新型键盘电子乐器的研究与设计实现
发布时间：2020-05-10 09:43
【摘要】：计算机音乐在我们的生活中是随处可见的,当今很多音乐的制作便脱离了真正意义上的乐器演奏,转用计算机音乐代替了,它是借助电脑创造出来的音乐。键盘电子乐器经历了从传统键盘乐器到电子键盘乐器的成功转型,它无论从音色、音律及其性能各方面都会成为未来键盘乐器市场首选和主流的乐器。从国内外对该技术的研究来看,电子键盘乐器的研究与实现也将成为很多设计人员青睐的设计目标。 一般的键盘电子乐器常常采用钢琴键盘,每个8度的音域范围内有12个琴键,其中7个白键,5个黑键,每两个相邻琴键之间的音程为十二平均律的小二度,这种琴键可以使得电子琴能演奏任意调性的乐曲,但也有明显的缺点：演奏难度大,专业要求高。 设计中运用的新型键盘电子乐器是这样的：它取消了键盘上的黑键,即每个8度音内只有7个琴键,这样大大减少了琴键的数量。这个键盘上的主音“1”的位置是固定的,演奏者不需要变换指法,每个键上可以标记有简谱的音名。调性的选择是由一组互锁开关组成的,有C、D、#E、E、F、G、A、B等8个调性可供选择。整个系统电路是由主控芯片AT89C51、串行口接口模块、MIDI音源和键盘扫描矩阵模块组成的。在经过了硬件电路的设计、制作,软件的模拟编程后,基本实现了本次设计的目的：在新型键盘电子乐器上演奏音乐。 本设计根据计算机音乐的相关理论知识和相关MIDI技术,再加上独特的键盘设计、伟福仿真器设计的功能程序,实现了电子琴的固有功能,在电子琴领域做了初步的探索。从硬件和软件的角度来说,成果主要体现在以下3个方面： 1、以单片机AT89C51为主控芯片控制外围电路工作,用两片74LS148扩展了14个外部中断,进而实现了电子琴设计的个性化； 2、采用的MIDI键盘也是在经过了硬件加工修改后,取消了5个黑键,加上了一组互锁开关作为调性选择按键,这在电子琴的设计史上是没有前例的； 3、软件设计时,主程序简单、精悍。外部中断也较多,虽然麻烦,但是也使得整个系统更加符合人们的使用习惯。
【图文】：
青海师范大学硕士学位论文了。如果按照键盘卜最高音红l的频率制作七个振荡器，并将得到分别二分频，便可得到低八度的一组音阶信号;再次二分频，就的一组音阶信号。依此类推，最后，就能得到键盘上所有的音阶代电子琴琴[26】的工作原理如下所述:它是基于MIDI技术，由同一个键盘然后发送该音符的MIDI命令，然后经过声音合成器后发音。这通过振荡、分频、再发出声音在本质上不同的。盘131，意思是能输出midi信号的键盘，这种键盘自带了很多M。但是自己不带任何音色。可以外接硬件音源或者下载软件音源。其实物图如图2一l所示。图2一2一般的Mll)I键盘主要用于音乐制作，因为它简洁的功能，可以随意扩展，一方面金，相对于合成器很多不实用或者不够专业的功能来说，MID工键面很实惠，而且现在很多MIDI键盘自带了MIDI控制器，比如APro88，有了它，在MIDI控制的环节甚至比很多高档合成器还要乐器的存在，音乐人从此可以不需要那些昂贵的硬件合成器或电了，只需要用一个设备来对虚拟乐器进行触发或演奏即可，因此了.MIDI键盘本身并不能够发出声音，只是专门用来控制虚拟乐指令控制其它电子乐器来发出声音。而M工DI控制器则可以使演奏性化，如控制滤波器产生音色的明暗实时变化，或模拟一件吹奏变化。实际上，Ml川键盘控制器就是一个去掉了硬件音源部分的外，这类MlDJ输入设备还有以吉他，吹管，提琴等形式存在，是子乐器演奏家的首选设备。排键电子琴l‘学名为电子管风琴，因演奏方式与管风琴相似而得使其具有了多声部用不同音色同时演奏的可能，从而可以模仿庞果。听上去丰富熨杂的音乐，每一个音符却都是演奏者现场弹奏大的节奏编辑功能，可以自由编辑制作乐曲的打击乐部分。它的有触前感应，触后感应和水平触键感应等多种参数。这为表现乐间，同?
