颤音控制装置，其特征在于，包括可旋转的轴，所述轴上的凸起的凸轮部分，容纳在所述轴上的第一轴环，所述第一轴环接合第一凸轮部分，容纳在所述轴上的第二轴环，所述第二轴环接合第二凸轮部分，每个轴环相对于所述轴是可旋转的且具有将其推向中心位置的弹性偏压，其中所述第一轴环的偏压与所述第二轴环的偏压成反向旋转，所述第一、第二轴环和所述第一、第二凸轮部分在相应的表面处接合，使得当所述轴沿着一个方向旋转时，其接收来自所述第一轴环的回弹力但不旋转所述第二轴环，并且使得当所述轴沿着相反的第二方向旋转时，其接收来自所述第二轴环的回弹力但不旋转所述第一轴环。
35.根据权利要求34所述的装置，其特征在于，所述装置包括第一扭力弹簧和第二扭力弹簧，以向所述第一轴环和所述第二轴环提供偏压。
36.根据权利要求33或权利要求34所述的装置，其特征在于，所述装置还包括用于保持沿着所述轴设置的吉他弦的附件。
37.根据权利要求36所述的装置，其特征在于，所述附件设置在所述第一和第二凸轮部分之间。
38.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括音高修改装置。
39.一处理器，包括软件并适用于与权利要求1至13中任一项所述的系统配合使用。
40.一种适于执行根据权利要求14至25中任一项所述的方法的装置。
颤音臂及系统
技术领域
背景技术
[0002] 在过去的70多年里，吉他一直是西方流行音乐中的重要的乐器。电吉他被广泛地使用及修改，且输出信号受到各种电子修改。例如，电吉他手弹奏出来的许多独特的效果是使用专门设计的踏板和其他修改设备所带来的结果。这些设备加上艺术家的技巧和能力使各种效果、声音及演奏风格成为可能。
[0003] 许多吉他手的演奏动态的另一个方面是使用摇把或颤音臂。这允许音符的音高相对于音符的正常值而变化。这个术语在弦乐器中被广泛使用，例如与小提琴有关，且与人的声音有关。需要注意的是，在很多情况下，这个组件在吉他中被错误地称为震音臂，震音实际上是振幅的变化而不是音高或频率的变化。本发明涉及为吉他和其他乐器提供颤音装置。
[0004] 自二十世纪三十年代以来，用于电吉他的颤音装置就已为人们所知，并在二十世纪五十年代和六十年代期间开始广泛使用。目前使用的颤音臂本质上都是机械的。实质上，它们使用机械系统来改变琴弦的音高，以减小或增加弦的张力，从而相应地降低或提高音高。以这种方式改变音高有一些固有的缺点。
[0005] 一个特别的问题是，当颤音臂被释放时，任何或全部琴弦可能不会回到完全准确的音高。琴弦的压力，回正机械设计中的固有误差，以及在操纵过程中可能出现琴弦缠绕在琴马或琴桥上的情况是引起这个问题的根本原因。这些因素可能会产生不必要的琴弦张力变化，影响乐器的调音。正确的调音关乎高精度和技术上理解，这由于要求乐器在绝对音高上必须正确，同时乐器上的所有琴弦保持精确的相对音高而变得复杂化。这使调音过程变得复杂，其中当两种乐器同时演奏时，错误尤为明显，因为在这种情况下，任何差异都将更加明显。
[0006] 颤音臂操作中固有的张力变化也会对乐器的琴颈、琴弦和琴体造成压力。这限制了可能的音高改变的程度，以及可以安装颤音杆的乐器类型。例如，颤音系统的机械和结构要求通常使得颤音杆无法用于声学吉他。
[0007] 已经就解决解决这些问题提出了各种尝试，例如正如http://en.wikipedia.org/wiki/Vibrato_systems_for_guitar中所概述的。这些包括悬浮琴桥 旋转引弦器(Bigsby)，锁弦(Floyd Rose)，多杠杆系统(Wilkinson等)。
[0008] 虽然相对于现有技术系统而言，其在某些方面有所改进，但是所有这类系统都需要施加复杂的机械系统，仅仅为了补偿颤音的机械方法的不足。
[0009] 最近，由脚踏板或开关控制的电子设备已经允许将音高变化施加到电吉他的输出，其通常使用数字信号处理(DSP)方法来进行。虽然这样的系统能够产生音高变化，但是艺术家使用脚踏板或开关不能实现由颤音臂提供的精确控制或表现的水平。此外，脚部控制方法-踏板向上：不变，踏板向下：最大变化-一次只允许一个方向的音高变化。这种限制是开关控制所固有的。
[0012] Galoyan的美国专利No.7049504公开了一种布置，其使用轴和扭力弹簧将颤音臂返回到中心位置。在这种情况下，使用电位器的旋转来感测位置。
[0014] 上面的专利参考文献似乎都还没有出现在商业用途中。在各方面，所有这些公开内容都没有定义能够由演奏者精确地重复操作的系统。
[0015] 本发明的目的是提供一种能够由演奏者精确地重复操作的颤音装置。
[0016] 在本说明书中对任何现有出版物(或从其得到的信息)或对已知的任何事物的引用不是且不应该被视为承认或任何形式的示意该现有出版物(或从其得到的信息)或已知的事物形成本说明书涉及的领域中的公知常识的一部分。
发明内容
[0017] 在第一广义形式中，本发明提供了一种具有臂的颤音控制装置以及用于检测臂的位置的传感器。该位置数据被发送至控制装置，该控制装置处理数据以向音高控制装置提供输入。
[0018] 在一个方面，本发明提供了一种手动颤音系统，其包括带有臂的手动操作的颤音控制装置，感测臂的旋转并产生旋转数据的旋转传感器，以及接收所述数据并且被适配为将音高变化指令发送到音高修改装置的处理器。
[0019] 根据另一方面，本发明提供了一种用于提供颤音的方法，该方法包括从具有臂的手动操作的颤音控制装置处接收旋转数据，所述旋转数据指示臂的旋转，并且处理所述旋转数据以便为音高修改装置提供音高改变指令。
