可视化激光竖琴及其控制方法

技术领域

本发明涉及电子琴技术领域，尤其涉及一种可视化激光竖琴及其控制方法。

背景技术

目前市面上有一些激光竖琴类产品（例如，申请号为CN2007101201385的发明专利，又例如申请号为CN 201810567092.X的发明专利），采用激光传感器直接发射激光，通过空气直接打到光敏电阻上，进而控制电路进行发声与否，其原理如图1所示，实现的原理是：激光头常亮，从琴弦的一侧照射到另一侧，另一侧有一个光敏电阻，在光照和不照之间，电路会采集到高低电平或者电压变化，进而控制音频发声电路，使得喇叭或者蜂鸣器发出悦耳的声音。

该方案的激光发射和接收时，通过空无一物的空间，当操作者的手指头挡住激光时，琴弦会发出声音，当放开遮挡时，琴弦会停止发声，一般会有多根琴弦，比如15根，30根，取决于产品设计者的定义。

操作者确实可以遮挡某一根琴弦，但激光发射通过的是空无一物的空间，光路不可见，操作者并不知道该把手指头放在哪个位置，才能触发我所期待的音阶，这就带来了操作的不便，甚至会很容易误操作，只有当手指头放在那里之后，才能知道位置是否准确，但此时声音已经发出来了，修改位置已然来不及。

因此，这类激光竖琴的演奏，需要附加条件，比如，可以在一个充满烟雾的房间内进行演奏，此时光路是可见的，操作者可以精准定位并拨弄琴弦，就像在弹奏一把拥有物理琴弦的竖琴一样。

首先，这种激光竖琴，在操作的时候，操作者无法方便的感知当前触碰的琴弦所在位置，只能凭感觉大致操作。

其次，即便可以通过某些方式弥补，比如在房间内充满某些气体，使得光路可视化，但这样就局限了演奏场所，无法在户外进行，限制了产品的使用范围。

另外，在观众的视角来看，用到极光竖琴的演奏会除了音乐性，还有观赏性，两者同样重要，而这种竖琴就缺失了这种演奏的观赏性。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种可视化激光竖琴及其控制方法，以实现激光琴弦的可视化，并提升演奏的观赏性。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种可视化激光竖琴，包括相对设置的激光头与光敏传感器，所述激光竖琴还包括对应设于激光头与光敏传感器之间透光管，透光管内装有用于与激光产生丁达尔现象的粒子溶液。

进一步地，所述透光管由间隔预设距离的上透光管和下透光管组成。

进一步地，激光头设于上透光管的上方，光敏传感器设于下透光管的下方，上透光管和下透光管之间为按键区。

进一步地，所述激光头、光敏传感器及透光管有多组。

进一步地，所述激光竖琴还包括控制电路和发声电路，控制电路与光敏传感器和发声电路电连接，控制电路通过检测光敏传感器的信号变化来控制发声电路发出对应的琴声。

进一步地，所述光敏传感器为光敏电阻。

进一步地，所述透光管采用透明亚克力材料制成。

相应地，本发明实施例还提供了一种可视化激光竖琴的控制方法，应用于上述的可视化激光竖琴中，包括：

演奏步骤：通过光敏传感器检测激光头发射的激光是否被遮挡，若是，则控制发出对应的琴声。

进一步地，所述演奏步骤之后还包括：

练习步骤：根据预设的乐谱控制对应的激光头按顺序发射激光，再通过光敏传感器检测激光头发射的激光是否被遮挡，若是，则控制发出对应的琴声。

本发明的有益效果为：本发明可以使操作者轻易看到光路，进而把手指头放到需要弹奏的琴弦对应位置，准确进行弹奏，不会出现瞎摸乱碰的误操作；

其次，本发明对演奏环境没有太多依赖，不需要在充满烟雾的房间内进行演奏，可以直接在实际的演唱会，甚至户外进行演奏；

另外，本发明使观众在观看演奏会的时候，可以清楚的看到演奏者操作的每一根琴弦的下半部分出现和消失，演奏过程变得生动起来，结合音乐的效果，会营造一种奇妙的氛围，达到更好的观感效果。

