本发明涉及音乐领域，尤其是涉及为特殊的音调的音乐调音系统而制作的步 进式定调乐器。为产生音调，所选用的调音系统使用二个不同系列的由已知参考音 程分开的毕达哥拉斯准确五度音程，演奏者通常使用由从准确五度音的二系列共同 地导出的统一音调系列形成的六种基本的调式半音阶中的一个。

对现有的技术的固定音调的乐器(诸如口琴、号、及按压琴弦的乐器)的各 种修改进行了介绍以便使其能够提供所描述的音调。还提供了一种新颖的键盘，因 为键盘是多音的，它们具有传播多于典型的12个音符的组成音阶的能力(当等音 地构成时)，当音调是对称地构成时，键盘也能允许弹奏位置实际上不随调制变化。

现有技术的讨论

200多年以前12音调相同平均律系统(12tone equal temperament)的使用(此 处称12音调)开始逐渐阻碍各种好的平均律的发展。在1800年中期之前，此过程 被有效地完成，平均音调平均律(meantone temperament)被认为是坚持时间最长 的，它最终广泛用于管风琴。

由于声学钢琴以其标准化的克雷斯托佛瑞键盘的优势，大多数调音方案集中 于确定每八度音12个可能的音调的一致性的方法，前述的那些著名的好的平均律 的特点是通常可以改善的三度音和降五度音，它们在几个音调中“很好地”演奏， 而在其它调号中则不太好。

12音调的合宜的五度音的在所有调号中均匀一致地的演奏能力使其占有优 势。然而，理论上，12音调的五度音自身会轻微地降低约2分音，同时花费很多 努力以使调弦的乐器与非准确700分五度音的限制一致。调谐12音调乐器实际上 是解调(de-tuning)的技术，这是由于耳朵经常地被自然的倾向驱使而调谐到可听 得见的和准确的702分毕达哥拉斯五度音的全音阶音程。

人们已经探索出许多其它的提供每八度音超过一百个音调的相同平均律系统， 清楚地认识到对12音调系统最有效的选择是19、31、34、53、65和118相同平均 律部分，所有的相同平均律系统是循环的。

纯音律(Just intonation)是基于与和声学的超音调系列的某些成份紧密对应的 纯音乐音程的使用。没有标准系统，但是纯音律通常需要数目接近70的音调(每 八度音)的全音阶。因此，当纯音律通过使用计算机而处于许多音乐探索者涉及的 范围以内时，12音调的优势保持了稳定，纯音律具有一种令人难以置信的双重复 杂性，并由于缺乏由12音调半音阶5个临时升降符而产生的可察觉的明显不和谐 音，听觉效果一般。

但是今天人们已经对具有12音调的刺耳的全音阶三度音(大调和小调二者) 的许多不满可以接受。

对较好的三度音的需要的说明是James Heffernan的详细的调音系统，该系统 在1908年11月7日被授予美国专利#904325。虽然它是一个进入24类似步距的音 程的相同平均律部分，但是选择划分的音程是第12全音阶(分值1902)，最终结 果得到一个具有许多近似纯音律音程三度音的调音系统，但是完全缺乏纯重复八度 音，任何此系统演奏的音乐作品将必须是新的。因为过去的每一位欧洲作曲家偏重 于依靠纯八度音。Heffernan的乐器的权利要求为键盘，但甚至没有试图介绍这种 允许传统的半音阶乐器发出此唯一的音调集成音的系统。

目的和优点

对于所构成的步进式音调音乐乐器：

本发明的一个目的是提供一种音乐调音系统，它将在自然声学定律的方向上进 一步改善12音调相同平均律的大调和小调三和弦。

本发明的另一个目的是提供一种音乐调音系统，它将不完全丢失由12音调相 同平均律产生的察觉的音乐失谐音。

本发明的另一目的是提供一种调音系统，它将通过实际上模仿12音调的半音 阶，不以该音调的变调复杂性难住演奏者。

还是本发明的目的是提供一种音乐调音系统，它将对追溯到过去的几世纪中的 用12音调相同平均律建立的音乐作品主体有用。以这种方式，作曲家的音乐创作 意图没有失去而增加了听众的鉴赏感受。

还是本发明的目的是提供一种音乐调音系统，它依赖于毕达哥拉斯的准确五度 音(Pythagorean perfect fifths)，使得调音者比由700分降半音的五度音调谐的系统 更精确更快速。

还是本发明的目的是提供一种音乐调音系统，它以对乐器的一定修改，用于以 前技术的单个乐器以及管弦乐队。

还是本发明的一个目的，是提供一种系统，有档子的乐器的普通指法，并且通 常通过在操作者的指令下对一定的音调开关设定其它的规定值，扩大非多音调乐器 的用途。

还是本发明的一个目的，是提供一种多音调音乐键盘(每八度音多于12个音 调)，它将使即时调音系统超过普通克雷斯托佛瑞键盘所能达到的最佳状态。

通过熟读权利要求以及以下结合附图对最佳实施例的详细描述，这些和许多其 它目的和优点对本领域的技术人员是显而易见的。

背景

乐器使用：1、使得使用者定准独特的音调的声音选择装置。2、产生多种频率 的波传播装置。

有二大类乐器：称之为固定音调的，和称之为无限音调的，诸如小提琴或长号 的无限音调乐器的声音选择器能够提供无限多个从半步到邻近半步的音调分级，固 定音调乐器具有精心制作的提供仅仅有限音调集合的声音选择器，而这些后一类主 要集中于即时技术，本发明的最佳实施例一般地提供根据操作者的指示的固定音调 的一组集合。

对于乐器，波传播装置可进一步分为二类，纯声学的和电驱动的，声学乐器采 用了调谐装置产生声波变化，电驱动的乐器利用电子发生装置产生声波的变化，电 子发生装置的一个典型例是在电子键盘中，该电子键盘能具有作为指令目标的有效 振荡器，这些振荡器由微处理器的电子操作来驱动、变化、放大从而使之可听见。

根据所涉及乐器的四种一般的系族，声学实施例的调谐装置分成不同种类：

(1)含有簧片的簧乐器。声音孔是选择装置，包含簧片的腔是调谐装置，操

  作者在若干声音孔之间选择使内含的簧片激发到选择的频率，一个例子是

  口琴。

(2)空气柱乐器。阀或音调孔产生与强迫进入柱体内的空气振动的音质协同

  的个别频率或元素，阀或音调孔用作选择装置，而包含调谐空气的柱体用

  作调谐装置，操作者必须通过放开一个特定的孔或以一个特殊的阀插入或

  去除管子的一段长度来选择哪一个选择装置被激发以产生特定的音调。

(3)定音档子弦乐器。当在音乐会中以弦演奏时档子用作选择装置，因为它

  们用作对弦的长度控制装置，当开放使用弦时，琴马是特定的档子，使弦

  定调的乐器的颈部是调谐装置，例如对于吉他，在桥末端的盒子是提供声

  音放大，不是调谐。

(4)开放弦乐器。在此类中多个弦未安装档子，但实际上有一个静止的档子

  用作琴马。总体来说，弦提供一种频率的选项板以便操作者在其间选择。

  以竖琴或钢琴为例，多个弦用作音调的选择装置，而框架作为调谐装置，

  关于钢琴的一个错误概念就是声音板为调谐装置，然而事实上它主要是放

  大音量装置。松的弦是无用的，它是伸展弦并在给弦定调的装置，当它被

  打击时能够共振。

含有簧片的乐器和空气柱乐器二者能称之为管乐器，另外，还有其它有多种特 点的固定音调乐器诸如木琴也不应忽略，但不在此分类中。

多音调乐器允许每八度音多于12个音调，现今的大多数乐器是半音阶的，不 是多音调的，某些乐器，诸如口琴提供每八度音少于7个初始全音阶音调。因此特 殊的实施例包括允许乐器每八度音从12或更少的音调到具有若干音调产生装置， 由操作选择变化或交换初始音调起到多音调的效果。

本发明不在于音调选择装置的特殊型式，音调选择装置的特殊型式有许多种， 而更在于确定在音乐会中演奏的这些装置的关系以提供音阶，过去技术的乐器(构 成以产生12音调相同平均律多音调的)是不能通过其音调选择装置的特定安排而 产生双重调谐音调。对比过去技术声学的吉他与现有技术的声学吉他，要识别的关 键点是产生预定频率的音调选择装置(档子)的相互关系对二种乐器是唯一的，虽 然二种乐器的调谐装置完全相同。

