[发明专利]全控音电子钢琴

说明书

本发明涉及一种全控音电子钢琴，是对全音电子钢琴控音功能的进一步完善。

在本发明之前，全音电子钢琴于86年12月20日申请了专利，申请号86210454，这项专利提出了电子钢琴的全新电路逻辑体制和全新的键盘控制系统，使该琴在弹奏中具有了类似钢琴的手感，即琴键的重力感和初步的重弹重响、轻弹轻响的控音感。但是，由于用分立元件对控音的实现不可能过细，所以控音效果不够理想，对于电子钢琴除音色上应更逼近钢琴外，更重要的是琴键的手感力度和轻重音控音功能的实现。目前，日本CASIO《CPS-2000》型（76键）及国内多数厂家生产的“电子钢琴”严格地说都不能称为电子钢琴。因为它们既无机械钢琴的手感，又无轻重控音功能。

本发明的目的，是从国内集成电路技术的实际和电子钢琴的发展现状出发，提出一种线路简单、集成化和数字化程度高的随机键盘控制系统，实现弹奏中琴键的重力感和控音感都同机械钢琴一致，即随弹奏力度大小变化完全同步的轻重音效果、短弹短响、长弹长响，在脚踏余音控制下则短弹长响的名符其实的全控音电子钢琴。

本发明的技术方案是：图1给出了整机电路系统的逻辑框图。主振荡器的信号，经过全数字音律产生系统处理后，获得全琴88键音阶所有的基频信号。这些信号在音色控制系统的控制下，先进入数字音色频谱合成系统，进行特定音色的频谱合成，从而获得各音阶的特定波形，然后，88键音阶各自对应的特定波形送至随机键盘电路系统中88键对应的随机键盘电路。每一随机键盘电路包括信号调制器、包络形成器、包络信号修正产生器、音形选择器、音头控制器、琴键控制器、模糊量检测器、声强检测器、声强存储器、声强控制器、整机信号发生器等组成。在键盘控制系统的控制下，被弹奏键下的双向簧片开关的动簧C，将由定簧A点移向定簧B点，如图2，其对应的各随机键盘电路，将对被弹奏的音阶信号进行音形、音头、音尾、轻重音等处理。然后，将处理后的信号送至音色滤波系统，对信号进行最后的润色，再送至音响系统，从而产生乐音声响，完成整机工作的全过程。

全琴88键各自对应一套随机键盘电路，88套随机键盘电路结构形式完全相同它们组成随机键盘电路系统。图2给出了一套随机键盘电路的逻辑框图。其工作原理是：经过数字音色频谱合成系统处理后的音阶信号，持续的由G点加入，当弹奏琴键时，琴键向下移动将推动其下面的双向簧片的动簧C由定簧A移向另一定簧B，这一移动过程中，将有一段△T时间为C簧处于同A、B簧均不接触的中间状态。此时，如果是重弹，C簧将快速的由A簧移向B簧，其△T就小，如果是轻弹，C簧将较慢的由A簧移向B簧，其△T就大。因此，这个过程的△T时间科学地反映了重弹、轻弹的程度。这一△T量由琴键控制器收集处理，其随△T的大小不同而输出多少不同的脉冲信号作为琴键控制信号。此信号送至模糊量检测器，完成模数转换，送出对应声强级的脉冲信号，经声强检测器依据脉冲信号的多少，确定相应的声强级。再经声强存储器、声强控制器（声强控制器：是由一组模拟门和不同衰减大小的电阻组成的模拟门衰减器）实现对输入音阶的声强控制（即轻重音控制）。图2中声强控制器输出是送至图1中的音色滤波器输入端。

图2中整机控制信号产生器送出一控制信号去控制整机各有关部分工作，另送至余音控制器产生余音效果。弹奏琴键使C簧由A移至B簧，除上述控制声强大小外，将通过控制音头控制器、包络形成器、包络修正器、音形选择器形成所需钢琴或风琴音形，再经信号调制器去控制由G点送来的音阶信号，从而获得完整、逼真的钢琴或风琴音形。

上述方式实现了钢琴的控音功能，全控音电子钢琴的琴键，采用扛杆式结构，在每一琴键的尾端设置一重物，据国家轻工部机械钢琴琴键静阻力标准，全琴由低音到高音按由重到轻的方式设置重量大小不一的重物，使得在演奏时获得同机械钢琴一样的重力感（即手感）。

下面结合附图3进一步描述随机键盘电路系统的工作原理的实施例。

图3给出了随机键盘电路的详细逻辑框图和电原理图。

（1）琴键控制器由琴键系统上的簧片开关动簧C、定簧A、B和R-S触发器等组成。当C由A至B的过程中将使与门y₃打开。C到达B时，R-S翻转关闭y₃，这样以C由A至B过程的△T为输入量得到了反应琴键轻重弹的模拟量由琴键控制器输出送至模糊量检测器。R-S翻转时还通过反相器F₅输出整机控制信号，同时，通过y₁控制音头控制器。