1.本发明涉及输入设备，特别涉及一种人机传感输入设备、组件及系统。


背景技术：

2.不同于一般传统的乐器，电声乐器采用电子科技服务于音乐的新兴乐器，从电声乐器发展的顺序而言，可大致区分为以下几个世代。
3.第一代电声乐器，仅在原传统乐器的基础上加上扩音器，如在演唱会上将麦克风架在传统吉他中，再将采集的电讯号放大后，于会场的扩音设备上播放。
4.第二代电声乐器，由拾音器采集改良乐器的微弱输出声音信号后传输给效果器，经处理后输出电信号，再通过功率放大器播放。第二代电声乐器的实例可为例如电声吉他、电声二胡等。
5.第三代电声乐器，则完全电子化、信息化。由多种传感器采集用户演奏的特征行为，并经由处理器转换为乐音合成基础所需的参数(如音高、音长、音量、音色等)，再将此参数通过乐音合成处理器进而调变影响功率放大器播放的输出电信号。第三代电声乐器的实例可为例如电子琴、电子鼓、电子吹管等。
6.电子吹管输入的方式上大都以口吹型为主，较少看到口吸型，口琴类与横笛类更是少见且管类乐器使用的输入传感器大都以气流流量传感器为主。另外，无力度电子琴为避免琴键开关的接脚数目过多而采用二维矩阵扫描开关的方式来减少扁平电缆的数目。有力度电子琴除了在无力度电子琴的基础上再加上两点(或三点)感应组件来侦测琴键的动作速度(或加速度)再转换成力度大小。然而，以往为了将无力度口吹型、口吸型、口琴类、横笛乐器等的声色更改为使用的输入传感器需一次使用多个且价格昂贵，需极高的成本才可达到良好的传感灵敏度。


技术实现要素：

7.发明所欲解决的课题：
8.在第三代管类乐器常见到直箫类，其输入的方式上大都以口吹型为主，较少看到口吸型，口琴类与横笛类更是少见。目前，管类乐器使用的输入传感器大都以气流流量传感器为主。
9.第三代弦类乐器大部分都将琴弦的振动讯号通过压力传感器采集，并转换成数字信号。本发明提出串联振动传感器与压力传感器的方式来实现，使之成为一有力度型弦类人机传感输入设备。或使用振动传感器，使之成为一无力度型弦类人机传感输入设备。
10.第三代鼓类乐器发声的原理为内置触发器被打击后由压力传感器生成电气信号。本发明提出串联振动传感器与压力传感器的方式来实现，使之成为一有力度型鼓类人机传感输入设备。或使用振动传感器，使之成为一无力度型鼓类人机传感输入设备。
11.在第三代键盘类乐器的发展过程中，无力度电子琴为避免琴键开关的接脚数目过多而采用二维矩阵扫描开关的方式来减少扁平电缆的数目。有力度电子琴除了在无力度电
子琴的基础上再加上两点(或三点)感应组件来侦测琴键的动作速度(或加速度)再转换成力度大小。本发明提出利用解多工器、切换开关、传感器组的方式来实现有力度型键盘类人机传感输入设备。
12.然而，以往为了将无力度电子琴的声色更改为使用的输入传感器需一次使用多个且价格昂贵，需极高的成本才可达到良好的传感灵敏度。本发明提出利用蜂鸣器内置在特殊设计的气流管路的方式来实现，可适用于包括直箫类、口琴类、横笛类的管类乐器。通过本发明，只要使用价格低廉的蜂鸣器等，即可达到良好的传感灵敏度。
13.键盘类乐器中，相对于无力度电子琴，通过有力度电子琴能够表现更多元更完美的演奏，本发明提出利用解多工器、切换开关、传感器组的方式，能够一方面减少设置多个昂贵传感器的成本，一方面可轻易实现有力度型键盘类的演奏乐音。
14.解决课题的手段：
15.本发明提供一种人机传感输入设备、组件及系统，其可通过传感器与电子乐器结合，进而转换出乐音讯号。
16.本发明提出一种人机传感输入设备，包括：一传感器，一外壳，包覆所述传感器，所述外壳的底部设有一基板，所述基板用以将所述传感器封装定位，所述外壳于对应该传感器的上方具有一开口，使所述传感器得以侦测一输入讯号，转换为输出讯号后输出；一处理模块，和所述传感器电连接以从所述传感器接收所述输出讯号，并将所述输出讯号转换为一乐音频号。
17.本发明的有益效果：
18.综上所述，本发明的人机传感输入设备，通过传感器感测气流或压力等而输出一输出讯号，再由处理模块接收输出讯号，即可转换乐音频号。