附图说明

图1是现有的激光竖琴的原理图。

图2是本发明实施例的可视化激光竖琴的原理图。

图3是本发明实施例的控制电路的示意图。

图4是本发明实施例的可视化激光竖琴的结构图。

附图标号说明

透光管10，上透光管11，下透光管12，按键区13，激光头20，光敏传感器30。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中若有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中若涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

请参照图2～图4，本发明实施例的可视化激光竖琴包括透光管、激光头与光敏传感器。

激光头与光敏传感器相对设置，透光管对应设于激光头与光敏传感器之间，位于激光头发射的激光的光路上。透光管内装有用于与激光头发出的激光波长对应匹配的，能够产生丁达尔现象(Tyndall effect，也叫丁达尔效应)的粒子溶液。激光在空气中传播时，只有照射到具体的物体并反光时，人眼才能看到激光的光斑，但并不能看到光线所经过的路径。透光管截面为圆形、方形等，两端透光，以及至少有一个面透光。优选为全部透光。

本发明在透光管中加入粒子溶液，再用对应波长的激光进行照射，即可产生稳定的可见光路，实现了光路可见。而通过本发明的可视化激光竖琴，能够随时看到光所经过的路径，并且能够随着演奏者的弹奏，进行光路的显示(不遮挡)和消隐(遮挡)。

作为一种实施方式，透光管采用透明材料制成，如玻璃、透明塑料等，优选采用透明亚克力材料制成。本发明利用透明亚克力材料制成的透光管，透光管中间注入对应浓度的粒子溶液，然后密封起来，即构成了制作光路可见的可视化激光竖琴的琴弦。

作为一种实施方式，透光管由间隔预设距离（优选为10cm）的上透光管和下透光管组成。激光头设于上透光管的上方，光敏传感器设于下透光管的下方，上透光管和下透光管之间为按键区。激光竖琴还包括控制电路（如图3所示）和发声电路，控制电路与光敏传感器和发声电路电连接，控制电路通过检测光敏传感器的信号变化来控制发声电路发出对应的琴声。控制电路和发声电路采用现有的结构即可实现。优选地，光敏传感器为光敏电阻。

本发明的工作原理为：两根分别密封的上透光管和下透光管组成一组琴弦，上透光管和下透光管中间留一个10cm左右的空隙，用于单音或者滑音的演奏，当光线从顶端射入时，如果上透光管和下透光管中间没有手指头去遮挡，激光就会穿透上透光管和下透光管，直接照射到底部的光敏电阻，此时光敏电阻的阻值为R1。如果中间有遮挡，则激光只会穿透上面的上透光管，底下的下透光管处于和环境光接近的亮度，此时底部的光敏电阻接收到的光强比较低，光敏电阻的阻值为R2。

具体实施时，通过调节图3中可调电阻的阻值Rv，使得不遮挡时，5V电压经过R1和Rv分压之后，单片机采集到的是高电平，另外，用手遮挡时，5V电压经过R2和Rv分压之后，单片机采集到的时低电平。这样，单片机就可以在不遮挡时，控制图3继电器断开，而遮挡时，控制图3继电器吸合，进而达到用手遮挡光线来控制后级发声的目的，同时琴弦(光路)可视化，实现设计目标。

上述的一组激光头、光敏传感器及透光管对应一个音阶，根据所需音阶的个数，需要重复构建多组激光头、光敏传感器及透光管。例如，如果需要15根琴弦，则需要15个上透光管和15个下透光管共30根，采用上下对齐、中间留出空隙进行操作的方式排列，同样，电路也需要设计15组的信号采集，以及输出控制，可以采用ADC检测，或者矩阵扫描检测、独立检测的方法实现，取决于具体的主控芯片，这部分为现有方案。

本发明实施例的可视化激光竖琴的控制方法包括演奏步骤和练习步骤。演奏步骤：通过光敏传感器检测激光头发射的激光是否被遮挡，若是，则控制发出对应的琴声。本发明的演奏步骤对应可视化激光竖琴的演奏模式。

练习步骤：根据预设的乐谱控制对应的激光头按顺序发射激光，再通过光敏传感器检测激光头发射的激光是否被遮挡，若是，则控制发出对应的琴声。即本发明可根据预设的乐谱来控制对应的激光头按顺序发射激光，从而通过可见光路的提升，提示演奏者当前需要按哪个音对应的按键区，可以快速提升新手练习弹琴。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。