定义

三音调(Tritone)：在半音阶(12成分)调谐系统中的一个音程当从该主音测 量时，它描述主音(0分)与第六个半音音程(在相同平均律系统中为600分)之 间的关系。虽然术语“三音调”是指一个音程，它本身并不指定实际的发声音调， 在特殊音阶中的特殊音符可称之为三音调音符，即在C调中三音调音程由音调F# 表示，一个三音调是三个完全的音调。

音调弦(Tone-string)：理论上伸展到无限的音调的一个连续集合。但是，音调 弦的范围(长度——可以是确定的，连接音调弦的上升或下降成份(或‘位置’) 的音程从分量(component)到分量是重复的。术语‘连接音程’是对此连接音调 弦音程的一个简化的术语，一个例子是一个四音调的音调弦使用全音阶准确五度音 作为连接音阶：0分、702分、1404分、2106分。

双重的(Bicameral)：二分开音调弦共用相同的连接音程，作为二分开音调弦 之间的参考点，分开二特定位置(从每个音调弦一个元素)的音程被称之为声调音 程。最佳实施例中三音调音程是声调音程(rung interval)，术语‘声调(rung)’是 恰当的，因为当呈现在纸上时，一个典型的双重数值表格象一个梯子。如果数值梯 子上的相对音调音程中的一个被从另一个减去，三音调值作为声调音程展现。

半音阶编号系统：一种直接用以识别音调的半音阶集合的12个别音调的装置， 相对于它们的作为变调音程的使用。主音称之为0度，其上的第一个半音调称之为 1或第1度，其上的第一个全音调(全音阶编码系统的大调第二音)称之为2或第 2度，其上的第1音调和半音调(全音阶编码系统的第三者)称之为3或第三度， 主调以上的第一2个全主调称之为4或第四度，等等，直到达到第12音程。该音 程对主音0是上升的八度音，此半音阶度的术语此处有时用于音程的精确命名作为 对7个普通全音阶音程名称的选择(或与之一起)，这就避免了引入可能混淆的音 调命名的术语，诸如当描述5个传统的大调音阶时的降半调和升半调。

八度音规则：对于处在主音和主音的上升八度音之间的一个分值音调弦音调的 转变超过1200分或小于0分(如负值像-702分)，这一点通过从音调弦中的某个 数值减去(或加上)‘X’分(通常1200)或乘以‘X’分直至八度音值显现处于0 和1200分之间的某处的正分值。因此当八度音调节后音调弦(-702分、0分、702 分、1404分、2106分)的5个音调的分值变成498、0、702、204和906，当被称 为确定音阶的音调时，调节音调弦的一个八度音的超范围分量通常将上或下变调换 到在主音以上的八度音。根据上次给出的例子，498值的主音调听起来在主音0以 下的八度音中，但当被作为确定音阶(即0、204、498、702和906)的音调给出 时，以大小连续的顺序发现它自身。

确定的音阶：一个非相同平均律的八度音的调节音程的集合上升到一已知参考 音阶以上并产生一已知的大小连续的顺序的音程的族，具有12音程(不严格地对 应传统的12音调的音阶音程)的一种称之为半音确定的音阶。对诸如键盘乐器能 产生每八度音多于12音调，一个多音调确定的音阶(表述成相对于主音音阶的多 于11个音阶)具有表示为对初始音阶的实时变化的等音的值。但是，对一种典型 的半音的乐器诸如双重构造的吉他，一种确定的音阶通常是半音的(即相对于0主 音音阶对12音阶的总体表述成11音阶)。在双重系统中，一个半音的确定音阶通 常从一根音调弦使用6个值，从另一根使用6个值；一种称为关键主音 (SESATONIC)的状态。这种的任何变化将获得如下推论，在确定的音阶的6个 三音调对的最小的一个将不被作为剩余的相同的声调音程分开，该音程也将破坏6 个模式音阶的对称性。

双重模式音阶：6个不同的确定的半音音阶可能和6个关键主音三音调对共享 相同的声调音程。普通钢琴的7个白键提供7个全音阶状态，根据7个该音阶状态 识别主音。以同样方式，由6个邻近的三音调对提供的12个双重音阶允许6个唯 一的音阶，或半音形态。由于任何三音调对能够具有其选择为主音的2个值的任意 一个，在12个半音音阶的初始集成上的八度音规则仅仅产生6个不同的确定的半 音音阶，这些音阶的所有6个具有独特的分解成分与独特的特征，6个最重要的音 调称之为纯大调音阶(straight major scale)，同时由于它的听觉优点而是最佳的。 当然音乐家事实上可以选择使用由双重系统提供的其它音阶，包括5个其它模式音 阶，然而，作为说明目的最好例子，在本说明书中仅详细介绍纯大调音阶，它具有 的分值：0、102、204、294、396、498、600、702、804、896、996和1908。

音调的中心：确定的音阶的音调位置可以成为一个新音阶的0或主音。除非希 望，理想的情况下，新音阶显示与确定的音阶本身的相同的和声特征，如果它确如 此，因此新音阶称之为一种同构型(isomorphic)(相同结构)音阶。在关键主音的 最佳实施例中，一个12音调所确定的音阶允许主音的12个成份任一个(主音和三 音调)的2个音调中心用做相同的同构音阶的音调，其它的10个音调中心称之为 变调中心。为了在变调音调中心建立的音阶(又一次是非相同的调音音阶)对确定 的音阶是同构的，在允许这样的集合中，必须既有足够的等音的音调，或者集合的 某些分量必须是可通过开关进入需要的等音的音调。此希望的音调称之为无关的音 调(foreign pitch)，它所代替的初始音调不再需要建立同构型，并且被称为多余的 音调(superfluous pitch)，相反的过程称之为回归(recursive)，其用一个或几个无 关的音调(通常2个)交换回一个或几个多余的音调。

转换音程：无关的音调与多余音调之间的音程距离。在最佳实施例中，转换音 程是11.7分，称之为全音阶的最终组成取决于希望多少个确定音阶成为潜在的音 调中心(并显示同构型)。

全音阶：音调的集成足以允许一确定的音阶或许多确定的音阶(复合音阶)与 在一被指定为音调中心的特定音调子集上采用同构型。主音所需要的以形成复合音 阶的二确定的音阶通常是一个优化的大调音阶和一个优化的小调音阶。

三音调对：在最佳双重调音系统中，全音阶的二音调被三音调音程(如从它们 中的一个到另一个的测量的最佳600分)分开。当600分被分开、合起时，它们保 持允许某些确定的音阶的独特的特性以便用同构型可互相改变地对它们每一个演 奏。一个确定的全音阶至少包含6个三音调对，一个确定的半音阶至多包含6个三 音调对，而且因此是全音阶的子集，它被从该全音阶中导出。

附图的详细描述

图1表示相对于标号所指定的一个音调(0)的双重调音系统的实施例中的所 需要的音调的完全八度音调节的24成份(member)图表。如果看作为降低到二维 的数值梯形图，此图表表示调节毕达哥拉斯的准确五度音音调弦从底升到顶的二个 八度音，例如，588、90、792、294等是主音音调弦的元素，而1188、690、192、 894等是三音调音调弦的一部分。在此图表中二个音调弦的每一个由12个成份组 成，任何给出的二水平对准的元素(element)对具有三音调关系可以视作对任何6 个垂直连续的该成份的三音调对的调号主音组。与下一个最上面的连续的三音调 对，和下一个最下面的连续的三音调对一起，此16个音阶的总体适用于许多典型 的以纯粹大调音阶为特性的三和弦音乐乐曲。为进一步了解，每个值在分值右边的 括号中指定一个半音编号。在图表中，T1对0度主音必须的16音调组成子集，同 时第6度主音用作基本的调号，内部核心的12个数值为894、396、1098、600、102、 804在一根弦上，而294、996、498、0、702、204在另一根上。对于T1，当在主 音组的基础上使用对演奏半音纯大调音阶所必需的12音调时，在二列(906和306) 中最高放置的二音调与最低放置的二音调(792和192)被省略，通过以作为对第 3音和第3度被选择的数值的最高的放置的分量(906和306)初始代替T1的16 音的紧接底部的分量(294和894)，修改的12音调可用同构型在主要组中成功地 演奏纯大调音阶。通过以作为对第8和第2度的选择值的最低放置的分量(792和 192)初始代替T1的紧接顶部的分量(204和804)。修改的12音调可用同构型在 次主要组中成功地演奏纯大调音阶，T2是对用作基本调号主音的第2和第8度的 子小组。T3是对第7和第1度的，T4是对第5和第11度的，以及T5是对第10 和第4度的。除去三(主音、全阶第五音、5次全阶第五音)个基本组外提供一个 或几个三音调对的乐器，能够演奏比典型三和弦歌曲更先进的音乐配乐。

