本發明涉及鋼琴彈奏教學領域，特別涉及一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置。

背景技術：

鋼琴是一種源自西洋古典音樂的鍵盤樂器。音域范圍廣，從a2(27.5hz)至c5(4186hz)，幾乎包括了樂音體系中的全部樂音。鋼琴普遍用于獨奏、重奏、伴奏等演出，作曲和排練音樂十分方便。演奏者通過按下鍵盤上的琴鍵，牽動鋼琴里面包著絨氈的小木槌，繼而敲擊鋼絲弦發出聲音。鋼琴因為它寬廣的音域，絕美的音色，被稱為樂器之王，與小提琴、古典吉他并稱為世界三大樂器。

鋼琴是由鍵盤、弦列、共鳴板、支撐結構、踏腳機械系統和琴殼等部件的近萬個零件組合而成，它的結構精密。鋼琴的發音體是琴弦，鋼琴是通過鍵盤的杠桿作用，將演奏者手指觸鍵的能量傳送給聯動杠桿，再由聯動杠桿在上升的同時，以推桿頂起小錘下方的凸輪，進而推動小錘借慣性沖力擊弦，琴弦在小錘的力的作用下振動而發音。

鋼琴是一種十二平均律制的樂器，其八度的音程(二倍頻程)按頻率等比例地分成十二等份，每一等份稱為一個半音，即小二度。一個大二度則是兩等份。半音是十二平均律組織中最小的音高距離。國際標準音規定，鋼琴的a1(小字一組的a音，對應鋼琴鍵是49a)的頻率是為440hz；又規定每相鄰半音的頻率比值為根據這一規定，就可以算出鋼琴上88個琴鍵音(52個白鍵，36個黑鍵)的標準頻率。

在目前的鋼琴教育及學習過程中，被最廣泛運用的傳統鋼琴(區別于電子琴、電鋼琴等)是一種純機械結構裝置，不能在演奏者彈奏的過程中采集音準的數據，來對演奏者的演奏進行對比和分析，無法實現標準化、精細化和智能數字化的教學。

技術實現要素：

針對現有技術中的問題，本發明提供一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置。

本發明提供了一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置，包括聲音采集模塊、音頻采集模塊、手形檢測模塊、顯示模塊、對比評價模塊、警示模塊、中央處理器以及無線通信模塊；

所述聲音采集模塊用于接收鋼琴的發音，同時把鋼琴發音轉變為音頻電子信號發送到所述音頻采集模塊中；

所述音頻采集模塊用于接收所述聲音采集模塊發送來的音頻電子信號，并將接收到的音頻電子信號轉換為高音數據發送給所述中央處理器；同時對接收到的音頻電子信號進行檢測和分析，獲得音樂基本信息的檢測數據，并將檢測數據發送給所述中央處理器；

所述手形檢測模塊用于檢測各手指的運動方向和運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度，并將檢測到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述中央處理器；

所述中央處理器用于實時接收所述音頻采集模塊所發送的高音數據和檢測數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的高音數據和檢測數據發送給所述對比評價模塊；

所述中央處理器還用于實時接收所述手形檢測模塊所發送的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述對比評價模塊；

所述對比評價模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據，對比評價模塊同時將所接收到的高音數據和檢測數據與設定的高音數據和檢測數據進行實時對比，若所接收到的高音數據和檢測數據值高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送音頻異常報警指令；

所述對比評價模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據，對比評價模塊同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據與設定數據對比，若所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送手形異常報警指令；

所述警示模塊包括第一報警器和第二報警器；所述第一報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的音頻異常報警指令并發出第一報警聲；所述第二報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的手形異常報警指令并發出第二報警聲；

所述無線通信模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據并發送給檢測中心；所述無線通信模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給檢測中心。

較佳地，所述中央處理器還通過電源模塊與電源開關連接。

較佳地，所述音頻采集模塊包括分別與所述中央處理器信號連接的數據處理模塊和運算模塊。

較佳地，所述手形檢測模塊包括分別與所述中央處理器信號連接的按壓力度傳感器和運動姿態傳感器。

較佳地，所述中央處理器還信號連接有輸出模塊。

較佳地，所述中央處理器還信號連接有顯示模塊；所述顯示模塊包括波形曲線顯示模塊、頻譜曲線顯示模塊以及實測頻率顯示模塊。

較佳地，所述無線通信模塊還信號連接有移動客戶端。

較佳地，所述中央處理器是msp430單片機或型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。

較佳地，所述無線通信模塊是3g無線通信模塊、4g無線通信模塊或wifi模塊。

本發明提供一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置，通過設置運動姿態傳感器，可以檢測出各手指的運動方向和運動速度數值、各手指彎曲的程度以及手指與手指之間分開或者并攏的狀態，通過數據處理裝置對傳感器進行數據采集與分析處理，不僅能識別彈奏鋼琴時的靜態手形，也可以識別動態手形，即對彈奏鋼琴時的多種手形進行準確識別；通過設置按壓力度傳感器，可以檢測出鋼琴彈奏時哪個琴鍵被按下以及按下的力度大小等級，進一步通過中央處理器對傳感器組件進行數據采集與分析處理，可以對鋼琴彈奏時的音準進行準確識別；若音準差距較大，可以通過警示模塊發出警報，進一步便于用戶對鋼琴的保養和調教。

附圖說明

圖1為本發明提供的一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置的電系統框圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發明的一個具體實施方式進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受具體實施方式的限制。