[0020] 根据另一方面，本发明提供了一种手动颤音控制装置，该手动颤音控制装置与电子音高修改装置配合使用，其中所述装置包括可旋转的轴，所述轴上的凸起的凸轮部分，容纳在凸轮部分每侧的所述轴上的第一和第二轴环，每个轴环相对于该轴是可旋转的且具有将其推向中心位置的弹性偏压，其中第一轴环的偏压与第二轴环的偏压成反向旋转，第一、第二轴环和凸轮部分在相应的表面处接合，使得当轴沿着一个方向旋转时，其接收来自第一轴环的回弹力但不旋转第二轴环，并且使得当轴沿着相反的第二方向旋转时，其接收来自第二轴环的回弹力但不旋转第一轴环。
[0021] 根据另一方面，本发明提供了一种手动颤音控制装置，其包括可旋转的轴，容纳在所述轴上的臂，布置在所述轴中或与所述轴相邻且具有相反方向的极性的两个磁体，以及相对于所述轴的旋转是静止的霍尔效应传感器，使得磁体随轴一起旋转，并且所述传感器测量所述磁场的值和极性的变化，以产生指示所述轴的旋转位置的旋转数据。
[0022] 根据另一方面，本发明提供了一种感测可旋转轴的位置的方法，该方法包括提供两块磁体，该磁体布置在所述轴中或与所述轴相邻且具有相反方向的极性；提供霍尔效应传感器，该霍尔效应传感器相对于轴的旋转是静止不动的，使得磁体随轴一起旋转，所述传感器测量磁场的值和极性的变化，从而产生指示轴的旋转位置的旋转数据。
[0023] 根据另一方面，本发明提供一种手动颤音控制装置，其包括可旋转的轴，所述轴上的凸起的凸轮部分，容纳在轴上并接合第一凸轮部分的第一轴环，容纳在轴上并接合第二凸轮部分的第二轴环，每个轴环相对于轴是可旋转的并具有将其推向中心位置的弹性偏压，其中第一轴环的偏压与第二轴环的偏压成反向旋转，第一、第二轴环和第一、第二凸轮部分在相应的表面处接合，使得当轴沿一个方向旋转时，其接收来自第一轴环的回弹力但不旋转第二轴环，并且使得当轴沿相反的第二方向旋转时，其接收来自第二轴环的回弹力但不旋转第一轴环。
[0024] 实施方式允许以可靠、精确的方式提供返回中心功能的机构，该机构没有紧紧依靠施加到第一和第二轴环上的偏压，其中该偏压完全相同。
[0025] 相应地，本发明的实施方式允许精确和准确的定心机构以及提供至所收集的可靠的位置信息。位置数据的处理和用户可选择的参数允许以演奏者为中心的颤音系统，该系统完全电子化处理，但仍然保持优秀的演奏者控制和动态的能力。附图说明
[0026] 现在将参考附图描述本发明的说明性实施例，其中：
[0027] 图1示出了本发明带有吉他的实施例的总体视图；
[0028] 图2示意性地示出了与图1类似的布置，但是使用无线连接；
[0029] 根据本发明，图3以部分分解视图的形式图示出了颤音臂的实施方式；
[0030] 图4示出了图3的臂的进一步分解图；
[0031] 图5示出了类似于图3和4的组装设备的照片；
[0032] 图6是说明性臂的操作中的零区的示意图；
[0033] 图7是说明性臂的操作中的零区和边缘区的示意图；和
[0034] 图8是示出音高方向变化的流程图；
[0035] 图9是示出零区检测的流程图；
[0036] 图10是示出TZ区域处理的流程图；
[0037] 图11是示出重新调节音高控制的流程图；
[0038] 图12是示出最大和最小音高变化的控制的流程图；
[0040] 图14是示出重新调节到MIDI刻度的流程图；
[0041] 图15是示出用于本发明的实施方式的整体处理控制的流程图。
[0042] 图16A和16B是根据本发明的用于装置的安装件的视图；和
[0043] 图17是机械颤音替代实施方式的部分剖面的侧视图。
具体实施方式
[0044] 以下示例和实施方式旨在是说明性的而非限制性的。特别需要注意的是，目前已经公开了各种发明构思，其可以一起使用或者在许多情况下单独使用，并且与现有装置相比，其具有显著的优势。因此，整个说明性实施例的组件可以单独使用或以其各种组合形式使用。特别地，实施方式可以包括所描述的一些或全部软件特征。
[0045] 在附图中，相同的附图标记用于表示附图中出现的相同部件。
[0046] 本发明将主要参考6弦电吉他和声学吉他来描述。它可以应用于4、6、7、8或12弦吉他。然而，本发明适合于通过使用其他乐器来实现，特别是通过诸如低音吉他、曼陀林和其他形式的吉他和类似乐器的弦乐器来实现。通过适当的修改，本发明的各个方面可应用于任何期望的乐器。
[0047] 还应当理解的是，虽然本发明主要参照附加装置进行描述，但是本发明的各个方面可以在制造时与其他设备集成。例如，可以在制造期间将颤音臂安装到吉他上，或者可以将颤音盒集成到吉他、放大器、效果器或音高控制单元中。但是，为了方便和清楚起见，将把这些作为添加到现有的吉他设置中的元素来进行描述。
[0048] 所描述的系统被设想为与传统的电吉他一起使用。吉他会有一个相关的放大器，且在大多数情况下，具有一个或多个效果踏板或其他设备，用来修改吉他或放大器的输出。这些传统方面不需要改变，也不会详细讨论。本发明可以应用于任何传统的吉他或相关配件。特别地，本发明可以应用于声学仪器以及电子仪器。
[0049] 本发明具有几个方面，这些方面特别用于确保颤音臂返回到正确的位置，并确保小的变化(如下面将更详细解释的)由软件按顺序管理和处理，以产生演奏家想要达到的音乐结果。
[0050] 其他方面针对于能够实现改进的性能的特征，并且提供演奏者利用的附加选项和特征。
[0051] 图1总体上示出了根据本发明的颤音装置10在吉他上的应用。颤音装置10被固定在吉他39上，位于吉他39的琴桥后面位置处。颤音装置10包括一个适于旋转的臂20，这将在下面作进一步解释。
[0052] 吉他被示出为经由传统导线33连接到音高控制装置36。其又随后输出到放大器38。颤音装置10经由导线31连接到控制箱30，控制箱30又随后通过MIDI连接连接到音高控制单元36。要强调的是，在优选的实施方式中，颤音装置10和控制箱30不以任何方式介于吉他和放大器之间。因此，当音高控制单元36处于真正的旁路模式时，吉他信号将直接进入放大器。