图2表示为适合于双重音乐的等音键盘的三重八度音的9层排列的形态，手指 键的15列(未显示)将提供7重八度音。半音度为清楚起见附加在矩形键表面的 左边，同时分(cent)的音调被表示在右边没有八度音规则。为进一步定向，为主 音调号(0)的音调值已被任意地指定音调值C，同时这个和其它从C导出的传统 字母名称值被表示在每个指键矩形的中央位置，每一列中的指键值提升102分，同 时右边的任何水平指键的值增加600分，对任何给定的指键一个八度音复奏(1200 分)在水平方向处于相隔二个键空间。

图3表示图2键盘的立体图，手正在弹奏升大调三和弦(0、4、7)带有一附 加的第11度(全音阶小调第7)，以及一个升高八度到主音(全音阶第9)以上的 附加第2度，此特殊的指法是基于纯大调音阶，在那里全音阶大调第3在主音以上 396分。手腕角度向上并向右以便看见手指。以正常演奏姿态手腕置于对演奏表面 较平行的角度，从而处在更舒服的方式。指键的紧凑布局甚至允许手小的人以任意 一只手在此乐器上实现所希望的声音表达的例子。

图4表示由图3所示的手演奏和弦的指法布局，基础音音调是0＝C，因此这是 一个C派生的和弦。

其它音调是升八度音的4＝E，7＝G，11＝B以及2＝D。

图5也表示带有一附加的第11度，和一附加的从下一在主音以上最高八度音 的第2度的升大调三和弦的指法布局。此特殊旨法在形式上不同，因为它基于另一 双重调式音阶，在那里全音阶大调第3音是在主音上的408分，这在技术上(由音 程名称)与在图4中演奏相同的和弦，但完全不同，因为此特殊的调式音阶具有与 纯大调不同的固有音程。但是，每个音阶可以被认为对其自身的应用在声学上合适 的。由于此调式指法在同时条件下具有在第9度上的基础音，在那里纯大调具有在 0度的它自己的调式基础音，初始调符是C；于是第9度(在八度音中在主音以下) 是A调，而且它是A派生的和弦。1＝C#音调用作全音阶第3音，4＝E用作全音阶 第5音8＝G#用作全音阶大调第7音，而11＝B用作全音阶第9音。这种特殊形态 看起来要遭受尖锐的408分大调第3音，但作为优化的小调音阶可能是有用的。

图6是对基本的双重吉他从琴马T6经过第12音调档子位置的音调档子布局图。 此布局是对于调号E大调和A#大调。在每根弦下面在任意给定的档子位置下放一 独立放置的小的音调档子以便如果被拨动就产生准确的音调。一给定的音阶位置能 产生二个可能的分值这取决于是前面的音调档子还是后面的音调档子被升起，而其 它的被沉下，沉下的音调档子(在此转变中未表示)产生一与升起位置差11.7分 的音调。在说明中，每个升起音符档子被给予一普通的音乐名称标号，其可能会或 可能不会对准在横跨档子极宽度的直线中的相邻音调档子板。从琴马看第二档子 线，C#位置是从邻近音调档子偏移的(在平伸的方向朝向琴马)。

图7是与图6中相同的颈部，为了更好的观察所展现的独特的档子型式去掉了 音调名称，此图不是音阶的，但是设计以便表示各个抬起的音调档子彼此的相对位 置。在任何有档子的乐器上，当向上移动颈部时(向着琴马)，整个档子线均匀地 移动及更靠近在一起。此自然现象同样被偏距间的距离所展现。例如，在第2档子 线T7对C#音调的和其它5个值的偏距距离是大约4毫米，在第14档子线处的颈 部上的一个八度音(未表示)，此同样的距离将下落一半，准确的位置由通常的听 觉定律来推断。例如，在E弦上的702分的B音调是准确的第5音，并处于由琴 马到琴马的弦距离的2/3。此定律是如此的精确以致于一个准确的第5音被称之为 2/3比率(或3/2)，并回溯至毕达哥拉斯，其它音程具有类似精确的比率。

图8表示变到到主音之后的图7的颈部。所有的G和C#音调升高11.7分。请 注意由音调档子展现的偏距的全部可见型式被保持，但是被一档子线均匀地提高到 颈部以上(朝向琴马)。例如，以前由第2档子线展现的单一的B弦偏距(发声音 调C#)现在由第3档子线展现；以前由第3档子线展现的A、D、G弦的偏距(分 别为发声音调C、F和A#)现在由第4档子线展现；等等。

图9表示图7的在转调到次第5音之后的颈部，所有的F#和C音调降低了11.7 分，请注意由音调档子展现的偏距的全部可见型式被保持，但已经均匀地发展到颈 部下面(向着琴马)一根档子线。例如，以前由第2档子线展现的单一B弦偏距 现在由第1档子线展现，以前由第3档子线展现的A、D、G弦偏距，现在由第2 档子线展现，等等。以吉他初始设置成如图7中的，并以动力将指定的音调档子按 指令转移到图8中和图9中所示的二个位置；吉他手可以保持E大调和A#大调调 号的任一个利用纯大调音阶以同构型演奏任何三和弦(主音、第五音、和次第五音) 的音乐作品，其它调号具有其它初始的抬起的档子位置设置。

图10表示一圆满的完全音阶音调档子对一双重吉他的布局以允许表示前面的 和后面的音调档二者的位置。使用的24不同的分值是与图1中所列的相同，并且 对二个等音音调档子位置的每一个仅对大E弦沿颈部的左边被表示。也为了进一 步表示，在初始抬起位置中需要的音调档子位置(1)对E和A#的大调音乐调的 音调名称标示。这意味着如果这些被标示的音调全都是在抬起的阶段，一个纯大调 音阶作为主音既可以用于E调又可用于A#调，单个的音调档子具有在二个位置之 间旋转的功能。因此这种乐器能够产生图1所示的24个音调，但在任何给定的瞬 时仅12个特别的音调，音调档的此二位的功能被琴马自身共同使用，但是后面的 位置T8从未被沉下，当前面的金属的音调档子T9抬起足够高时，有效地使弦长 度缩短到适当的值。每一个第7音调档子从给定标号音调档子向着琴马重复标号的 确切置位(但不是音调名称)。例如，第1音调档子T10(发声F)在第7音调档 子T11处(发声B，该发声是对F的三音调值)是完全一样的设置。这意味着第1 六根档子线的物理方面在第7档子线开始被重复，并在第13(未表示)和(若必 需)第19(未表示)档子线处开始被重复。

图11表示图10中说明的吉他颈部的另一视图。实滚筒线T13连接所有的E值 和A#值，由于它们与三音调对一起，T13的二端，如所示的T12和T14，连接到 一个磁性的牵引装置上(未表示)，该装置具有动力当被启动时在一个方向或另一 方向以拉滚筒线T13，有效地抬起和下沉需要的E和A#的等音的值如同操作者所 需要的。另外5个三音调对也被一起连接到5个其它的类似滚筒线上以便如同操作 者需要的结合。

图12表示吉他颈部的2位音调档子机构的立体放大图。所示前面档子T17被 枢轴T18抬起，该枢轴当梭子T16在下面经过时使后档子T19下沉，并且移动铰 链。为了能光滑地拉动，固定滚子T20和T22按要求引导滚筒线T13，这就通过 梭子T16中的一个孔自由地滑动。滚筒线T13的在箭头的方向朝着琴马(未表示) 的前面的拉动造成所描述的梭子T16的前面的位置，一个看不到的止动块(类似 于可见的止动块T21)达到梭子T16的后面看不见的边并沿外罩箱T15的内侧拉 动它。为清楚起见，外罩箱T15的前壁未表示能看见梭子T16。根据滚筒线的运动 方向，质量运动装置(未表示)啮合并移动梭子。在低平的方向，止动块T21将 向上运动，抵靠梭子T16的前侧并将它推回到档子T19下面，抬起它并使T档子 17下沉。整个箱子和内装物与许多其它部件一起安置在吉他的颈部中，每一个处 在准确的位置，同时每一个是如此之小以致于大量的颈部范围空出来以便指尖将弦 的的后部固定到箱子上并使由跷跷板式(SEE-SAW)动作产生的二个可能的音调 清楚地发声。