19.本发明的其他实施例以及优点可从以下与用以例示本发明原理范例的随附图式相结合的详细说明而更显明白。此外，为了不对本发明造成不必要的混淆，在本说明书中将不再赘述为人所熟知的组件与原理。
附图说明
20.图1表示本发明的人机传感输入设备的示意图；
21.图2表示本发明的实施例1的管乐器人机传感输入组件的示意图；
22.图3表示本发明的实施例2的管乐器人机传感输入组件的示意图；
23.图4表示本发明的实施例3的管乐器人机传感输入系统的示意图；
24.图5表示本发明的实施例5的管乐器人机传感输入系统的示意图；
25.图6表示本发明的实施例6的管乐器人机传感输入系统的示意图；
26.图7表示本发明的实施例7的弦类人机传感输入系统的示意图；
27.图8表示本发明的实施例8的弦类人机传感输入系统的示意图；
28.图9-1表示人机传感输入设备的传感器为压力传感器及振动传感器时的示意图，图9-2表示人机传感输入设备的传感器为振动传感器时的示意图；
29.图10表示本发明的实施例10的键盘类人机传感输入系统的示意图，图10a表示1个琴键下埋设人机传感输入设备及切换开关的示意图；
30.图11表示本发明的人机传感输入设备的处理模块的路径图。
31.附图标记说明：
32.1-人机传感输入设备；11-传感器；12-外壳；121-基板；122-开口；13-处理模块；14-接脚；2-管乐器人机传感输入组件；21-气体振荡腔室；211-第一气腔；212-第二气腔；213-挡板；2131(a)-导孔；22-第一导管；23-第二导管；3-管乐器人机传感输入组件；31-气体振荡腔室；311-第一气腔；3111-第一气腔导口；312-第二气腔；3121-第二气腔导口；313-挡板；3131(a)-导孔；32-第一导管；33-第二导管；5-管乐器人机传感输入系统；6-管乐器人机传感输入系统；7-管乐器人机传感输入系统；71-吹吸气腔；711-吹吸气腔上导孔；712-第一吹吸气腔下导孔；713-第二吹吸气腔下导孔；714-止回阀；72-吹吸导管；8-管乐器人机传感输入系统；81-中空管柱；811(a)、811(b)-柱孔；9-弦类人机传感输入系统；91-琴弦；92-封装盒；93-粗糙表面层；100-弦类人机传感输入系统；1001-琴弦；1002-封装盒；1003-粗糙表面层；200-鼓类人机传感输入系统；2001-鼓面；20011-弹性材料；2002-鼓框；2003-鼓棒朝；2004-振动传感器；20041-接脚；20051-接脚；2005-压力传感器；2006-开关行为；2007-电阻阻值；3000-琴键；3002-解多工器；3003-切换开关；3004-扫描线；3005-开关。
具体实施方式
33.图1表示本发明的人机传感输入设备1的示意图。请参考图1，人机传感输入设备1包括：传感器11、外壳12、处理模块13。该人机传感输入设备1以该外壳12包覆该传感器11，该外壳12的底部设有一基板121，该基板121用以将该传感器11封装定位，该外壳12于对应该传感器11的上方具有一开口122，使该传感器11得以侦测一输入讯号，转换为输出讯号后输出；处理模块13和该传感器11电连接，从该传感器11接收该输出讯号，并将该输出讯号转换为一乐音频号。
34.本发明的传感器11可为压电式蜂鸣器，但不限于此。
35.本发明的传感器11可包含振动传感器及压力传感器，该振动传感器为弹簧振动开关传感器，该压力传感器为薄膜压力传感器，但不限于此。
36.本发明的传感器11可单独为振动传感器，且该振动传感器为弹簧振动开关传感器，但不限于此。
37.本发明的传感器11在接受到气体流动、压力等输入讯号后，会将该输入讯号进行转换成为输出讯号，再输出至处理模块13。
38.本发明的实施例中，本发明的人机传感输入设备1可包含电源(图式省略)，电源可例如为电池或外接电源，但不限于此。