[0053] 在图2所示的替代实施方式中，颤音装置10包括无线通信系统31A，例如蓝牙或Wi-Fi。在控制箱30上设有合适的接收器30A，使得来自颤音装置10的数据可以被无线地发送至控制箱30。应当理解的是，在这种实施方式中，颤音装置会需要电池。
[0054] 应该理解的是，固定布置纯粹是为了稳定臂，使得该装置可以被演奏。扭力弹簧不会施加任何类似传统颤音系统的负载，其中演奏者以一种方式或另一种方式克服此机构的吉他弦和沉重的复位弹簧的组合张力。因此，结构要求是最小的，因为没有对需要由吉他支撑的琴弦的张力施加很大的压力。因此，这个系统很适用于较轻的建筑仪器，例如声学吉他和其他弦乐器。
[0055] 通用安装件可适用于任何吉他上，不论是电吉他还是声学吉他。参考图16A和16B，可以看到安装架50。在图16A中，固定在吉他上的下表面52是可见的，以及由双面胶带或其它合适技术提供的粘合剂区域也是可见的。由于该实施方式的移动部件的内部设计，该胶带不必承受高的分离力。力矩是分布的，所以所需的粘合力相对较低。
[0056] 在图16A中，安装件的上侧是可见的。根据本实施方式的颤音装置的主体的下侧具有凹槽，该凹槽滑入安装件上的漂亮轨道54中。这种配置的优点是可以将多个安装件固定到不同的吉他上，从而可以根据需要移动颤音装置。或者，吉他可以包括一个集成安装件。当然，在合适的实施方式中，可以使用任何期望的安装件。
[0057] 图2示出了颤音装置10，控制箱30，吉他和音高变化装置之间的连接。所示的实施方式使用颤音控制盒30来接收来自颤音装置10的信号(如下所述)并处理这些信号以为音高变化装置36产生数据。
[0058] 在优选的实施方式中，音高变化装置是一种市场上可买到的装置，诸如接受MIDI(乐器数字接口)输入的Digitech Whammy V.。MIDI是一种众所周知的协议，用于将音乐装置(例如键盘)与电子单元(例如采样器)连接。该协议在行业中被很好地理解和广泛实施，并且在例如http://www.midi.org/techspecs/中被更详细地描述，其内容通过引用并入本文。由于这实际上是一个行业标准，所以不会进一步详细披露。
[0059] 当然，虽然这是优选的布置，但是除了所描述的MIDI方法以外还可以使用其他模式和技术来将控制箱30连接到音高变化装置36。
[0060] MIDI协议包括程序改变-以切换方式从一个程序改变到另一个程序，以及控制改变-其允许(模拟/比例)值改变为被发送和解码。控制箱30使用这两个方面。
[0061] 控制箱30包含微处理器，例如Atmel的ATmega328。该处理器有一个内部的模拟数字转换器，其对于将传感器的可变电压转换为数字数据进行处理来说是必须的。控制箱还包括开关和LED指示灯，用于用户控制和状态反馈。微处理器优选地适用于向音高变化装置输出MIDI信号，但也可适用于其它输出格式，如控制电压(CV)，RS232/485串行等等。
[0062] 概括地说，控制箱的操作流程如下：
[0063] 1)传感器检测颤音杆的运动。
[0064] 2)传感器产生与运动成比例的可变模拟电压。
[0065] 3)微处理器将该模拟电压转换为数字数据。
[0067] 5)在传送到下一个阶段之前，格式化数据以匹配所选的音高改变DSP的控制方法，在本例中，是MIDI数据。
[0068] 应当注意模拟电压的性质和起源将在下面作进一步解释。该流程适用于以下各种的旋转/运动检测方法；传感器和安装几何形状；微处理器；输出格式要求。
[0069] 控制箱30具有电源滤波和调节，使得其可以从任何标准的9Vdc乐器插头组供电。由于电流要求较低(<40mA)，电池操作也是可行的。
[0070] 控制单元30还具有各种设置开关。当杠杆在上方或下方达到其最高挠曲时，一组开关允许用户定义音高变化的限制。这意味着演奏者可以放心的是，当臂移动到极限时，它将完全在指定的音高上。因此，不论演奏者的技能水平如何，他总是可以使用颤音来达到指定的音高变化。
[0071] 对于“向上”音高变化与“向下”音高变化，可以独立地选择音高限制。在优选的形式中，提供了一系列可选择的预设音高，其在每个方向上具有与特定风格的音乐相关的最大音高变化。当然，其他实施方式可能提供其他机构来控制这个方面。
[0072] 为了便于操作，这些用户音高预设被分组成两个“模式”A和B，可通过在控制单元上拴紧脚踏开关来选择。这有利于用户在演奏过程中改变打击效果的“个性”。作为例子，模式A可以是一些小音高变化的组合，模式B可以是一些较大音高变化的组合。
[0073] 可以理解的是，在其他实施方式中，可以使用不同的方法来控制音高预设和其他特征，例如PC接口，网络接口或者连接到平板电脑，智能手机或其他设备的应用程序接口。
[0074] 在处理数据之后，微处理器将其输出发送到简单电路以将其5v数字输出转换成5mA平衡电流环路，所有MIDI设备，包括本实施方式中使用的MIDI设备中使用的电子协议。
[0075] 吉他音频信号没有连接到或通过控制箱30。吉他音频只通过在控制箱30的控制下的音高变化装置36。控制单元(未示出)上的另一个脚踏开关发送信号以指示音高变化装置36进入旁路模式(其中音高处理暂停)。旁路和模式选择开关具有LED指示灯，以向用户显示其当前状态。
[0076] 可以理解的是，本实施方式是独立的并且独立于吉他或放大器的制造/模型。
[0077] 颤音臂20的旋转位置的感测是任何颤音系统的有效操作的关键方面。艺术家制造全范围的期望效果的能力取决于对颤音臂20的旋转位置的准确和精确的判断。现在我们将描述本发明的一个方面，该方面涉及使用霍尔效应传感器，利用磁场移动来进行感测位置。然而，可以理解的是，本发明可以使用与颤音臂20结合的不同的传感器系统，或者使用这类与其他颤音控制布置的在构造上不同的臂相结合的传感器布置。