图13描述双向档子动作T42和T18的组合对的侧视图，二者能够使二不同的 等音吉他的弦长度为一根在二被抬起的音调档子上面表示向右升起的弦T24发声。 仅表示被滚筒线T13在升半音位置被启动的二枢轴铰链机构T42和T18，但是12 个或更多的枢轴机构(未表示)实际上被此滚筒线启动。滚筒线T13在整体上能 更好地在图11中看出，同时可以将枢轴铰链机构T18看成在图11中标示成E或 A#的任何音调档子。这是因为每个特殊三音调对的成份沿相同的滚子线被组合， 因此它们能全被轻弹到降半音或升半音的位置一起。图12表示枢轴T18及其机构 的立体图。孤立地看，音调档子T17与T19在枢轴T18上方使用跷跷板式的动作。 止动块T23被直接拉动抵靠梭子T16，在档子T17下面移动它，并使之如描述的 那样升起。为了装置的适当的视图，在梭子T16与档子T17的支承臂之间显示一 间隙，但是实际上它们是物理接触的。梭子T16沿外罩箱T15的底板滑动，为清 楚起见该箱的壁未被表示。当滚筒线T13在另一(降调)方向(未表示)被启动 时，止动块T21将啮合梭子并在音调档子T19的下面移动它以便抬起它。当处理 器T27经过放大器T28从所述离开位置瞬时推动单极继电器T29时，牵引装置T25 的北磁极，被磁引力拉到由线圈T26产生的南磁极磁场。继电器T29的接通(表 示未被激发)将允许正向电流流经闭合状态(未启动)的双极继电器T30，经过二 个线圈T26和T31(产生靠牵引装置T25二端的南极磁场)，并经过继电器T30返 回接地，当为反向过程也需要激发时，继电器T30在微处理器T27的指令下经过 放大器T43被驱动。三角形锁T32连接到小型牵引装置T33上，该T32和T33二 者在功能上与三角锁T34及小型牵引装置T35相同。当电流流经继电器T29时， 二个线圈T26和T31的二个动作(一磁场推和一磁场拉)由磁力将牵引装置T25 推动到线圈26，在那里三角锁T32已经被弹簧动作(未表示)推入槽口36，给处 理器发信号(未表示)切断电流。在此，音调档子被锁T32保持在前面抬起的位 置，并且没有电流经过继电器T29运动。当操作者将脚跟放在跟座T37上并踏二 侧踏板T38与T39之间的中央脚踏板的扇形装置的组合或单个踏板时，处理器T27 被启动，处理器T27经过总线T41访问一数值表T40以确定哪一个或哪一些继电 器按照踏板指令激发。在数值表T40中24个数值被分成降半音和升半音的数值， 并对应图1中列出的24音调。

图14表示后部的音调档子被抬起后的图13。对于此反向过程，处理器分别通 过放大器T28和T43短暂地驱动所述的二个继电器T29和T30，允许正向电流从 图13中使用的路径在相反的方向流向线圈T31和T26。这就导致在靠近牵引装置 T25的二端出现北极磁场，在第一瞬间，锁T32由于南磁极的微型牵引装置T33 的运动从槽口T36中拉向线圈T26，于是该线圈26允许解锁的牵引装置T26逼近 线圈T31到左边。当空的槽口T36直接到达锁T34之上的位置，锁由弹簧的动作 (未表示)推向上进入槽口T36，该动作保证音调档子的位置处于本说明所描述的 降调抬起的位置，同时再发信号给处理器切断经过继电器的电流。数值表T40作 为一个例子列出所有对第6半音度(在升调位置的音调510分与降调位置的498分) 的音调档子以及所有产生第12度值(在升调位置的1110分和在降调位置的1098 分)的音调档子。这些三音调音调被固定在一个牵引装置上的一个滚筒线环集中控 制。对其它5个双向音调档子三音调对的其它数值列在表T40中，同时每一个类 似地(未表示)连接到一个集中牵引装置上。为了装置的灵活性，既有额外的编程 以确定哪三个邻近的三音调对被启动装置(在此例中为脚踏板)来控制，又必需提 供大量的踏板以便允许操作者个别地按需要启动所有4个三音调对。

图15是一个和声的音腔T44，空气经过槽口T45在簧片T46与T47上面抽出。 由键臂T49控制的阻压器T48减弱二个可能的分开11.7分音调中的一个的音调。 转到相对方向的另二个簧片处在腔的吹响端以便提供另二个音调，该音调其中的一 个通常由类似装置阻压。此特殊腔因此给予操作者在任何瞬间二个分开的音调，由 吹或吸来选择。

图16表示从在适当位置带有底T51的图15的音调腔的倾斜底角立体图，这样 做以便阐明图15的透视以便说明松动簧片的线度的方位，底T51在图15中被去 掉，与固定簧片部的腔侧边(未表示)一起去掉。

图17表示从顶部立体图的一个八度音13音调半音和声，其顶部被去掉。此简 单的乐器使八个音调腔由左至右排列当吹气时提供一个7成份的自然音阶，并允许 通过吸气引入5个临时符。校准此乐器以便演奏纯大调半音音阶，并以C调号元 素表示以便定位。当演奏主音组的音调的中心时，不需要13音阶的变化。阻压器 钮T52由处于臂49的相对端的弹簧T53保持推出，类似地，阻压器钮T54由处于 其自己的阻压器臂相对端的弹簧T55保持推出。为识别图15中所示的特殊音调腔， 阻压器T48与吸气槽口T45被表示在原处。T56是吹气值表而T57是吸气值表。

图18表示操作者使音调中心全阶第5音组实现的结果。阻压器柱塞T52已被 压住，并由再发生的释放柱塞T58的锁紧边缘保持抵抗弹簧T53沿臂T49的向回 推动。现在二个需要的无关的音调被引入到半音的元素中以便允许纯大调半音音阶 在全阶第5音组上(在此例中G和C#)以所希望的同构型发声。对单音调变化的 例子，阻压器T48现在减弱簧片先前的发声294分(如图15中见到的T47)并允 许簧片发声306分(如图15中见到的T46)以便演奏C音阶临时符(全音阶第3 音，或在此例中的D#)，此反映在表T57中，在那里这吸气值现在是是306，吹气 表T56也表示906分值反映本地阻压器的运动。

图19表示操作者使音调中心的次全音阶第5度音实现的结果，阻压器柱塞T54 已被压住，并被再次的释放柱塞T58的锁紧边缘保持抵抗弹簧T55的回推，现在 需要的无关的音调已被引入以便允许在次全阶第5度音组(在本例中F和B)上的 同构型，此反映在表T57中，在那里有效的吸气值现在是790，同时吹气表T56。 现在表示一个反映阻压器离开的运动的192分值，不论在此例中或如图18所示， 由操作者对再现释放柱塞T58的推动放松锁紧的阻压器臂并允许各个弹簧使乐器 返回到音调的开始主音的布置。

图20表示一种推广的木制管乐器。空气流从吹口排到出口音调孔T59以便产 生1200分八度音调的实际距离是空气流需要以产生基本的0分音调的实际距离的 一半。其它11个半音的音调放置在分等级的位置足够产生如在每个音调孔旁所列 的音调的纯大调的半音音阶，提供固有音阶(包括基础的和它的八度音)的8个音 调由双手(未表示)的四个指尖停止，而拇指沿腹面放置。右手较接近吹口，并设 置为允许右拇指压5个可选择的机械抬起杆，该杆中的一根标示为T60。当压住时， 这些杆个别地将帽子抬离5临时音调孔。音调被表示在柱体的左边。

图21表示管乐器的可移动部分T62中的一个音调孔T61。移动部分既可以手 动又可以通过杠杆的组合动作进一步滑动向下到柱体T63，这意味着一种乐器诸如 长笛或音簧管能具有由11.7分再调节的某些选择的音调，在图中，杠杆T64保持 音调孔T61距音调孔64一个特定的距离，此位置是主音组元素的。

图22表示在部分T62被杠杆T64的机械动作拉近到音调孔T62之后的图21 的图。现在柱体T63的暴露部分要比图21的以前位置要缩短了。此位置是为全音 阶第5音元素的。