如圖1所示，本發明實施例提供了一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置，包括聲音采集模塊、音頻采集模塊、手形檢測模塊、顯示模塊、對比評價模塊、警示模塊、中央處理器以及無線通信模塊；

所述聲音采集模塊用于接收鋼琴的發音，同時把鋼琴發音轉變為音頻電子信號發送到所述音頻采集模塊中；

所述音頻采集模塊用于接收所述聲音采集模塊發送來的音頻電子信號，并將接收到的音頻電子信號轉換為高音數據發送給所述中央處理器；同時對接收到的音頻電子信號進行檢測和分析，獲得音樂基本信息的檢測數據，并將檢測數據發送給所述中央處理器；

所述手形檢測模塊用于檢測各手指的運動方向和運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度，并將檢測到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述中央處理器；

所述中央處理器用于實時接收所述音頻采集模塊所發送的高音數據和檢測數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的高音數據和檢測數據發送給所述對比評價模塊；

所述中央處理器還用于實時接收所述手形檢測模塊所發送的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述對比評價模塊；

所述對比評價模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據，對比評價模塊同時將所接收到的高音數據和檢測數據與設定的高音數據和檢測數據進行實時對比，若所接收到的高音數據和檢測數據值高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送音頻異常報警指令；

所述對比評價模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據，對比評價模塊同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據與設定數據對比，若所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送手形異常報警指令；

所述警示模塊包括第一報警器和第二報警器；所述第一報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的音頻異常報警指令并發出第一報警聲；所述第二報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的手形異常報警指令并發出第二報警聲；

所述無線通信模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據并發送給檢測中心；所述無線通信模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給檢測中心。

進一步地，所述中央處理器還通過電源模塊與電源開關連接。

進一步地，所述音頻采集模塊包括分別與所述中央處理器信號連接的數據處理模塊和運算模塊。

進一步地，所述手形檢測模塊包括分別與所述中央處理器信號連接的按壓力度傳感器和運動姿態傳感器。

進一步地，所述中央處理器還信號連接有輸出模塊。

進一步地，所述中央處理器還信號連接有顯示模塊；所述顯示模塊包括波形曲線顯示模塊、頻譜曲線顯示模塊以及實測頻率顯示模塊。

進一步地，所述無線通信模塊還信號連接有移動客戶端。

進一步地，所述中央處理器是msp430單片機或型號為omroncp1e-n20dr-d的plc控制器。

進一步地，所述無線通信模塊是3g無線通信模塊、4g無線通信模塊或wifi模塊。

綜上所述，本發明實施例提供的一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置，包括聲音采集模塊、音頻采集模塊、手形檢測模塊、顯示模塊、對比評價模塊、警示模塊、中央處理器以及無線通信模塊；所述聲音采集模塊用于接收鋼琴的發音，同時把鋼琴發音轉變為音頻電子信號發送到所述音頻采集模塊中；所述音頻采集模塊用于接收所述聲音采集模塊發送來的音頻電子信號，并將接收到的音頻電子信號轉換為高音數據發送給所述中央處理器；同時對接收到的音頻電子信號進行檢測和分析，獲得音樂基本信息的檢測數據，并將檢測數據發送給所述中央處理器；所述手形檢測模塊用于檢測各手指的運動方向和運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度，并將檢測到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述中央處理器；所述中央處理器用于實時接收所述音頻采集模塊所發送的高音數據和檢測數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的高音數據和檢測數據發送給所述對比評價模塊；所述中央處理器還用于實時接收所述手形檢測模塊所發送的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給無線通信模塊，中央處理器同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據發送給所述對比評價模塊；所述對比評價模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據，對比評價模塊同時將所接收到的高音數據和檢測數據與設定的高音數據和檢測數據進行實時對比，若所接收到的高音數據和檢測數據值高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送音頻異常報警指令；所述對比評價模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據，對比評價模塊同時將所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據與設定數據對比，若所接收到的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據高于設定值，所述對比評價模塊向所述警示模塊發送手形異常報警指令；所述警示模塊包括第一報警器和第二報警器；所述第一報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的音頻異常報警指令并發出第一報警聲；所述第二報警器用于接收所述對比評價模塊發送來的手形異常報警指令并發出第二報警聲；所述無線通信模塊用于實時接收所述中央處理器發送來的高音數據和檢測數據并發送給檢測中心；所述無線通信模塊還用于實時接收所述中央處理器發送來的各手指的運動方向、運動速度數值、各手指彎曲的程度以及鋼琴彈奏時的按壓力度實時數據并發送給檢測中心。本發明提供一種鋼琴彈奏音準的檢測裝置，通過設置運動姿態傳感器，可以檢測出各手指的運動方向和運動速度數值、各手指彎曲的程度以及手指與手指之間分開或者并攏的狀態，通過數據處理裝置對傳感器進行數據采集與分析處理，不僅能識別彈奏鋼琴時的靜態手形，也可以識別動態手形，即對彈奏鋼琴時的多種手形進行準確識別；通過設置按壓力度傳感器，可以檢測出鋼琴彈奏時哪個琴鍵被按下以及按下的力度大小等級，進一步通過中央處理器對傳感器組件進行數據采集與分析處理，可以對鋼琴彈奏時的音準進行準確識別；若音準差距較大，可以通過警示模塊發出警報，進一步便于用戶對鋼琴的保養和調教。

以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但是，本發明實施例并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發明的保護范圍。