[0078] 霍尔效应(HE)传感器位于PCB 9上(参见图3、5)。对于这种实施方式，这必须是一个比例式霍尔效应装置来产生比例输出，而不是某些HE器件共有的二进制“是/否”输出。其中一个合适的例子是Allegro Micro A1302，它只需要一个参考电压(由5Vdc电源提供)，接地和输出连接。HE器件输出是一个与磁极性和场强成比例的变化的模拟电压。
[0079] 两个磁体6，6A优选为约4000-5000高斯场强的钕磁盘类型的稀土磁体。这些通常是可用的。它们用反向磁场来安装，并且设置在主轴上的中心基准的任一侧的偏移处，即凹处13，12中。因此，在它们周围产生大致线性的磁场。HE器件是不可见的，但其安装在PCB 9的正面上，以面向磁体6，6A。这从图5中可以看得最清楚。随着主轴的移动，磁体移动，且磁场相对于HE器件移动，HE器件因此测量可变的磁场值及其极性的变化，从而产生可变的电输出。重要的是，HE器件正在检测在基本上线性的磁体之间建立的组合磁通场，而不是检测从一个磁体检测的绝对磁通水平(通常)以及其与HE器件的不同接近度。因此，HE器件输出表示主轴(其本身由臂移动)在两个旋转方向上关于中心位置的旋转位置。
[0080] 轴上的磁体的位移角度与颤音臂所需的移动程度直接相关。它们被布置成使得在其最大值处的臂运动/主轴旋转能够为HE器件提供足够的场强和极性变化，确保其达到最大和最小电压输出。旋转主轴和HE器件之间的距离是固定的，因为它被设置为与主轴相邻且相切。
[0081] 磁体的指定场强与前面所述的磁体的位移角度和固定的主轴/传感器关系相结合，这确保了HE器件在最大臂位置之间生成满量程输出，其中最大臂位置为完全向上和完全向下。为了方便使用者，在实践中不使用满量程值，因为处理限制了向小于最大臂位移的操作区间的音高变化，如别处所述。
[0082] 其结果是，处理仅需要来自可用的数据值的全范围内的值的子集。这具有在系统中提供良好的信噪比，并且使得该机构更能容忍制造和装配公差漂移、磁场强度变化、HE器件能力等优点。所描述的感测方法提供了线性输出的无接触，无磨损传感器系统。
[0083] PCB 9通过三芯电缆从控制单元获得其功率和参考电压。如前所述，该电缆还将输出电压传送回微处理器进行A/D转换。许多DSP音高变化装置需要改变模式，以便在向上音高或向下音高之间进行切换。这通常是因为(高质量)音高处理的算法是特定于音高变化的每个方向，向上或向下。实时的音高处理属于一个高度细微的数学领域，使用复杂的处理。如上所述，本发明的优选实施方式依赖于现成的音高变化装置。这种商业产品类似于乐器领域中的许多其他音高变化装置-它们通过向用户提供拨动开关或旋转开关来选择所需的功能、提高音高或降低音高来做这种转换。
[0084] 本实施方式的控制盒30通过分析与标称中心(零-音高)值相关的输入数据流来动态地检测哪个“音高变化方向”是需要的。如果确定音高变化方向已经改变，它将发送适当的MIDI程序改变命令给DSP，以将其设置为所需的音高模式，向上或向下。
[0085] 图8示出了控制箱30中该特征的软件操作。传感器数据60被读取。此值相对于中心的，零音高值被评估。如果臂处于中心值(即，如果传感器数据对应于中心位置)，则它发送0音高变化命令63。如果该值更高，音高变化设置为UP，值为62；如果更低，则将其设置为64。然后其他处理(如下所述)完成，并且向音高变化装置36发送新的音高变化请求。
[0086] 控制盒30进行各种数据处理，以提供如别处所述的用户特征和功能。它在这个实施方式中的最终输出被调节和映射以满足MIDI协议的要求，即控制改变命令只在0-127的值之间可用，因为MIDI使用7比特的变量表示。重映射和调节是一个简单的功能，可以被很容易地改变以满足其他音高变化DSP的要求。
[0087] 图14示出了重映射过程。在70处读取传感器值，并且在71处执行所需的音高变化等处理。在72处，将所确定的音高变化值重新调节到7比特MIDI刻度。然后在73处将该请求发送到音高变化装置36。
[0088] 在该实施方式中，颤音装置10连接到控制箱30，控制箱30又连接到音高变化装置，并且音高变化装置又连接到放大器或其他设置的输出。然而，可以理解的是，例如可以将控制箱30结合到音高控制单元中，或者以其他方式通过以不同的拓扑或布置来连接它们，以提供描述的功能部件。例如，控制箱的功能可以集成到用于音高变化装置的连接线或软件狗的一部分中。
[0089] 此外，尽管为了方便描述使用传统的连接线描述了该装置，但是可以理解的是，可以使用任何合适的连接方式或通信手段，例如无线连接，诸如wifi，光网络或对数据要求来说足够的其他协议。
[0090] 图3示出了根据本发明的颤音装置的实施方式的机械操作。图4以更大的展开示出了相同的实施方式，并且图5是示出了根据该实施方式的组装设备的照片，其中盖被去除。
[0091] 颤音装置10包括延伸穿过装置10的长度的主轴5。主轴5具有大致圆柱形的形状，形成轴，在纵向中心附近设置有增大的大致突起部分15。这包括角度凸轮14，15，其将在下面更详细地描述。凸起部分15还包括用于接收磁体6的凹槽12，13。一旦颤音装置10的其余部分被组装，盖1就位。
[0092] 在主轴的每个端部处设置有轴环7和4。它们围绕主轴自由转动，但是分别通过壳体8和端部底盘2中的相应端部止动件17，19(指示但不可见)受限于其最大旋转。每个轴环具有相关联的扭力弹簧3，3A。这些弹簧的一端连接到它们各自的轴环4，7上，另一端连接到安装凹槽8，18上。弹簧和轴环被连接成使得它们弹性地阻止旋转。它们在制造过程中在一定张力下安装，即使当机构处于其中心位置。
[0093] 臂20连接到主轴5的端部。臂20包括枢轴21以允许臂的角度被调节以适合演奏者。
[0094] 在组装时，整个机构大部分位于壳体8内，底盘支撑件2与臂20位于同一端。可以看出，PCB 9和相关的传感器(不可见)以组装完成的状态位于磁体6，6A旁边，在图5中可以看到磁体6。这有助于上述的霍尔效应传感器的操作。