图23表示去掉5个临时符抬起杠杆的图20的乐器以便允许在图21和22中见 到的包括音调转变机构的状态。左手(未表示)拇指能够将扛杆T66滑离吹口， 这样就使二附加的可动部分降半音，这就提供二个正确的无关音调，同时因此能使 音调中心的次全音阶第5音实现。此次全音阶第5音的转变过程的前视图如图25 所示，拉动滑移杠杆T67转移杠杆臂T64向着吹口并缩短相关的气流长度达到二 个其它可动的部分的相关音调孔，该可动部分中的一个是图21和22的可动部分 T62。此升调运动提供正确的无关的音调，同时因此能使音调中心全音阶第5音组 实现。此全音阶第5音转变过程的前视图如图26所示。因为杠杆的运动在相对的 方向，典型的推拉抓紧钩(未表示)能拉动相对的杠杆加到主音位置，如果，例如 在T66早先已经被推到降调位置之后，杠杆T67被啮合。这就使二变奏避免立刻 被结合。

图24表示图23的乐器的前视图，也列出了主音组的半音阶值。

图25表示相同乐器在实现了次全音阶第5音无关的音调之后的前视图，并列 出了当前的半音阶值。相关的可移动部分实际上被移到降调位置产生792与192的 外来值。

图26表示相同的乐器在实现了全音阶第5音无关的音调之后的前视图，并列 出当前的半音阶值。相关的可移动部分实际上被移动到升调位置，因此，可移动部 分T62当如图22中详细所示啮合时提供一306分音调。如图21中详细所示的相 对于主音位置294分音调。和它组合的其它可移动部分当如所示的结合时提供升半 音的音调906分，当解除啮合时提供894分。

图27表示管乐器柱体T68的内部的切去一部份。带有一中央孔的可移动面罩 T69遮盖一较大的开口T70切入柱体T68。为了说明的目的，面罩已被移到T70的 左边，该开口70通常总是遮盖着，一锁紧杠杆(未表示)当被操作者压住时能缩 短拉线T71并抬起臂T72，当臂T72升起时，面罩T69插入到右边，这样再将音 调孔放到面罩的中央到达一个位置进一步使柱体向下11.7分。一反向的弹簧动作 (未表示)保持臂72的冠部紧紧地压靠在面罩的下角。当演奏者松开面罩的下角， 当演奏者松开面罩时，另一个操纵杠杆(未表示)张紧线T73，该线使臂72压向 枢轴74，并允许弹簧使面罩滑回到开始的位置，设计这种装置以允许演奏者在实 时演奏中以便选择地出现从一音调孔以需要的11.7分提升或落降一特殊的音调。 这种可选择的可移动的面罩系统比图21和22的简单转变方法是更精致且更不庞 大，该系统利用一可移动的外柱体延内柱体的外部包装并移动。

图28是一设置4个从左至右运转的转子装配体的阀法国号(valved French Horn)，首先作为二个拇指为翼状，然后四个手指呈匙形，所有的为左手对准。最 左边的拇指翼T75拉弦T76以便转子T77旋转并使气流通过环T78，在此例子中 以某种组合降低音调39.9分。最右边的手指匙以类似的方式通过弦T80操纵以旋 转转子T81并打开关节T82，在此例中使发声音调在某种组合中降低11.7分。此 号用典型的过去技术的机构操纵，该机构是音调选择装置，也就是阀控制为发出双 重音调形成的环，那就使此号对技术是新颖的。

图29表示二拇指翼转子阀以补偿环来代替，空气进入双阀T84和T85的T82， 如果打开了，仅396分环被加上，如果一前一后地打开了，也加上40分环。

最佳双重半音阶

为分析最佳的12成份双重音阶的结构，选择一参考音调0。首先，在此参考音 调上指定5个毕达哥拉斯5度音，然后(通过改变分值)再标示相同的频率，例如， 音调的6成份的音调弦在初始主音0的右边产生：0、702、1404、2106、2808、3510， 通过指派第4值(2106)一个0分值(通过从的有6个值上减2106分)，音调弦被 转换成以二准确第5音放置其上的主音，同时其下面为三个负值。然而，6个独特 的基础音调仍然相同，但现在被标成这样：-2106、-1404、-702、0、702、1404。

当八度音调节此值的弦成为视觉上可识别的升调音阶时，对于非八度音分量的 等效值分别予以计算：1404-1200＝204、1200-702＝498、2400-1404＝996、2400 -2106＝294。然后所有数值能以大小连续的顺序排列(主音上面的升调顺序)：0、 204、294、498、702、996。

类似地，一个三音调600分的值用来建立一个第二数值的音调弦，这一点通过 在此参考三音调值上面确定二准确第5音值来完成，而三个负值在其下面展开。

通过如前的八度音调节此弦，另一个大小连续的数值序列被显现：102、396、 600、804、894、1098，放在一起，与第二6个成份音程序列组合的第一音程的6 个成份给出一个数值的汇成份音阶，这些12个值以大小连续的顺序显示如下：0、 102、204、294、396、498、600、702、804、996和1098。

以类似的方式，5个其它的确定的半音音阶可以从二个刚完成的毕达哥拉斯第 5音程的SESA-主音(sesatonic)序列形成。合在一起它们是6个调式半音音阶， 对所有6个形态发声的12基础频率可以认为恒定，这此音阶的二个使用192对第 二度，当与0度结合使用时该第2度是十分刺耳的，同时因此没有哪一个音阶可以 看作是迷人的，其余的三个，其中一个提供良好的小调调整的音阶。

半音阶乐器音调的变换

如果一种乐器(诸如多音调键盘)自动地同步地提供必需的无关的音调除去不 必要的音调，演奏者按需要选择它们。很清楚这不是一个复杂的过程，正如图2的 基本实施例证明的，通过增加所希望的等级数能够形成一个典型的多音调键盘，以 便发出按需要多的每八度音的音调。

在任意给定的瞬时具有仅12个八度音音调的最大数的非键盘乐器也可以被进 一步准许，本发明的特征是，通过变换的使用为单音的(号)、全音阶的(口琴)、 或半音阶的(吉他)乐器提供基本的16音调的完全音阶，变换是通常与确定的音 阶的半音阶值的初始三音调对为最佳的12分偏差的二等音音调的替代使用，由于 这些后面的乐器不自动地表达充分的三音调对，于是在演奏者的控制下不必要的音 调必须转变成无关的音调。

哪二个特殊值被转移取决于音乐场合，但是演奏者必须作选择。由于涉及的二 特殊的半音阶位置被转移到一起，它们保留一个三音调对，其不论是外来的还是多 余的。三音调对是一各合适的进入6个小数值(subvalue)的12个半音音阶数值 的组成，它的二个分量的每一个常常带一种三音调关系到其它的。

如果12音调不能被改变，确定的半音音阶的分解将变成不同的调式音阶每一 次音乐工作者改变和弦为另一三音调对的成份。那将是一种非音乐状态限制音乐工 作者的听觉输出。

对以上静态的12音调状态的一种改进将建立更多的三音调对(从6个三音调 对的初始集合)，那也可以对选择的音阶(即纯大调)提供同构型，如果选择的确 定音阶被保存则需要的无关的音调完成此点一定是可能的(既可在现场如在键盘中 又可通过变换来呈现如在吉他中)，单音乐器诸如长笛可以构造成具有根据命令产 生无关的音调的能力，因为孔在柱体上的实际位置被改变了。

对某些音乐作品一个16成份的音阶可看成完全音阶，那些音乐作品从不变调 (改变和弦)，超过全阶第5音或次全阶第5音(即典型的三和弦歌曲)，如果主音 发出一音调传统地称之为C调，于是其它15个结合此C参考频率计算的音调将不 仅仅在C调号工作，而且也在F#调号(或G6工作)，由于F#是对C的三音调值。

由于12个数值的2个音调中心可以使用不对确定的音阶修改的初始的12个数 值，这二个中心集合在一起称之为主音组，因为全阶第5音(毕达哥拉斯的准确第 5音或第7度)是另一三音调对的成份，此组称之为全阶第5音组，次全阶第5音 组由于它的同名包含第5度(该第5度是毕达哥拉斯的第4音)，此命名是相对主 音组的，该主音组包含0度作为它的重要的成份。

在最基本的水平，此进入三个变调组的子部分的重要性是对从特殊的三音调对 派生调号的，一名音乐工作者在一种乐器上能演奏许多三和弦歌曲，该种乐器仅对 八度音提供12个音调，诸如吉他，如果：

