鋼琴自動演奏測試裝置及方法與流程

本發明涉及測試技術領域，具體而言，涉及一種鋼琴自動演奏測試裝置及方法。

背景技術：

鋼琴具有音域寬廣，音量變化幅度巨大的特點，是理想的多聲樂器。現有技術中，能夠進行自動演奏的鋼琴在進行設計或生產過程中，存在多種原因可能導致系統運行不穩定，進而導致鋼琴進行自動演奏時出錯的情況。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種鋼琴自動演奏測試裝置，通過設置音符信號獲取裝置、第一控制器、第二控制器、存儲器以及人機交互裝置可實現對鋼琴進行自動演奏準確性和可靠性的測試。

有鑒于此，本發明的另一目的在于提供一種鋼琴自動演奏測試方法，通過設置音符信號獲取裝置、第一控制器、第二控制器、存儲器以及人機交互裝置可實現對鋼琴進行自動演奏準確性和可靠性的測試。

本發明提供的一種鋼琴自動演奏測試裝置，應用于包括鋼琴自動演奏裝置和多個鋼琴按鍵的鋼琴，所述鋼琴自動演奏測試裝置包括：音符信號獲取裝置、第一控制器、第二控制器、存儲器以及人機交互裝置，所述第一控制器與所述音符信號獲取裝置連接，所述第二控制器與所述第一控制器、存儲器、人機交互裝置和鋼琴自動演奏裝置分別連接。

所述人機交互裝置接收輸入信號并發送至所述第二控制器，所述第二控制器根據所述輸入信號從所述存儲器中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息并發送至所述第一控制器，所述琴譜信息包括多個按順序排列的音符信息，所述第二控制器控制所述鋼琴自動演奏裝置根據所述多個按順序排列的音符信息使對應的鋼琴按鍵發出演奏音符。

在控制所述鋼琴自動演奏裝置進行琴譜自動演奏時，所述音符信號獲取裝置獲取所述演奏音符得到演奏信息并發送至所述第一控制器，所述第一控制器將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配，當匹配不一致時，將該演奏信息發送至所述人機交互裝置。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述音符信息包括音符頻率及音符時長，所述演奏信息包括演奏頻率和演奏時長，所述第一控制器將所述音符頻率和與該音符頻率對應的演奏頻率進行匹配，將音符時長和與該音符時長對應的演奏時長進行匹配，當所述音符頻率和該演奏頻率匹配不一致和/或所述音符時長與該演奏時長匹配不一致時，將演奏信息及演奏信息對應的音符信息發送至所述人機交互裝置，所述演奏信息包括鋼琴按鍵信息。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述音符信號獲取裝置包括話筒，所述話筒與所述第一控制器連接，所述話筒接收鋼琴自動演奏時的鋼琴按鍵的演奏音轉化為演奏信息并發送至所述第一控制器。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述音符信號獲取裝置還包括信號整形電路，所述話筒通過所述信號整形電路與所述第一控制器連接，所述話筒接收鋼琴自動演奏時的琴鍵演奏音并轉化為電信號后發送至所述信號整形電路，所述信號整形電路對所述電信號進行處理得到演奏信息并發送至所述第一控制器。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述人機交互裝置包括矩陣鍵盤和顯示器，所述矩陣鍵盤和顯示器分別與所述第二控制器連接。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述第一控制器為數字信號處理器，所述第二控制器為單片機，所述數字信號處理器與所述單片機連接。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述鋼琴自動演奏裝置包括驅動電路以及琴鍵控制裝置，所述第二控制器與所述驅動電路連接，所述驅動電路與所述琴鍵控制裝置連接，所述琴鍵控制裝置包括多個電磁器件以及多個磁片，所述驅動電路與各所述電磁器件連接，所述電磁器件與所述磁片一一對應，所述磁片設置于所述鋼琴按鍵靠近所述鋼琴的鍵盤架的一側，所述電磁器件設置于所述鋼琴的鍵盤架與所述鋼琴按鍵的對應位置處。