[0095] 关键的机械要求是臂20能够平稳地旋转到期望的位置，并以高的可靠性和准确性返回到中心(RTC)。该中心是没有要求的音高变化的地方，并且吉他正常工作。
[0096] 主轴5上的凸轮表面14，16的成形是RTC机构操作的重要组成部分。轴环4，7是同轴的，并且可以自由旋转，但是在受到主轴旋转的作用，受到主轴凸轮14，16的传递时，它们沿相反方向旋转。同时，轴环由扭力弹簧3，3A拉伸。这些弹簧有三重功能：
[0098] 由于弹簧抵抗轴环4，7的旋转，阻止功能被完成。主轴的每个凸轮表面14，16与对应的轴环4，7的表面紧密接触(无论顺时针还是逆时针旋转)。因此，主轴受到与轴环相同的(双向)旋转阻力。
[0100] 净效果是主轴5总是以高精度和可重复性返回到固定的、中立位置。RTC过程不是公差约束。弹簧不必完全匹配(只有在成本相当高的情况下，才有可能实现)，因为RTC因素不依赖于该方面。弹簧优选地是“超过指定的”，以便当它们使用了很久之后仍然保持足够的抗扭强度。
[0101] 此外，弹簧的预加载可以在制造中设定，以确保其会克服任何机械RTC机构中固有的摩擦部件中的大部分滞后(现象)。
[0102] 可以理解的是，本发明可以使用任何合适的材料来实现。为了允许霍尔效应传感器装置的操作，优选材料为非磁性的。
[0104] 对颤音系统的返回中心(RTC)机构的特别关注是为了满足非常高的准确性的要求，因为即使是在中心(或“零”)位置处，听者也可以检测到小的音高误差。任何调音差异相对于其他仍然处于正确参考音高的乐器而言，显得尤其明显。
[0105] 在表演中，音乐家首先同意将他们的乐器调到参考音高。如果乐器由于这类RTC错误稍微走调，那么音高控制装置可能会无法使用，即使该音高控制装置名义上是无用的(即，在其静止位置，可能将“零-音高-变化”命令发送至音高处理器)。
[0106] 在控制盒30中的嵌入式软件中还有许多其他基于规则/算法的功能，这些功能有助于颤音系统的有效操作。
[0107] 在接通电源时，控制系统使用旋转位置的当前值来设定标称中心值。这将考虑由于磨损、温度、磁场强度变化等引起的中心值的微小变化。如果检测到“无意义”值(即，在限定的范围之外)，则从包含在优选处理器内的快闪存储器中获取中心值。初始中心值在制造时被测量/存储。
[0108] 在机械颤音系统中，在中心周围存在一定程度的倾斜或自由移动，这通常与臂耦合有关。颤音臂的最小旋转，例如仅仅是由于移动或改变吉他的位置，引起音高变化也不是理想的。
[0109] 任何RTC机构的精确度受设计，制造公差，材料，磨损，成本等因素的限制。这些决定了其RTC的准确性和可重复性。减轻RTC操作中的误差的方法是在操作区域中的“零”区域，类似于机械系统内的“倾斜”或公差。传感器方法基于颤音臂20的位置产生一定范围的值，并且其中心值(“静止”位置)将在制造或校准时确定。在数据处理软件中，允许公差窗口(或零区域)使得中心位置实际上不是单个值，而是围绕实际中心值的一个范围内的值，是一件简单的事情。
[0110] 根据本实施方式，从颤音臂20的中心位置的每个方向(上或下)计算“零区”。因此，零区双向地覆盖距中心值的特定偏移。当从传感器读取的值位于零区内时，不会引起音高变化，因为控制单元向音高单元发送零音高距变化值。这会阻止臂对(无意的)用户操作过于敏感-即使是重力！-以及放宽RTC机构所要求的绝对准确度。这样做不会影响零区外操作区域中可用的高分辨率。在一个优选实施方式中，零区的大小是可编程的。由于它定义了工作区域的一部分而没有模棱两可，因此更加有用。它是高度可重复的，因此对于用户来说是一个可学习的方面。
[0111] 这在图6中有示出。该图示意性地示出了颤音臂40及其围绕枢轴点41的运动/旋转。零区被图示为阴影区域42。为了清楚起见，零区的大小被放大。在实际操作中，零区的典型范围可以是+/-2度。当然，可以理解的是，这是特定实施方式中设计选择的问题。在该区域内的臂运动不会对音高处理器产生音高变化请求。相反，控制盒30软件发送零的音高请求，产生无音高变化，并确保仪器在其参考音高处。
[0112] 图9示出了该过程的软件控制。在80处读取传感器值。如果在81处确定值处于零区参数内，则向音高变化装置36发送零音高请求。也就是说，臂被确定为处于预定零区内。在所有其他情况下，臂的位置按83处的正常情况处理。
[0113] 零区的添加降低了机构的RTC方法所需的绝对精度。这减轻了施加在机构上的一些负担，进而减少了成本和降低了复杂性。它还可以阻止来自传感器系统的任何抖动被随后的音高处理器转换成不希望的小音高变化。此外，它给用户一个不活动的小物理区域(臂的转动的)。这在实践中是理想的，因为它(a)使误操作变得不太可能发生，并且(b)当用户试图返回到中心时加强触觉反馈。
[0114] 然而，零区的存在确实改变了对颤音臂运动的响应的线性度。在任何音高改变开始之前，用户必须将臂移出零区。如果这个零区太大，用户就难以在中心位置附近执行敏感的“摇摆”-这是一种常见的颤音技巧。结果，在零区的尺寸内存在固有冲突，比如说制造业经济(较大)与设备对用户(较小)的“感觉”。
[0115] 即使是设计成强制固定中心位置的复杂机构也会有不能完全消除的根本问题：静态阻力。这是静摩擦的一种形式，在接触的物体中是常见的。它可以阻止颤音臂20精确地返回到中心位置，并具有理想所需的精确度。
[0116] 在某些情况下，复位弹簧的力可能不会完全克服当臂非常接近其静止位置时所出现的静态阻力。如本领域技术人员所知，静态阻力有几个原因：静电和/或范德华力以及它们之间的氢键。在大力操纵臂的情况下，这个问题很可能不会出现(部分原因是由于弹簧回复力所产生的臂动量增加)。然而，当返回到中心位置时，表演者将臂缓慢而温和的移动可能使其在非常接近中心位置时达到静态阻力点。发生静态阻力的点将是弹簧复位方法的动力与静态阻力平衡的位置。这些力是非常小的，所以在返回至中心时伴随发生的错误也很小，但不可忽视。如前所述，这将产生不希望的音高误差。