1)引入一种方法，通过该方法影响12个数值的二个音调的档子根据指令可

  以升调11.7分，根据指令并回到起始的中性位置，这样做以便接受全阶

  第5音组，以及

2)引入一种方法，通过该方法影响12数值的二个不同音调的档子可以根据

  指令降调11.7分，并根据指示回到起始的中性位置，这样做以便接受次

  全阶第5音组。

确切地说此概念将不仅对吉他进一步详细说明，而且对任何使用步进音调选择 的半音阶乐器，更强有力的乐器将允许变调到比讨论的三个变调组更多的三音调 对，由于完全音阶增长超过16个频率该变调组将增加乐器的用途，这将允许详细 的乐曲带有将执行的广泛变调。

图1的音调集成具有24个音调，并且适合于使用，例如作为对吉他实施例的 完全音阶。虽然由于它们能容纳的音调数等音的键盘是强有力的，但是诸如吉他的 半音乐器在转变档子系统造成麻烦之前仅能提供如此多的音调，在此特殊例子中， 双向档子对半音位置的每一个允许总计24个音调，三向档子对扩展乐器的范围是 可行的，但将可能是过分的，并且将由于过多的硬件使档子极拥挤。

任何一个特殊调音系统的成功是取决于听众的主观喜好。双重调音系统提供许 多12成份音阶的音调，该音阶对有充分根据的音调理论诸如全音阶702分第5音 是准确的，并且也促使改进刺耳的12音调的第三问题。

建造以跟踪半音的乐谱的，但构成以发出双重调音声的乐器需要一位训练过的 操作者，了解希望的音阶的变调和保存。演奏者为掌握每八度音的额外音调(超过 初始的12个)的超额的努力是值得投入时间的。幸运的是，在音乐的半音作品的 任何给定的时刻仅仅需要一特殊的12个音调。

在演奏者遵循一般的变调规则时，来自将描述的乐器的不同家族的乐器将提供 正确的音调，既根据要求将半音阶组转变为全音阶组，又自动地在多音调乐器的情 况中诸如键盘提供完全音阶。

键盘

普通的克雷斯福瑞(CRISTOFORI)键盘每八度音具有12个指键，在演奏中它 可以被脚开关动作所控制以便能够全部实现三个基本变调组。然而，更有意义的是 放弃CRISTOFORI概念并使用一种设计用以同步提供所有的对特定实施例要求的 等音的音调键盘。这完全地消除对变调开关机构的需要。一种等音的多音调键盘(具 有每八度音多于12个音调)因为是对用户友好的和它的控制具有每八度音多于12 个音调的音乐调音系统的能力，因此是令人满意的。

图2的基本键盘具有宽的手指键，建议该键为大约2厘米×4厘米阶梯形，在 层之间高度大约1厘米。由于在横八度音之间仅有二个键间隔，发八度音阶没有大 的范围，由于着落的表面是更精致和更宽广，在键盘上上下跳跃可以比用 CRISTOFORI键表面更精确地实现。

键的15列将允许完全7个八度音范围，虽八排(它提供要求的16个音调)足 以允许三个三音调对以便包含纯正大调音阶，9个的一排高度使另外二个音调中心 能形成，为创造一种有触觉的支承系统以保持演奏者不离开目标，盲文点字和织物 的键表面能帮助失明的演奏者识别并以各种关键的位置的方位停留。

在演奏表面上的每一个手指键处于相邻位置同时在一个给定的手指键之后发出 比给定手指键的音调高102分的音调声音。处于给定手指键的左边的第一个手指键 发出比参考手指键发声音调高600分的音调的声音。

用图2的为参考C和F#设置的调号组，0度手指键(-1200、0、1200分)将发 C声，而第6度手指键(-600、600、1800分)将发三音调下#声。

图3中的手表示以二个其它音阶调进行大调三和弦和声，5个音调为0、396、 702、1098和1404，在C调中，例如，这些分别是C、E、G、B和D调，对此的 音调用半音阶的记数在图中循环表示。

此相同的和声可以用任何地方的完全手形在键盘上完成，在那里有足够的调以 允许此特殊的指法，它将仍然是相同的大调三和弦。但是使用另一种调式音阶将此 相同的和声(以前对纯大调音阶表示)变调到另一音调中心C，但在此例中，手可 以调奏如图5所示的5个音调。基础音已经被任意地放在第9度音调中心，该中心 在C调中心一个A调。现在相对为主音的第9度，5个音调是-306、102、396、804 和1098。使用八度音规则通过对他们的全部加306分(使A调成为新的主音)，则 音程展示为0、408、702、1110和1404。分析显示5个音调分别是A、C#、E、G# 和B调，所以其实是什么是对A大调第7音附加第9音的称谓。由于它们是对纯 大调音阶的而音程并不完全相同，因此使用此调式音阶完成相同的和声的手的形态 不同于使用半音音调的纯大调集成完成相同和声的手的形态，听起来它们也将发声 不同。

这种键盘型式的最大能力之一是其它音调中心常常处于对主音相同的音域方 位。不管调号音的字母名称，演奏者必须经常了解到哪儿去找到一个特定的变调主 音以建立一音阶或周围的和声，已经记住各种作为指向调主音的音调中心的一名演 奏者，经常发现用作操作的基础的此相同的数据。所有和声族保留它们独特的指法。

对于一个键盘，因为它完美地立刻提供对一给定音调必需的全部音调，任何脚 转变将和一简单的踏板布置被引入，该踏板布置是设计用来再调谐乐器超出初始违 规数值的范围，脚步踏板或开关装置必需具有以明晰度均匀地转变需要的三音调对 值的能力。这意味着，当下手旨键并发声时(在脚开关动作被启动之前)，如果由 那个特殊手旨键发声的特殊音调对一频率变化被控制，此变化在手指键被释放之前 将不会被完成，如果演奏者在演奏时当再调谐乐器时脚转变动作是过早的，这就防 止音调值的突然偏离。

档子定音弦乐器

档子定音弦乐器是一组乐器，包括如吉他、低音吉他、班卓琴、曼陀林琴、西 塔琴等许多成员。其一般特征是使用弦，弦在被压上一系列的金属档子且拨动或拉 弦使弦缩短或伸长时产生不同的音调。

一般说，这些乐器具有跨过乐器颈部宽度延伸的档子以允许同样的长档子控制 所有的弦在它上面通过，由于12音调相等的平均律是特殊地容纳到布置的长档子 型式上，这是普通的实践，一种乐器可以通过具有细分为称为音调档子的6部分的 每一个档子被调整为遵从特别的不相等的调音，6个宽度的每一个足以仅控制一根 弦，这分解长档子的平均长度与布置。

取普通的6弦吉他作为一代表的成员，以便建立一种半音阶的档子布置以演奏 具有双重音调的纯大调音阶的三音调对E和A#，初始的音调档子的设置如图6或 7所示，如图示，这意味着一演奏者可以依据E和A#作为主音，演奏完全纯大调 音阶，这二个音调中心是主音组。

如果所有的单个音调档子对音调C和G#既同步移动又在升调(缩短弦长度) 方向被代替，这样新的音调档子发出比初始音调高11.7分的音调，于是乐器将现 在允许演奏者正确地发出依据F和B的纯大调音阶。这二个音调中心是全阶第5 音组，对此变调的最终布局如图8所示。

回到图7的中性状态，如果所有各个音调档子对音调F#和C既同步移动又在 降调(较长的弦长度)方向被代替，这样新音调档子发出比初始音调降#分的音调， 于是乐器现在将允许演奏者正确地发出依据D#和A的纯大调音阶的12音阶，此 二音调中心是次全阶第5音组，对此变调的最终音调档子布局如图9所示。

一种三开关选择组(如脚踏板)能被放置在演奏者的电机控制以内以便启动和 撤回这些操作。踏板机构完成此动作表示在图13的T37以上。从全阶第5音组同 步地在降调方向移二个次全阶第5音音调档子以全阶第5音的二个相关音调档子从 无关的位置(或者反过来当移到全阶第5音时)，返回(也使用降调的动作)。

至少3个开关可用脚操纵，通过不使用的拉弦的手的手指轻拍固紧在手掌或(稍 向前的并在下面)琴马上的开关组件来手动操纵，或者通过其它电机控制的操纵器， 控制本身可以是一个三方向的推到某方向的操纵杆，开关的分散平板三件组，等等。

最终的效果是选择的音调档子以跟随操作者的愿望的方法移动，为给乐器能够 以另一个(第四音)邻近的三音调对有效地演奏，音调档子的更多三音调对必须可 移动的，这意味着脚踏板布置必须被延伸到超过(未表示)所说明的基本的3个位 置。