所述第二控制器根據所述琴譜信息通過所述驅動電路控制各所述電磁器件的通斷電，各所述電磁器件通電時，吸附所述鋼琴按鍵對應位置處的磁片，使設置該磁片的鋼琴按鍵發出演奏音符。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試裝置中，所述磁片為低碳鋼片，所述電磁器件為吸盤式電磁鐵，所述吸盤式電磁鐵的長度與所述低碳鋼片的長度相同。

本發明還一種鋼琴自動演奏測試方法，應用于上述的鋼琴自動演奏測試裝置，所述鋼琴自動測試演奏方法包括：

在鋼琴自動演奏測試裝置初始化完成后，人機交互裝置接收輸入信號并發送至第二控制器；

所述第二控制器根據所述輸入信號從存儲器中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息后發送至第一控制器，所述琴譜信息包括多個按順序排列的音符信息；

所述第二控制器控制鋼琴自動演奏裝置根據所述多個按順序排列的音符信息使對應的鋼琴按鍵發出演奏音符；

音符信號獲取裝置獲取所述演奏音符得到演奏信息并發送至所述第一控制器；

所述第一控制器將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配，當匹配不一致時，將該演奏信息發送至所述人機交互裝置。

可選的，在上述鋼琴自動演奏測試方法中，所述第一控制器將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配的步驟包括：

對所述演奏信息進行模數轉化并進行定時采樣得到采樣頻率；

對所述采樣頻率進行快速傅里葉變換得到初始頻率；

對所述初始頻率進行選帶傅里葉變換得到演奏頻率；

所述音符信息包括音符頻率和音符時長，所述演奏信息包括演奏時長，所述第一控制器將所述音符頻率和與該音符頻率對應的演奏頻率進行匹配，將音符時長和與該音符時長對應的演奏時長進行匹配。

本發明提供的一種鋼琴自動演奏測試裝置及方法，通過設置音符信號獲取裝置、第一控制器、第二控制器、存儲器以及人機交互裝置，第一控制器與音符信號獲取裝置連接，第二控制器與第一控制器、存儲器、人機交互裝置和鋼琴自動演奏裝置分別連接，可實現對鋼琴進行自動演奏準確性和可靠性的測試。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的部分實施例，因此不應被看作是對本發明保護范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏測試裝置的結構框圖。

圖2為本發明實施例提供的一種琴鍵控制裝置的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏測試裝置的另一結構框圖。

圖4為本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏測試方法的流程圖。

圖5為圖4中步驟S50的子步驟示意圖。

圖標：100-鋼琴自動演奏測試裝置；110-音符信號獲取裝置；112-話筒；114-整形電路；120-第一控制器；130-第二控制器；140-存儲器；150-人機交互裝置；200-鋼琴自動演奏裝置；220-驅動電路；240-琴鍵控制裝置；242-電磁器件；244-磁片；300-鋼琴按鍵；400-鍵盤架。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本發明實施例提供一種鋼琴自動演奏測試裝置100的結構框圖，所述鋼琴自動演奏測試裝置100包括：音符信號獲取裝置110、第一控制器120、第二控制器130、存儲器140以及人機交互裝置150，所述第一控制器120與所述音符信號獲取裝置110連接，所述第二控制器130與所述第一控制器120、存儲器140、人機交互裝置150和鋼琴自動演奏裝置200分別連接。

請結合圖2，所述人機交互裝置150接收輸入信號并發送至所述第二控制器130，所述第二控制器130根據所述輸入信號從所述存儲器140中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息并發送至所述第一控制器120，所述琴譜信息包括多個按順序排列的音符信息，所述第二控制器130控制所述鋼琴自動演奏裝置200根據所述多個按順序排列的音符信息使對應的鋼琴按鍵300發出演奏音符。

在控制所述鋼琴自動演奏裝置200進行琴譜自動演奏時，所述音符信號獲取裝置110獲取所述演奏音符得到演奏信息并發送至所述第一控制器120，所述第一控制器120將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配，當匹配不一致時，將該演奏信息發送至所述人機交互裝置150。