[0117] 零区的大小受到两个向矛盾的方面的限制。较大的零区使得制造更容易，但较小的零区能为演奏者提供更好的线性。采取第二种策略，以既消除这些零区矛盾，又消除由静态阻力、磨损等引起的小错误。
[0118] 该策略将被称为边缘地区(TZ)处理。定义一个小的零区(比如+/-0.5度)，并应用于来自传感器的数据。这提供了以前描述的益处的有限版本-免受“静止”数据中的抖动，以及减小了RTC机构中的所需容差。尽管如此，这个零区被限定为如此之小以至于它不能接受像静态阻力这样的错误，或者允许由温度、重力等引起的漂移、磨损或变化。
[0119] 两个其他区在数据中建立，所述数据与零区的边界相邻但在其外部。这些区的组合面积可以为任意大。例如，它们可能取决于RTC机构的不准确性或缺乏可重复性。名义上围绕零区对称的这些区被标记为边缘区(TZ)。其在图7中被描绘，为了清楚起见，TZ被扩展。
[0120] 图7示出了在颤音臂40的“真实”中心位置周围的零区42。另外，TZ 43被定义在零区的每一侧上。
[0121] 控制箱30中的软件程序不断地检查传感器值以查看它们是否落在TZ内。在这个程序中应用的临时历史记录和启发式来确定TZ值是否由用户引起，还是由静态阻力、磨损等错误产生的。
[0122] 在TZ处理期间要辨别的重要因素是来自传感器的值是机械“错误”(例如由静态阻力引起)还是演奏者的音乐选择的结果。这些都是“静止”值附近的按绝对项中的非常小的误差，这是非常重要的。然而，在表演中就乐器与其他演奏者“和调”(在颤音装置的“静止”位置)而言，小的量级误差比在绝对值上表现出的音乐意义要大得多。
[0123] 在音乐方面，很少选择静止位置中的绝对音高的小变化作为演奏的一部分。当在音乐上使用时，诸如此类的小变化总是小尺度的颤音，即围绕参考音高的音高的小周期性变化。相应于这个实现的TZ处理旨在区分静态错误和故意的周期性变化。
[0124] 当传感器值落在TZ区内时，分析两个关键因素：
[0125] (1)值是不变的(考虑采样抖动)还是变化的？
[0126] (2)如果值是不变的，它的持续时间比音乐上感知的时间还长吗？
[0127] 如果两个分析同时发生(恒定值，持续一段时间)，则确定该值是TZ错误的结果。适当的时间段(对于TZ计数器时间段)是部分主观的，部分是经验的，并且部分通过推断来确定的，例如非常少的音乐会慢慢地改变，非常小的音高变化。最受欢迎的“西方”音乐不会。
[0128] 应用经验法则(启发法)来确定适当的TZ计数器周期。例如，“静止”音高周围的小的静态音高值不可能持续几秒钟。然而，“静止”音高周围的小的静态音高值可能会持续数毫秒。后者可能是一种艺术选择，或者仅仅是表演者操纵臂时出现的失误。精确的值可以通过反复试验的过程以及主观的偏好来确定特定的实现，但是可能在0.05到1.0秒的范围内。
[0129] 当分析程序确定有错误发生时，软件程序将原始中心值(在制造时或通过校准时确定)重新映射到新的计算值。该值将中心基准重新设置为新值，因此在新基准周围设置新的空区和TZ值。实际上，中心值不是一个固定点，也不是一个预先规定的值或一个频带内的值，而是一个动态变化的值滑动带。
[0130] 通过使用诸如逐次逼近之类的技术来校正误差，TZ处理在操作中得到增强(即变得不那么突出)。如果立即施加(相对的)大的修正，那么这克服了对于用户来说显而易见的音高的阶跃变化。或者，该程序进行较小的改变(例如，前一中心值与当前(错误创建的)中心值之间的差值的平均值)。由于整个错误分析过程发生得非常快(与人类感知相比)，可以执行多个小的校正(例如，逐次逼近)，该校正对用户而言是透明的。在实践中，这使得即使(相对)较大的修正也变得可行。
[0131] 图10提供了一流程图，其示出了TZ处理的实现方式。在90，读取新的传感器值。如果它等于先前的值，则加上或减去少量的抖动(一个预置值)，那么Z过程在92开始。否则，这是臂的主动运动，过程如往常那样在94进行。
[0132] 在92处，确定该值是否在TZ频带之一内。如果不是，则在93处该值在94处被传递用于正常处理。如果是，则在94处该值被传递到TZ计数器，并且计数器在96处被递增。然后被传递到97，在那里确定TZ计数器是否已经溢出。如果不是，那么在98处，返回到顶部以获得在90处的新的传感器值。
[0133] 如果在99处的值为是，则将其传递给过程100。中心值被重置为等于旧的中心值加上新的中心值的值除以2。发送零音高变化请求，并且零区和TZ参数根据新的中心值被重置。TZ计数器复位，准备进入下一个循环。
[0134] 边缘区处理的优点有很多：在静止位置，颤音机构不断地和透明地校正为零音高改变(即，乐器与其参考音高完全保持一致，因为音高处理器不会无意中使它走调)[0135] TZ处理还通过使零区的大小最小化来向用户提供在操作中的响应和灵敏度的最大线性度的益处。
[0136] TZ处理还意味着RTC机构可能不太复杂，同时仍然提供可接受的性能，并且如果需要的话，可以降低制造公差，同时仍然提供可接受的结果。这又可以允许使用更低成本的材料和组装工艺。
[0137] 此外，诸如磨损，相对于重力的方向，温度，演奏期间的移动等各种因素在没有用户干预(即，重新校准)的情况下被不断地校正，并且在使用该设备期间，没有演奏者干预的情况下，它也依然在被不断校正。
[0138] 在本发明的当前实施方式中采用的第三策略是调节算法中的非线性，以在用户移动臂来生成音高变化时满足其对音高“感觉”自然或直觉上觉得舒服的期望。围绕中心位置以及接近最大和最小的臂偏转处的小音高变化请求被重新调整，使得用户可以更好地控制设备。这使得当用户把注意力集中在(音乐上)重要的目标上…即接近零音高和最大/最小音高变化时，颤音效果更容易控制(从音乐意义上说)。当控制单元设置为在最大/最小臂偏转时进行大的音高变化时，调节中的非线性变得特别有利。
