[发明专利]一种采集钢琴按键动作的方法及装置

说明书

本发明是一种采集钢琴动作的方法及装置，该方法在演奏钢琴时，对什么时候、用什么力度按下什么琴键进行采集，包括利用传感器采集按下的琴键以及按下该琴键的时刻，同时采集音频信号；对采集到的音频信号进行频谱分析，根据什么时候什么琴键被按下的信息在频谱信息中获得所述的琴键按下的功率；记录按下的琴键、按下所述的琴键的时段以及所述的琴键按下的功率(力度)。该装置实现上述方法。本发明用统一的音频分析替换由传感器检测琴键按下的功率，从而避免要求传感器具备检测琴键按下的力度的能力。因为一个键盘需要数十个传感器，数量较多，所以减少对传感器的要求有较大的收益。

技术领域

本发明涉及信号采集及分析领域，特别涉及一种采集钢琴动作的方法以及能够实现该方法的装置。

背景技术

很多家庭或单位和教学机构拥有钢琴，用于教学或娱乐等，人们有时希望记录演奏的过程，用于演奏评估或把演奏转化为谱子等。记录演奏过程采取的一种可能的方式是把按键的信息记录下来，所谓按键的信息是指在演奏，过程中按了什么键，每个键按下的时段，每个键按下的力量等三个信号，其中按什么键、什么时候按下这个键是用于评估弹奏的按键正确性和节奏正确性，而每个按键按下的力度是用于评估弹奏的情感表达，目前，按键正确性、节奏正确性和情感表达正确性是弹奏评估中的三个重要的组织部分。

如何采集按键，整体来看，公开的资材料大体分为两类：一类是在按键附近安装传感器，当按键有动作时，传感器感知到后便产生信号，信号被送到处理器，完成捕获。另一类是依靠声音分析，但是目前声音分析的效果有限，主要是由于多个键被同时按下时，不同按键的声音（的频率）混合在一起，依靠算法区分不同按键有难度，在识别同时只有1到3个按键按下的场景下基本可以实现，随着同时按下的按键数量的增多，声音混合的情况更加复杂，检测准确度下降，难以满足精确识别各个按键的目的。

如中国实用新型专利公开号CN203338616U就公开了一种采用在按键附近安装传感器的方法采集按键信息进行智能钢琴教学的装置，该装置为长方形，与钢琴 键盘等长，钢琴键盘由白键和黑键共 88 个键组成 ；该装置上面装有 88 个距离传感器 ，位置正好在 88 个键上面；将教学装置放于钢琴键盘上方根部，基于钢琴键盘的特点，使用光电距离传感器以获得好的检测效果，光电距离传感器朝向钢琴键盘，光束照射在键上 ；该装置由外壳 、线路板、距离传感器 、信号采集芯片 、通讯接口组成；当弹钢琴键盘时，钢琴键会有上下移动，距离传感器会感知有位移的键，并把位移信息传递给信号采集芯片； 信号采集芯片汇集 88 个键上方的距离传感器传来的信号，并把这些信号传递给平板电脑。实践上该实用新型公开的方案主要是针对按下了什么按健，什么时候按下的两个信息进行采集，而没有涉及到对按下按健的力度进行检测，并且该方案提到用角度传感器、加速度传器和行程开关来实现对按键按下时的力度进行采集，而这几类传感器的成本都非常昂贵，大大增加设备成本，且属于比较精密的器件，容易损坏。

发明内容

本发明针对目前采集钢琴按键动作的装置的不足，提供一种结合传感器采集和音频分析的采集钢琴按键动作的方法及装置。

本发明的技术方案是：一种采集钢琴动作的方法，该方法在演奏钢琴时，对什么时候、用什么力度按下什么琴键进行采集，包括以下步骤：

步骤A、利用传感器采集按下的琴键以及按下该琴键的时段，同时采集音频信号；

步骤B、对采集到的音频信号进行频谱分析，根据什么时候什么琴键被按下的信息在频谱信息中获得所述的琴键按下的功率；

步骤C、记录按下的琴键、按下所述的琴键的时刻以及所述的琴键按下的功率。

本发明用统一的音频分析替换由传感器检测琴键按下的功率，从而避免要求传感器具备检测琴键按下的力度的能力。因为一个键盘需要数十个传感器，数量较多，所有减少对传感器的要求有较大的收益。