通過上述設置即可實現對鋼琴進行自動演奏準確性和可靠性的測試，并起到提示作用。

請結合圖3，所述人機交互裝置150接收到的輸入信息可以是用戶輸入的鋼琴曲名稱。所述人機交互裝置150可以是但不限于液晶觸摸屏或包括顯示器和按鍵鍵盤，只要能夠通過所述人機交互裝置150向所述第二控制器130輸入信息并能夠顯示信息即可。在本實施例，所述人機交互裝置150包括顯示器和按鍵鍵盤。可選的，所述按鍵鍵盤為矩陣鍵盤。

可選的，所述鋼琴自動演奏裝置200包括驅動電路220以及琴鍵控制裝置240，所述第二控制器130與所述驅動電路220連接，所述驅動電路220與所述琴鍵控制裝置240連接，所述琴鍵控制裝置240包括多個電磁器件242以及多個磁片244，所述驅動電路220與各所述電磁器件242連接，所述電磁器件242與所述磁片244一一對應，所述磁片244設置于所述鋼琴按鍵300靠近所述鋼琴的鍵盤架400的一側，所述電磁器件242設置于所述鋼琴的鍵盤架400與所述鋼琴按鍵300的對應位置處。

所述第二控制器130根據所述琴譜信息通過所述驅動電路220控制各所述電磁器件242的通斷電，各所述電磁器件242通電時，吸附所述鋼琴按鍵300對應位置處的磁片244，使設置該磁片244的鋼琴按鍵300發出演奏音符。

所述電磁器件242可以是電磁鐵，具體的，所述電磁鐵為吸盤式電磁鐵。通過所述驅動電路220向所述電磁鐵加載12V或24V的驅動電壓，所述電磁器件242在通電情況下產生吸力以吸附該電磁器件242對應的磁片244。所述磁片244可以是低碳鋼片，所述磁片244的長度與所述電磁器件242的長度可以是相同的也可以是不同的。在本實施例中所述磁片244的長度與所述電磁器件242的長度相同。

所述第一控制器120和第二控制器130為一種集成電路芯片，具有信號的處理能力。可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，CPU)、網絡處理器(Network Processor，NP)等。還可以是數字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實現或者執行本發明實施例中的公開的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器，也可以是任何常規的處理器等。在本實施例中，所述第一控制器120數字信號處理器，所述第二控制器130為單片機。

可選的，所述第一控制器120連接有外部擴展的數據存儲器和程序存儲器，用于存儲測試程序和測試過程中產生的數據。所述第二控制器130具有通信接口和多個輸入輸出接口，能夠與上位機實現通信并控制鋼琴自動演奏裝置200實現鋼琴自動演奏。

所述存儲器140可以是但不限于隨機存取存儲器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。在本實施例中，所述存儲器140用于存儲程序和多種琴譜信息。所述存儲器140為存儲卡，所述存儲卡與所述控制器可拆卸連接，具體的，所述控制器與卡槽連接，所述存儲卡可拆卸地設置于所述卡槽內。

其中所述音符信號獲取裝置110可以包括但不限于話筒或拾音器，只要能夠獲取鋼琴的演奏音符即可。在本實施例中，所述音符信號獲取裝置110包括話筒112，所述話筒112與所述第一控制器120連接，所述話筒112接收鋼琴自動演奏時的鋼琴按鍵300的演奏音轉化為演奏信息并發送至所述第一控制器120。

可選的，所述音符信號獲取裝置110還包括信號整形電路114，所述話筒112通過所述信號整形電路114與所述第一控制器120連接，所述話筒112接收鋼琴自動演奏時的琴鍵演奏音，并轉化為電信號后發送至所述信號整形電路114，所述信號整形電路114對所述電信號進行處理得到演奏信息并發送至所述第一控制器120。所述信號整形電路114用于對電信號進行初級放大、濾波、主放大和限幅并發送至第一控制器120。