[0139] 图11示出了实现该特征的过程。在100处，读取新的传感器值在111处，确定该值是否接近临界点。如果否，那么在112处，该过程进入118处的正常处理。如果是，则在113处，该过程114检查用户音高预设是否用于大音高变化。如果否，则在116处，该过程进入118处的正常处理。如果是，则在115处，该过程117重新调节传感器值以提供精细控制(如上所述)。然后在118处，传递重新调节的值以正常处理音高控制。
[0140] 第四种处理策略使得操作变得简单：音高变化限制。
[0141] 音高变化“限制”源自于用户开关设置，并由固件实现。实际上，这些是用户音高预设。在实践中，当用户将臂移动一定的量(比如，其可能的行程的80％)时，音高变化被冻结在由用户开关设置/音高预设确定的值处，而不管臂在同一方向上的进一步移动。这有一个强大的应用：冻结值(或“限制”)是预先确定(因此，已知的)，并其保证在音乐上与正常音阶相一致。这不需要用户技能；这是固件的固有功能。音乐上合适的限制可以由使用者通过使用(例如)连接到处理器的DIP开关在两个方向上(上和下)设定，并且在本发明中存在两种操作“模式”A和B，每个操作具有选定的音高限制。
[0142] 图12示出了一个实施方式中的音高预设过程。在120处读取传感器值，并且在121处软件检查DIP开关(或者其他任何使用的控制机构)的状态和模式以判断哪个音高预设是活动的。在122处，确定对应于传感器值的音高值是否大于该模式下的最大允许值或合法值。如果否，那么在123处，继续照常进行在126处的处理。如果它更大，则在124处，该过程125冻结在该模式的最大/最小允许值处的音高变化。然后继续进行正常处理并在126处请求新的音高值。
[0143] 根据本实施方式，操作模式是可选的脚踏开关：模式A名义上是Bigsby/Strat风格的模拟，模式B名义上是Floyd Rose模拟。大多数吉他手都会熟悉这些模式。用户可以立即改变模式来匹配音乐表演。LED提供当前模式选择的反馈。然而，可以理解的是，可以提供更多或更少的模式，并以任何合适的方式进行控制。
[0144] 根据本发明的这个实施方式的第五处理增强是弧映射。所有的音高变化都可以在颤音臂旋转弧的任何大小的段上进行调节。例如，(比如)±1个半音的小音高变化可以映射到整个弧段(用于非常精细的控制)或小弧度(用于正常控制)。在本发明中，每个音高预设被映射到弧的优选跨度，以向用户提供直观的操作区域。这种弧跨度映射是固件处理的一部分，对用户是透明的。除了直观的操作之外，弧映射还有另外一个有用的属性：为了适应特定仪器的物理布局，可能希望获得(例如)最大音高，而臂仅旋转到其最大行程的70％处。在本实施方式中，每个音高预设在每个方向上具有唯一的行程范围。
[0145] 图13示出了电弧映射过程的实现。在130处读取传感器值，并且在131处确定哪个控制开关和模式是活动的。根据该预设，在132处(例如，根据查找表)确定最大和最小弧。传感器值然后在133处被重新调节以获得用于该音高预设的、在预定弧度内的值。然后在134处将该值发送用于正常处理。
[0146] 固件具有另一映射过程(其遵循弧度映射)以将原始传感器数据重新调整为MIDI 7比特分辨率所需的较小数据集。由于传感器有大量的分辨率，所以在其较大的数据集内可以使用一个工作的操作范围，而有些甚至可以丢弃，例如，在最大和最小限制处。这有助于更好的制造公差：不是每个传感器都必须是完美的。根据所描述的实施方式的系统仅需要来自较大的线性数据集内的较小数据集。这在实践中是有利的。
[0147] 图15提供了各种感测音高相关过程的总体流程图以及它们之间的相互关系。在150处，读取新的传感器值，并且在151处基于由演奏者进行的模式和输入控制的选择来设置音高模式。
[0148] 接下来，零区过程152确定该值是否在零区中，并且如果是，则该过程恢复为读取新的值。类似地，TZ过程在155处操作，并且如果该值在TZ内，则该过程在150处恢复为读取新的值。
[0149] 如果TZ和零区不适用，则该值具有在156处应用的任何适用的非线性，并且在157处检查音高变化限制。然后在158处应用弧度映射，在159处调节输出，并且发送音高变化请求。
[0150] 注意到，所述的实施方式仅仅是一个特定的实施方式，并且例如使用不同的机械系统的其他实施方式可以与所开发的方法的电子和软件方面结合使用。
[0151] 与机械颤音方法不同，臂的运动程度不需要与音高变化的程度有固定的关系。
[0152] 音高变化的程度可能大大超过物理系统可以承受的程度-例如，不可能使用机械摇把来产生八度音阶(12个半音)的向上音高变换。这种音高变换所需的琴弦张力的增加可能会在八度音阶转换之前就弄断琴弦。
[0153] 颤音系统的虚拟化(这是根据本实施方式的处理正在进行的)可以提供之前在机械颤音系统中不可能实现或经历的功能。虚拟化设备中存在的一个众所周知的问题是人们可能已经习惯了他们正在替代的物理系统。因此，希望虚拟操作特性符合人类认知期望-虚拟设备必须按照人类可以涉及、预测，预期等的方式执行。这在用来增强音乐表达的音高的敏感控制中尤其如此。
[0154] 在这个要求中的一个复杂情况是，人类的感知往往与现实世界中正在发生的事情的现状极不一致。人类的视觉系统中就有一个非常明显的小例子：眼睛不停地移动(一种抖动的形式)以刷新呈现给视网膜的“数据”。这个移动幅度很小，但是在人类感知的敏锐度之内。然而，它完全被大脑的视觉处理所掩盖，因此我们都看不见。