采样 (samPling)l5][6]:对声音的采样，就是按采样的频率间隔、不断地获取幅度的量值，使离散的声音波形转变为离散的数字量。如果采样频率足够高，恢复出的声音应与原始声音没有什么斧别。如图3一1所示。量化(quantization):将连续的信号幅度离散化。如果幅度的划分是等间隔的，称为线性量化，否则为非线性量化。如图3一2所示。声音的数字化实际上就是声音的采样和量化。dt‘ J...八封山U峙月.﨏了r、、内甘，J几声‘几J‘，占一:一/一!_____{___飞一…一/一!一{一)一{一通下J，，l，J自曰心{_一{一’{二“一}一‘{_”_’{_‘_一入 123456781.7刁..山 012345678图3一1声音数字化采样过程图3一2声音数字化量化过程 3.2.2MIDI简介Mlol[71[8](Musie栩 strumentDigitalInter几ee，电子乐器数字接口)是用于在各种电子乐器、音乐合成器 (MusicSynthesizers)之间以及乐器与计算机之间交换音乐信息的标准。是20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的自问世至今
【学位授予单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.1
本文编号：2657112
【图文】：
青海师范大学硕士学位论文了。如果按照键盘卜最高音红l的频率制作七个振荡器，并将得到分别二分频，便可得到低八度的一组音阶信号;再次二分频，就的一组音阶信号。依此类推，最后，就能得到键盘上所有的音阶代电子琴琴[26】的工作原理如下所述:它是基于MIDI技术，由同一个键盘然后发送该音符的MIDI命令，然后经过声音合成器后发音。这通过振荡、分频、再发出声音在本质上不同的。盘131，意思是能输出midi信号的键盘，这种键盘自带了很多M。但是自己不带任何音色。可以外接硬件音源或者下载软件音源。其实物图如图2一l所示。图2一2一般的Mll)I键盘主要用于音乐制作，因为它简洁的功能，可以随意扩展，一方面金，相对于合成器很多不实用或者不够专业的功能来说，MID工键面很实惠，而且现在很多MIDI键盘自带了MIDI控制器，比如APro88，有了它，在MIDI控制的环节甚至比很多高档合成器还要乐器的存在，音乐人从此可以不需要那些昂贵的硬件合成器或电了，只需要用一个设备来对虚拟乐器进行触发或演奏即可，因此了.MIDI键盘本身并不能够发出声音，只是专门用来控制虚拟乐指令控制其它电子乐器来发出声音。而M工DI控制器则可以使演奏性化，如控制滤波器产生音色的明暗实时变化，或模拟一件吹奏变化。实际上，Ml川键盘控制器就是一个去掉了硬件音源部分的外，这类MlDJ输入设备还有以吉他，吹管，提琴等形式存在，是子乐器演奏家的首选设备。排键电子琴l‘学名为电子管风琴，因演奏方式与管风琴相似而得使其具有了多声部用不同音色同时演奏的可能，从而可以模仿庞果。听上去丰富熨杂的音乐，每一个音符却都是演奏者现场弹奏大的节奏编辑功能，可以自由编辑制作乐曲的打击乐部分。它的有触前感应，触后感应和水平触键感应等多种参数。这为表现乐间，同?
采样 (samPling)l5][6]:对声音的采样，就是按采样的频率间隔、不断地获取幅度的量值，使离散的声音波形转变为离散的数字量。如果采样频率足够高，恢复出的声音应与原始声音没有什么斧别。如图3一1所示。量化(quantization):将连续的信号幅度离散化。如果幅度的划分是等间隔的，称为线性量化，否则为非线性量化。如图3一2所示。声音的数字化实际上就是声音的采样和量化。dt‘ J...八封山U峙月.﨏了r、、内甘，J几声‘几J‘，占一:一/一!_____{___飞一…一/一!一{一)一{一通下J，，l，J自曰心{_一{一’{二“一}一‘{_”_’{_‘_一入 123456781.7刁..山 012345678图3一1声音数字化采样过程图3一2声音数字化量化过程 3.2.2MIDI简介Mlol[71[8](Musie栩 strumentDigitalInter几ee，电子乐器数字接口)是用于在各种电子乐器、音乐合成器 (MusicSynthesizers)之间以及乐器与计算机之间交换音乐信息的标准。是20世纪80年代初为解决电声乐器之间的通信问题而提出的自问世至今
【学位授予单位】：青海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TP368.1
【参考文献】
相关期刊论文 前4条
1 Maxim;吴忠;;新型串行接口键盘扫描芯片简化电路设计[J];世界电子元器件;2006年05期
2 阳源,付梦印,张继伟;矩阵键盘向标准键盘转换功能的实现[J];微计算机信息;2002年08期
3 李家宝;郑晓红;王团部;;单片机外中断的扩展及其多优先级软件实现方法[J];现代电子技术;2006年17期
4 王孝,王彬,谭学治;一种新型4×4矩阵键盘电路[J];移动通信;2001年02期
相关硕士学位论文 前1条
1 赖春秋;电脑音乐的研究与应用[D];东北师范大学;2005年
本文编号：2657112
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