由于吉他必须完美地提供整个24个音调，对使吉他能够的全音阶所需要的位 置的范围如图10的最佳实施例中所示，一个完全的吉他颈部被从琴马直到第12音 调档子所描述(不对音阶)，普通形态的低音吉他将只用低音调的四根弦。

所有的音调，能过音调档子，必须具有既从主音位置升调又从主音位置降调的 能力。具有这些能力，24个音调的充分实行是可能的，但不是立即的。此特别的 乐器将在调号E和A#中具有最大的变调灵活性，在同样的方式中，吉他可能具有 以这样的方式放置在颈部之中的图12的档子盒，即使最优音调中心能成为另一个 三音调对，例如C和F#。

决定在一调号上的吉他手可以用一轻拍发送一选择代码进入一个单片机处理器 以便原始地对任意一个三音调对设置，该三音调对的完全音阶需要落入乐器的音域 以内，当吉他对一特殊对作为调号源而设置时，演奏者和谐并调节乐器由于具有12 音调，踏板的一次是对激励变调改变所必需的全部。

当由演奏者操纵时，踏板发信号给处理器以便移动正确的等音的音调进入和离 开演奏，许多次吉他手可能接受任意一组的分量中心同时完全没有需要去移动对无 关音调的二个相关音调档子，移动音调档子将不对这些例子有任何干扰，但将是无 用的运动。

能构成附加的开关动作以触发处理器能使音调中心为特殊化的变调(可选择地 一起压许多开关踏板达到组合效果)。例如，可以将一方便的开关用于轻打某些音 调中心从演奏纯大调到下一演奏不同调式的音阶，或者反过来，另一次轻打将使乐 器复位回到初始的设置，完全灵活地完成这些轻打在完全音阶中可能需要多于24 个音调。由于这会增加规定以保持全音阶的音调的中心数，一种可能的过于雄心勃 勃的具有三路音调档子在达到所有12个可能音调位置的方案对这些增加的能力是 可想像的到的，沿这些线其它的跟踪特征可以连接到处理器上，以便允许某些档子 的设置或规定的调转变在确实的任何时间接入演奏。

音调档子它们自身可由各种电——机械组件诸如导线与滑轮或杠杆在处理器的 控制下来集成控制，这将允许当可别对必须被改变时不同的6个三音调地以同度移 动。

一种使各种音调档子以跷跷板式的前后移动的方法如图13和14所示。应该注 意到，当颈部向着弹奏的手经过时，前后排音调档子之间的距离缩短，同样保持每 排对的档子盒之间的距也缩短。因此，每个装置将需要渐进以允许为这样做，方 法可用于不同于描述的设计的常见动作。

在处理器控制下的磁场被用于集中地改变音调档子的位置，由通过继电器经线 圈在某个方向接通一个电场以产生例如——南极，一个在一端具有永久的北方位的 磁化的牵引装置可被拉向线圈，牵引装置被附加在滑轮线上，同时它经常见到所有 的通过一梭子作用连接的音调档子，一抓钩将牵引装置锁在新的位置并关掉继电 器。

不论什么时候处理器打开与断开/接通继电器一起的双极继电器，由线圈表示一 个不同的极性(在此例中为北极)，北极极性吸引以前固定住牵引装置的锁，该锁 松开它，然后磁化的牵引装置的北端从类似的北磁极的线圈插回，在牵引装置的另 一端，它的另一端带有一个南极并被拉向另一北极表示的线圈。因此牵引装置被推 和拉动。

牵引装置控制区域是被遮盖的，特别是如果它在吉他体的内部，这样防止无电 磁场干扰在电声乐器的弦下面的不相关的传感器可使用其它方法利用非磁的方法以 移动档子和/或牵引装置，诸如气动的、液压的、或固定的螺旋管等等。

一种非电乐器可以被构造成具有严格用人力杠杆的动作前后移动的滑轮圈，植 入在弦下面并在琴马前的位置的滑动控制手段将允许演奏者(他使用一个拨子)使 用空着的手指启动这些杠杆。

在给定三音调对的一成对家庭的颈部上的实际安排的优点可以被看到，利用图 11作为一种参考，从琴马的低E可画一条连接线，到第1档子线的A#，通过跳过 第4档子线，继续以第5档子线的E，第6档子线等的低A#；所有控制E和A#音 调的基础音调档子可组合在一起并因此同度地被升调或降调。

具有特殊档子方案以完成某些喜爱的“开放”音调的吉他将也可以被实际应有 和，图10的音调档子的布置是为那些使用标准的E、A、D、G、B、E开放弦音 调的吉他手描述的，提供什么是称之为“降D”音调(最低的E弦被调谐到D调 以下)的一种档子定音弦乐器对最低弦将需要一种不同的音调档子布局，因此，对 那根弦的初始2路音调盒子的放置将必须建造及符合要求；或者如果乐器也保持具 有调谐到E的低弦的能力，沿那根弦的一对音调档子必须被给与3路的能力，其 它类似的开放弦的非传统的安排将描述的修改。 管乐器

总起来说，包含簧片乐器由于空气被吹或者强迫进入并经过一个封闭的区域而 产生声音，一种简单的管乐器，诸如口琴，提供许多空气既吹入又(以一反向过程) 从中吸出的孔，在这种形式中通常提供足够的孔以便演奏7个成份的音阶。

半音阶经改编的乐曲提供一小的可插入的按钮，该按钮由一手指在希望的时间 按下以便共同地(突然)升(或降)需要的调，这样就提供完全的12成份的半音 音阶。

一种类似的按钮的三件一组可以选择地附加上以升调、降调或中性化(以11.7 分步距)乐器提供一种双重音阶，这三个演奏按钮将被来当歌曲在主音、全阶第5 音，或次全阶第5音变调组中变调(在简单实施例中)时移动任何个别的音调，任 何时间三个调音杠杆的一个以前曾被放置在啮合的位置，推入三件一组的另一个将 咬住另一个从其“锁住”位置放开。这些后者的调音变调杠杆只在音阶成份要求移 到等音的数值时才变换。

由于口琴演奏基于特定长度的在特定方向的气流中振动的金属簧片的原理，一 种简单的方法将具有一个根据要求由锁紧键在二个选择的片簧值之间移动的抑制结 点，仅仅二个中的一个在任何一个时间将被发声，同时它们将被调谐到具有11.7 分之差的音调.在图15中的闭合状态表示。再一次，音乐家必须很熟练以便了解何 时要引入等音的音调，对于高手来说转变音调中心的分成三组不是一个困难的原始 概念，同时这些关系很快被记住。

空气柱管乐器，诸如用手指作为调整音调的长笛和短笛组的档子，由于漏出孔 (称为音调孔)允许空气在最靠近口件的最短的开放口急流出乐器而产生音调。这 些音调孔被校准以允许某音阶的某些音调在阶梯的位置发声，这些位置可被制成对 需要程度的双重音阶位置，如果孔仅以手指被挡住，八度音的范围是有限制的。

为在更复杂的采用机械的有盖的档子的空气柱上实现双重音阶，乐器可具有沿 较长或较短的通道移动的气流以包容不同的变调要求。保持音调孔的柱体在调音杠 杆的控制下滑动到要求的位置。缺点是手指必须移动到稍微不同的位置(与运动对 应的)以挡住音调孔。然而，11.7分的移动不是很远，同时改变的位置对演奏者并 不是不需要的。对通用化的空气乐器的柱在图26中被表示，对306分值的音调孔 T62对顶部要比图24的294分值要更近。

另一好的调音方法如图27中所示，此方法使用沿内部柱体滑动一个短距离的 各种可移动的内部面罩(在中央有一孔)，改变音调孔开口的内部位置(和/或形状)， 这就有效地再调到距口件更远(降调)11.7分的音调，或更近于口件(升调)。这 适合于要求音调孔的固定位置的管乐器(诸如萨克斯风)，该乐器由于对庞大半音 阶机构的需要(而不是手指)以遮盖(止住)音调孔，内部面罩也较少遇到使用的 情况。

号是另一种形式的管乐器，一个特定的管子长度由引入一个或几个管子的圈乐 伸长以便通过特定的音程距离降低发声的音调，作为几个例子，大号、小号和法国 号通常以不同阀来工作以便从一个声调产生不同的音调。使用一种相同平均律的 号，用以降低音调0.5音调、1个音调、以及1.5个音调的最小3个阀通常被调谐 以提供准确的要求值，例如，从主音的标准的八度音减去1.5个音调，将直接产生 声调以下的全音阶大调第6音，实现专用阀的使用以适应声学规律，因为第1与第 2阀的小的组合不提供足够的全长以产生所希望的准确的300分的1.5个音调。