[0155] 优选的实施方式包括软件实现的策略(例如非线性和弧度映射)以改变对用户打击动作的响应，这反过来又增强了对各种操作的适应和“感觉”。这对设备的易用性做出了极大贡献，特别是在进行没有物理先例的音高操作时。这些策略增强了虚拟设备在做你期望做的事情的幻觉，而不是你正在做的事情的真实性。
[0156] 以虚拟打击装置上的大音高变换范围为例-比如，一个八度向上和两个八度向下。这是总共三个八度的音高变化-这在物理系统上是不可能的。这种音高变化的程度将不得不通过臂运动/旋转，例如上下25度来传播。简单的计算表明，即使臂的小幅运动也会产生明显的音高变化。
[0157] 这是显而易见的，但不一定是期望的。例如，摇把的一个常见功能是“摇摆”。这是一个围绕平均音高的小的，周期性的音高变化。这种音高变化是任何乐器上听到的最常见的颤音类型，包括人声。
[0158] 当这种大音高变化被映射到臂的有限运动(在该示例中为±25度)时，要想实现令人满意的摇摆将变得更加困难。要想做到不过分移动臂是很难的(特别是一时的激动)，这使得特有的摇把的音高变化太大。
[0159] 根据本实施方式，相对于发送到音高处理器的音高命令，软件程序通过臂的运动的非线性转换来解决这个问题。软件处理提供了转换的变化(改变了本领域技术人员的“传递函数”)，而不是通过用户的打击操作所要求的线性转换，以提供更直观的响应。以前的情况(大音高变化)的例子说明了这一点。由于音乐方面的原因，摇摆通常是在乐句或音符的末尾(或衰减)进行的。通常，当乐句或音符已经达到其最大音高变化(例如，一个八度音阶)或没有音高变化时(即，臂已经返回到中间)时。
[0160] 因此，当靠近任一位置时-最大音高变化或零音高变化时，需要“使臂变得不敏感”。这是通过根据各种灵敏度曲线对传感器数据进行重新映射来完成的，其中每个灵敏度曲线针对最大音高变化设置和/或音高变化方向，向上或向下。
[0161] 通过使每个音高变化设置具有特定的灵敏度曲线，“直觉”响应的错觉被大大增强。根据所述实施方式的软件透明地改变其响应的线性，从而将用户的行为与他们天生的期望相匹配。
[0162] 本发明还提供了可选择的操作模式，只要轻按开关(例如，Bigsby，Stratocaster，Floyd Rose)，该操作模式就有效地模拟最成功的机械变体。
[0163] 这些众所周知的早期机械产品具有独特的音高变化能力，这些能力为吉他世界中的人们所熟知。匹配所有这些产品的相同音高变化设置可以在控制盒30上(通过之前描述的用户调节的输入开关)进行设置。因此，本实施方式模拟了这些早期产品的特征，并且可以通过使用模式脚踏开关在模拟之间进行动态转换。
[0164] 本实施方式从其传感器/处理处产生音高变化数据。在这个实现过程中，数据以MIDI格式输出。除了现场演出之外，还可以在其他情况下使用这些数据。其中之一就是音乐录制。现在已经普遍使用键盘/合成器播放器来不仅记录它们的表演音频，而且记录其表演产生的MIDI数据。该数据代表诸如播放的音符(即音高)、其速度和延音等方面。通过将这些数据发送到另一个具有MIDI功能的合成器中，可以产生不同的音调或乐器声音，但是具有原始演奏的音乐特性。MIDI数据记录已经是大多数录音软件的共同特征。
[0165] 这提供了灵活性和方便程度。以一个很好的演奏记录为例，但由于一个小错误而无法使用。在音轨中修正这个错误通常是不可能的(通过编辑等)，其中没有该音轨声音就会听不清楚。如果还记录了该演奏的MIDI数据，则可以纠正该数据，消除该错误。现在可以将数据馈送到重新创建原始演奏的最初乐器。这可以重新录制，没有任何问题。
[0166] 数据记录的概念还可以应用于由本实施方式产生的音高数据，并且可以以类似的方式应用，例如：在获取MIDI音高数据以及无音高变化的吉他声音的录制期间。如本领域技术人员所知，这在大多数记录场景中是非常直接的。
[0167] 在以后的日子，音乐家可以通过改变/编辑MIDI数据或重新记录任何数据段来纠正任何颤音的“错误”。原始演奏的音频不受任何影响或改变，只有驱动音高变化装置的数据有所影响或改变。因此，这个过程是非破坏性的，且可以进行数次的排练而没有损失原始演奏的危险。
[0168] 提出了其他可能性：没有颤音操作的音乐片段可以在录制之后添加该修改-同样不会失去原始演奏。
[0169] 此外，当演奏者结束演奏乐器时，在演奏期间物理上不可能实现的颤音操作可以稍后添加上去。
[0170] 可以理解的是，本发明包括各个具体方面，包括机械、电子和软件实施方面。本发明单独地包括这些，以及机械、电子或软件方面中的一个或多个的各种组合。
[0171] 关于图3，4和5描述的机械系统也可以用于控制纯机械颤音臂。在这种情况下，不需要磁体，传感器和PCB。但是，这些部件将需要做得更加坚固，并且扭力弹簧需要具有更大的弹性以提供必要的机械力。但是，精确的RTC功能的原则仍然适用。
[0172] 图17中示出了这种机械实施方式的实现。主轴49延伸穿过装置的中心，其中臂安装点48在一端处。与所述的其他实施方式相比，凸轮47，47A是分开的，其中主轴49在两者之间延伸。这种机械设置在其他方面类似于之前描述的机构。一个凸轮47与轴环46接合，由扭力弹簧44提供回位偏压；在另一端，凸轮47A与轴环46A接合，由扭力弹簧44A提供回位偏压。
[0173] 主轴49还沿其长度方向带有插口57，其中插口间隔开并分开，以接收吉他弦55的孔眼。因此，主轴49的旋转将导致所有弦上的张力增加，从而在演奏时产生颤音效果。轴环、凸轮和扭力弹簧布置将准确地返回装置并允许平稳的弹奏动作。
[0174] 可以理解的是，本发明可以以许多不同的方式实施，并且与吉他和其他乐器有关的已知的和待开发的各种特征结合使用。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
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