39.图2表示本发明的实施例1的管乐器人机传感输入组件的示意图。请同时参考图1及图2，该管乐器人机传感输入组件2包括：气体振荡腔室21、人机传感输入设备1、第一导管22、第二导管23。该气体振荡腔室21包含：第一气腔211、第二气腔212、挡板213。
40.气体振荡腔室21中设置挡板213，通过挡板213将气体振荡腔室21分隔出第一气腔211及第二气腔212，且该挡板213具有至少一个导孔2131，使该第一气腔211及第二气腔212流体连通。人机传感输入设备1设于挡板。
41.该第一气腔211的上侧具有第一气腔导口2111，该第二气腔212的下侧具有一第二气腔导口2121。该第一导管22穿过该第一气腔导口2111而使得该第一导管22的一部分在该第一气腔211内部；该第二导管23穿过该第二气腔导口2121而使得该第二导管23的一部分
在该第二气腔212内部。
42.具体而言，该第一导管22为该气体振荡腔室211唯一的入气孔，该第二导管23为该气体振荡腔室211唯一的出气孔。当使用者用口向该第一导管22露出于气体振荡腔室21外部的部分吹气形成一气流，气流从第一导管22流向第一气腔211并流向设置在挡板上的人机传感输入设备1，传感器11通过外壳12的开口122感测到气流的流动(以虚线箭头例示)，接受到输入讯号。气流会通过挡板213的导孔2131而流向第二气腔212，之后，气流从第二导管23流出。
43.实施例1的管乐器人机传感输入组件2可运用在口吹型直箫类乐器，但不限于此。
44.图3表示本发明的实施例2的管乐器人机传感输入组件的示意图。请同时参考图1及图3，该管乐器人机传感输入组件3包括：气体振荡腔室31、人机传感输入设备1、第一导管32、第二导管33。该气体振荡腔室31包含：第一气腔311、第二气腔312、挡板313。
45.气体振荡腔室31中设置挡板313，通过挡板313将气体振荡腔室31分隔出第一气腔311及第二气腔312，且该挡板313具有至少一个导孔3131等，使该第一气腔311及第二气腔312流体连通。人机传感输入设备1设于挡板。
46.该第一气腔311的上侧具有第一气腔导口3111，该第二气腔312的下侧具有一第二气腔导口3121。该第一导管32穿过该第一气腔导口3111而使得该第一导管32的一部分在该第一气腔311内部；该第二导管33穿过该第二气腔导口3121而使得该第二导管33的一部分在该第二气腔内部312。
47.具体而言，该第一导管32为该气体振荡腔室311唯一的出气孔，该第二导管33为该气体振荡腔室311唯一的入气孔。当用口从该第一导管32露出于气体振荡腔室31外部的部分吸气，会形成一气流，气流从第二导管33流向第二气腔312中，从而让气流流向设置在挡板上的人机传感输入设备1，传感器11通过外壳12的开口122感测到气流的流动(以虚线箭头例示)，接受到输入讯号。气流会通过挡板313的导孔3131等而流向第一气腔311，之后，从第一导管32流出。
48.实施例2的管乐器人机传感输入组件2可运用在口吸型直箫类乐器，但不限于此。
49.图4表示本发明的实施例3的管乐器人机传感输入系统的示意图。请参考图4，该管乐器人机传感输入系统5包括：管乐器人机传感输入组件2(下列亦称为第一人机传感输入组件)及管乐器人机传感输入组件3(下列亦称为第二人机传感输入组件)。如前述，该第一人机传感输入组件包括气体振荡腔室21、人机传感输入设备1、第一导管22、第二导管23，该第二人机传感输入组件包括气体振荡腔室31、人机传感输入设备1、第一导管32、第二导管33。
50.第一人机传感输入组件的第一导管22与第二人机传感输入组件的第二导管33连接，且第一人机传感输入组件的第二导管23与第二人机传感输入组件的第一导管32连接而串联而得到管乐器人机传感输入系统5。
51.具体而言，当该第二导管23为该管乐器人机传感输入系统5唯一的入气孔，该第一导管32为该管乐器人机传感输入系统5唯一的出气孔时，用口从该第二导管23吐气，会形成一气流，气流从第一人机传感输入组件通过第一导管22流向第二导管33再流入第二人机传感输入组件中，气流会流向设置在挡板上的人机传感输入设备1，传感器11通过外壳12的开口122感测到气流的流动(以虚线箭头例示)，接受到输入讯号并转换为输出讯号，由处理模