可選的，所述音符信息包括音符頻率及音符時長，所述演奏信息包括演奏頻率和演奏時長，所述第一控制器120將所述音符頻率和與該音符頻率對應的演奏頻率進行匹配，將音符時長和與該音符時長對應的演奏時長進行匹配，當所述音符頻率和該演奏頻率匹配不一致和/或所述音符時長與該演奏時長匹配不一致時，將演奏信息及演奏信息對應的音符信息發送至所述人機交互裝置150，當匹配一致時，不做任何處理。所述演奏信息包括鋼琴按鍵信息。通過上述設置使得所述鋼琴自動演奏測試裝置100的測試效果更佳，進而保障鋼琴實現自動演奏的效果更佳。

在上述基礎上，本發明還提供一種鋼琴自動演奏測試方法，所述鋼琴自動演奏測試方法基于所述鋼琴自動演奏裝置200實現。所述鋼琴自動演奏方法包括：

步驟S10：人機交互裝置150接收輸入信號并發送至第二控制器130。

其中，上述步驟是在鋼琴自動演奏測試裝置100及鋼琴自動演奏裝置200初始化完成后進行的，所述輸入信號可以是鋼琴曲名稱。

步驟S20：所述第二控制器130根據所述輸入信號從存儲器140中獲取與該輸入信號對應的琴譜信息后發送至第一控制器120。

可選的，所述琴譜信息為五線譜信息，所述琴譜信息包括多個按順序排列的音符信息。

步驟S30：所述第二控制器130控制鋼琴自動演奏裝置200根據所述多個按順序排列的音符信息使對應的鋼琴按鍵300發出演奏音符。

步驟S40：音符信號獲取裝置110獲取所述演奏音符得到演奏信息并發送至所述第一控制器120。

所述音符信號獲取裝置110包括話筒112和整形電路114，所述話筒112用于獲取鋼琴的演奏聲音并通過整形電路114得到演奏信息。

步驟S50：所述第一控制器120將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配，當匹配不一致時，將該演奏信息發送至所述人機交互裝置150。

可選的，所述第一控制器120將音符信息和與該琴譜信息對應的演奏信息進行匹配的步驟包括：

子步驟S51：對所述演奏信息進行模數轉化并進行定時采樣得到采樣頻率。

其中，定時采樣的時間可以是任意的，根據實際情況進行選取即可。

子步驟S52：對所述采樣頻率進行快速傅里葉變換得到初始頻率。

子步驟S53：對所述初始頻率進行選帶傅里葉變換得到演奏頻率。

所述音符信息包括音符頻率和音符時長，所述演奏信息包括演奏時長。

子步驟S54：所述第一控制器120將所述音符頻率和與該音符頻率對應的演奏頻率進行匹配，將音符時長和與該音符時長對應的演奏時長進行匹配。

當所述音符頻率和該演奏頻率匹配不一致和/或所述音符時長與該演奏時長匹配不一致時，將演奏信息及演奏信息對應的音符信息發送至所述人機交互裝置150。可選的，所述演奏信息包括鋼琴按鍵300信息。

綜上，本發明實施例提供的一種鋼琴自動演奏測試裝置及方法，應用于包括鋼琴自動演奏裝置200和多個鋼琴按鍵300的鋼琴。鋼琴自動演奏測試裝置100通過設置音符信號獲取裝置110、第一控制器120、第二控制器130、存儲器140以及人機交互裝置150可實現對鋼琴進行自動演奏準確性和可靠性的測試。進一步的，將所述音符信號獲取裝置110設置為話筒112和信號整形電路114有效提高鋼琴自動演奏測試的準確性，從而保障鋼琴自動彈奏的準確性。

在本發明所提供的實施例中，應該理解到，所揭露的方法、裝置，也可以通過其它的方式實現。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據本發明的實施例的裝置、方法和處理器程序產品的可能實現的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個或多個用于實現規定的邏輯功能的可執行指令。也應當注意，在有些作為替換的實現方式中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發生。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個處理器可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該處理器軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺處理器設備(可以是個人處理器，服務器，或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”或者任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。