然而，使用双重音阶半音调值被设定到102分同时音调值被设定为204分，在 组合中它们降低1.5个音调到294分，该值在双重音阶中是一个正确值，因此第三 个阀用以降低音调396分，该396分是2个音调。

对其它需要的无关音调提供三个其它值的进一步的专用阀动作是需要的以便允 许乐器提供对基础全阶第5音和次全阶第5音变调需要的达(或超过)16个音调， 这样的法国号如图28所示，在那里从T77到T81由左到右展示的6个转子阀具有 值39.8分、20.7分、396分、204分、102分和11.7分，为进一步识别，这些6个 值称之为如下V40、V20、V396、V204、V102和V12。

当组合3个最大值的1个或多个时，3个最小值有效地以其自己的标示值降低 组合的数值，同样V40和V20阀可以用自动地引入需要阀而不是由专用阀的补偿 圈来代替。

为演奏号，演奏者吹超音调(overtone)系列(主音的倍数或准确第5音)的2 度，这就允许通常3个八度音的范围。所有其它步骤用阀动作来实现，如果最高基 础超音调被吹奏，它可用阀被降低4个连续的半步阶；然后不用按阀可以吹奏准确 的第5音，于是用阀下降6个以上连续的半步；同时最后可以吹奏初始音调以下的 主音超音调一个八度音以便为下一个较低八度音再开始同样的指法过程。

指法图将因此为：1200分＝开放、1098分＝V102、996分＝V204、(906分 ＝V102+V204、等音的894分＝V102+V204+V12)、(804分＝V396、等音的792分 ＝V396+V12)、702分＝开放、600分＝V102、498分＝V204、(408分＝V102+V204、 等音阶的396分＝V102+V204+V12)、(306分＝V396等音阶的294分＝V396+V12)、 (204分＝V102+V396+V20、等音阶的192分＝V102+V396+V20+V12)、102分 ＝V204+V396+V40、0分＝开放，所列的等音阶值允许使用者对理论上对典型三和 声歌曲需要16个音调选择。值408是一个有额外优点的音调，该音调充分延伸号 的变调动力以允许大调第2音在204分音调上作为主音，组合的值对远小于1分的 见差是正确的，除去值192的例外，该值将发声稍高于(1分)理论值，V12值(几 乎独自15分)未对此特殊组合校准，同时事实上将需要稍稍更长点儿。

对最佳实施例的改变

某些管乐器是手指集中的，或传统中的合在一起的，以致于处理控制的踏板物 件(对脚由轻打控制)可能证明比手指激励的装置更可见的。机电杠杆可被用来再 放置各种音调孔，有效的阀和面罩，或伸长的管部分。但是，什么通常是声学的乐 器带电应该更是最后一个手段而不是所推荐的，但是它确实是能进行操作的。当打 开另一个关闭一个孔的跷跷板式的动作滑动一个部分将是可行的。

变换本身，如对号的详述，引进和除去处于希望的形式的等音的无关音调有点 不便。而且，音乐工作者必需观察主音、全阶第5音、和次全阶第5音组的个别要 求。

作为不同性质的另一选择，某些乐器可以被预设计成多音调乐器，使用邻近的 等音的音栓(stop)以便允许额外的每八度音4个等音音调经常出现，这些附加的 音栓将需要新的指法技术，在那里1个手指可能关闭2个音栓，对于高音调，手指 必须能在柱体上的很靠近的多音的音调之间选择。构成这一形态的管乐器将是仅在 有限数的调号中有用的变种。因为，为了舒适，空气柱的长度本身在某些等音的音 调孔之间设置的间隔太远。但是，它将不考虑对转换音调值的需要。

如所描述的(但具有700分的连接音程)多音调键盘适合于产生过去技术的12 个音调；同时对于705.9分的连接音程适合于34音调等同平均律，许多其它的调 音将可能在此乐器上有优点。虽然推荐音调的线性调整(音调的列以准确的垂直对 准排列起来如所说明的)，音调的错开(偏离中心)调整是可能的。为此，每个升 高的层应被偏置相同的量从层到层连贯一致。

对于双重调音，通过从最佳600分音程(而保持相同连接音程对二音调弦不变) 改变参考三音调的声调值，变调调和中的混乱对三音调对出现，在主音调上使用的 纯大调音阶将不同于当在三音调的音调上使用时对这一相同音阶所提供的分值，例 如，通过降低600分声调值，对于半音阶的音阶相对于主音的大调第3音也被降低， 仅相对音调，这可以被认为是一种听觉的改善，但是当从三音调的观点测量时，这 将导致大调第3音的反方向的升调，该观点不是听觉的相加。

如果600分声调值相对于主音被增加；纯大调第3音将对用作主音的三音调改 善(降调)，但是相对于主音则更坏(升调)。

600分三音调的声调值的损失因此具有混合的结果；操作者改变选择的音调弦 的分值更朝向纯音调的理想情况，但是当主音或者3音调能够以同构型取聚集确定 的音阶时则失去提供的较简单的变换方案。

另一种变化是确定的音阶可以是非关键主音，缺点是它将使调式音阶的数目增 到超过6个，作为缺点它将使调式音阶的数目增到超过6个，为防止选择的音阶 的改变，对半音阶第7音(全阶第5音)变换将仍然需要2个音调弦的第一个分别 地具有从另一双重调弦引进的无关音调，在同样方法中，在双重形式中从主音到半 音阶第5音(次全阶第5音)的同构型变换也仍然需要2个音调的必须的转变。

如果一种乐器具有同时提供7个三音调对的能力，如一种等音的键盘，则这种 非关键音阶在变换时将比半音阶的乐器更少麻烦。这意味着，一个确定的音阶将不 是半音阶的(12成份)，但将是全音阶的(在此例中为14成份)以便允许在主音 和三音调二者上的同构型。

这些确定音阶的初始14成份将需要2个附加值以便能够使全阶第5音组和2 个附加值能实现次全阶第5音组，此加在一起总数值为14+2+2＝18。图2的键盘提 供每八度音18数值，同时因此具有控制这种对基于等音的确定的音阶三和声歌曲 音调要求的能力，但是，这种情况对普通的半音阶乐器诸如吉他将不是如此容易地 被采用。

结论

通称为自由音阶乐器的各种乐器在理论上具有发出所有处在特殊音程限制之间 的音调的声音。一个好的例子是小提琴，这些过去技术的自由音阶乐器不是本文主 要关心的。如果他们不特别地和确实地被修改以便帮助演奏者演奏双重音调的正确 音阶。于是此修改将它们分级成步进的音调音乐的乐器。以量化的步距提供其音调 并以演奏正确的双重音阶而制造的乐器称之为分级音调乐器并是本发明的主要目 的。

双重调谐系统适宜为数众多的调节，同时因此对乐器的变种以演奏这些调节。 如描述的，作为典型实施例所示的16成份音调的音阶能被扩展到超过16或缩短到 更少的成份。

双重口琴将典型地只表示全音阶音阶它的初始7个音调将是参考确定的半音阶 音阶的子集合，乐曲将包含潜在的能力以便从参考音阶提供比第八度音7个音调多 得多的音调，在此例中提供的音调数量不是如此的多，而是独特的改变或规定音阶 分量的更换以保留同构型，那是双重处理的明显特征之一。

最后，调谐系统的终端产品是音乐本身。任何利用双重三音调对系统演奏的音 乐，无论是用过去技术的自由音调乐器的发声或者那些精心制作的发明，如果为盈 利目的而演奏，或如果它是广播或者被固定的介质包括都落在本发明的范围之内。

对于本发明的目的，“固定介质”包括，不但并不局限于，以下(或相当物)： 小型光盘(CD)，CD-ROM、DVD、录音带、数字录音带(DAT)、磁性的介质等 等，“固定的介质”也涉及任何其它能够捕捉声音的乐器或装置，既是当前已知的， 或是在将来发展的。

本发明不局限于所描述的实施例，因为许多修改对技术人员是可能的，本文试 图遵从所描述的一般原则覆盖本发明的任何变化、使用、适应性，并包括对这些技 术的通常做法的偏离以及处于此处所附的权利要求的范围。