块接收该输出讯号再转换为乐音。之后，气流从第一导管32流出。
52.此外，当该第二导管33为该管乐器人机传感输入系统5唯一的入气孔，该第一导管23为该管乐器人机传感输入系统5唯一的出气孔。当用口从该第二导管23吸气，会形成一气流，气流从第二人机传感输入组件的第二导管33流入第二人机传感输入组件中再通过第一导管22流入第一人机传感输入组件，之后，气流会流向设置在挡板上的人机传感输入设备1，传感器11通过外壳12的开口122感测到气流的流动(以虚线箭头例示)，接受到输入讯号。之后，气流从第一导管23流出。
53.实施例3的管乐器人机传感输入系统5可运用在口琴类乐器，但不限于此。
54.图5表示本发明的实施例5的管乐器人机传感输入系统的示意图。请参考图5，该管乐器人机传感输入系统7包括：吹吸气腔71、吹吸导管72、管乐器人机传感输入组件2(下列亦称为第一人机传感输入组件)、管乐器人机传感输入组件3(下列亦称为第二人机传感输入组件)。如前述，该第一人机传感输入组件包括气体振荡腔室21、人机传感输入设备1、第一导管22、第二导管23，该第二人机传感输入组件包括气体振荡腔室31、人机传感输入设备1、第一导管32、第二导管33。
55.该吹吸气腔71上方有吹吸气腔上导孔711，下方有第一吹吸气腔下导孔712及第二吹吸气腔下导孔713。
56.吹吸导管72穿过该吹吸气腔上导孔711而使得该吹吸导管72的一部分在该吹吸气腔71外部，一部分在该吹吸气腔71内部。
57.第一人机传感输入组件的第一导管22穿过该第一吹吸气腔下导孔712使得与该吹吸气腔71连接；第二人机传感输入组件的第二导管33穿过该第二吹吸气腔下导孔713使得与该吹吸气腔连接。
58.在第一人机传感输入组件的第一导管22穿过该第一吹吸气腔下导孔712的处可选地具有止回阀714。
59.实施例5的管乐器人机传感输入系统7可运用在口琴类乐器，但不限于此。
60.图6表示本发明的实施例6的管乐器人机传感输入系统的示意图。请参考图6，该管乐器人机传感输入系统8包括：人机传感输入设备1、中空管柱81。
61.该中空管柱81，其顶部和底部各设有一柱孔811(a)、811(b)，该人机传感输入设备1嵌入该等柱孔811(a)、811(b)之中。其中，该中空管柱81以及该人机传感输入设备1系配置成连接至一管乐器的吹气孔。
62.实施例6的管乐器人机传感输入系统8可运用在横笛类乐器，将该管乐器人机传感输入系统8嵌在横笛的吹气孔或设置在靠近该吹气孔的位置时，传感器11可直接感测气体流动，但不限于此。
63.图7表示本发明的实施例7的弦类人机传感输入系统的示意图。请参考图7，该弦类人机传感输入系统9包括：人机传感输入设备1、琴弦91、封装盒92、粗糙表面层93。
64.以人机传感输入设备1的传感器11露出于该封装盒92外的方式将该人机传感输入设备1设置在该封装盒92内，并使用粗糙表面层93被覆传感器11的表面，并将封装盒92设置于该琴弦91上，进而得到弦类人机传感输入系统9。
65.具体而言，利用手指94、击槌95或拉弓96拨动琴弦91，琴弦91的振动等讯号输入至传感器11，此施力将激发具有弹力的琴弦来回反复的振动，直到琴弦91能量耗尽才会停止。
当人机传感输入设备1的传感器11包括振动传感器及压力传感器，此时振动传感器的开关97行为与压力传感器的电阻阻值98在琴弦振动的期间也会相对应地产生变化。并且通过处理模块转换成乐音。
66.实施例7的管乐器人机传感输入系统9可运用在弦类乐器，但不限于此。
67.图8表示本发明的实施例8的弦类人机传感输入系统的示意图。请参考图8，该弦类人机传感输入系统100包括：人机传感输入设备1、琴弦1001、封装盒1002、粗糙表面层1003。
68.将该人机传感输入设备1设置在该封装盒1002内，并使用粗糙表面层1003被覆传感器11的表面，并将封装盒1002设置于该琴弦1001上，进而得到弦类人机传感输入系统100。
69.具体而言，利用手指1004、击槌1005或拉弓1006拨动琴弦1001，琴弦1001的振动等讯号输入至传感器11，此施力将激发具有弹力的琴弦来回反复的振动，直到琴弦1001能量耗尽才会停止。当人机传感输入设备1的传感器11为振动传感器，此时振动传感器的开关1007行为会相对应地产生变化。并且通过处理模块转换成乐音。
70.实施例8的管乐器人机传感输入系统100可运用在弦类乐器，但不限于此。
71.图9-1、图9-2表示本发明的实施例9的鼓类人机传感输入系统的示意图。请参考图9-1、图9-2，该鼓类人机传感输入系统200包括：人机传感输入设备1、鼓面2001。
72.该鼓面2001系以弹性材料20011固定于鼓框2002的内，通过对鼓面敲击，让该人机传感输入设备1接收鼓面的振动而转换为输出讯号，输出至处理模块而转换成一乐音讯号。
73.具体而言，利用鼓棒2003朝向鼓面2001做出击鼓的动作，此施力会激发具有弹力的鼓面2001来回反复的振动，直到能量耗尽才会停止。此时，当人机传感输入设备1的传感器11包含振动传感器2004及压力传感器2005，振动传感器2004的开关行为2006与压力传感器2005的电阻阻值2007在鼓面2001振动的期间也会相对应地产生变化。振动传感器2004及压力传感器2005分别在二端接脚20041、20051连接两条软性导线，通过该导线将人机传感输入设备1的传感器11的输出讯号输入至处理模块13。
74.此外，请参照图9-2，人机传感输入设备1的传感器11亦可仅为振动传感器2004，振动传感器2004的开关行为2006在鼓面2001振动的期间也会相对应地产生变化。在振动传感器2004的二端接脚20041连接两条软性导线，通过该导线将人机传感输入设备1的传感器11的输出讯号输入至处理模块13。
75.图10表示本发明的实施例10的键盘类人机传感输入系统的示意图。请参考图10，该键盘类人机传感输入系统包括：电子键盘乐器的电路、多个琴键3000、传感输入设备1、解多工器3002、切换开关3003。
76.以下，以61琴键的电子键盘乐器为例进行说明，但本发明琴键数量不限于此。
77.该电子键盘乐器的电路包括：中央处理器(cpu)、六条连接cpu和琴键的扫描线3004、开关3005。
78.也就是，键盘类人机传感输入系统包括：一个cpu、六条连接cpu和琴键的扫描线3004、六个开关3005、六十一个琴键、六十一个人机传感输入设备1、一个解多工器3002、六十一个切换开关3003。
79.该六十一个人机传感输入设备，每一个分别埋设在一个琴键下，该六十一个切换开关亦埋设在琴键下并与在该相同琴键下的人机传感输入设备电连接(请参照图10a)。
80.其中，六十一个琴键分为六组与该六条扫描线连接，第一至第十个琴键连接一条扫描线，第十一至第二十个琴键连接一条扫描线，第二十一至第三十个琴键连接一条扫描线，第三十一至第四十个琴键连接一条扫描线，第四十一至第五十个琴键连接一条扫描线，第五十一至第六十一个琴键连接一条扫描线。
81.当一个琴键被按下时，该按下动作的讯号会通过对应的该扫描线3004输入至cpu。
82.cpu通过解多工器决定开启哪一个切换开关3003，当切换开关3003被打开，对应的该人机传感输入设备1会感测该琴键按下的力道，合成一力道讯号。
83.该人机传感输入设备将该力道讯号传回cpu，cpu再将该力道讯号输入至处理模块，该力道讯号经处理模块转换为一力道乐音讯号。
84.图11示意性表示本发明的人机传感输入设备的处理模块的路径图。通过乐音合成系统合成出有力度的乐音。
85.虽然本发明已参考较佳实施例及图式详加说明，但熟习本项技艺者可了解在不离开本发明的精神与范围的情况下，可进行各种修改、变化以及等效替代，然而这些修改、变化以及等效替代仍落入本发明的申请专利范围内。