相关的申请
本申请要求2010年9月15日申请的、名称为“Non-contact Cymbal Pickup Using Multiple Microphones（使用多麦克风的非接触式铙钹拾音 器）”（瑞安（Ryan）等人）的美国临时专利申请第61/383,304号的权利， 该美国临时专利申请的内容在此通过引用的方式整体结合于本文。
技术领域
本公开总体上涉及放大的和/或电子打击乐器装置的领域，以及特别地 涉及放大的铙钹（cymbals）的领域。
背景技术
已知铙钹是以极其复杂的方式振动，产生宽频谱分布的等响度分量。 如实地把这些振动转换成用于放大、信号处理和记录的电信号存在一些挑 战。“靠近麦克”（其中麦克风被紧密接近将被放大的乐器地放置）对于比 如鼓或者吉他的其它乐器是有效的，但是由于它的尺寸、运动和在它的表 面上在不同位置处的宽泛地变化的频谱含量，这个方法对于铙钹来说不是 最佳的。接触式麦克风也适用于和广泛用于鼓和吉他；但是，接触式麦克 风对于铙钹应用是有问题的，因为与铙钹的任何接触或者附接改变或者抑 制了它的自然振动特性。因为这些原因，被最广泛地使用的麦克技术是定 位一个或多个麦克风远离铙钹几英尺（通常在铙钹上方并且向下指向铙 钹），因此捕获它的全部声场。这个方法在麦克风支撑杆的大体积和重量、 各个麦克风的成本、额外的构建努力和用于麦克风支撑精巧装置的成本、 和来自于其它附近的乐器的不期望的串音方面具有缺点。
当被演奏时，铙钹可以是非常高声的，这当在声音水平必须保持较低 的场所演奏时是不期望的。电子鼓提供了对声学鼓的低音量的替换，因为 它们的音量可以被控制并且可以使用头戴式耳机；但是，目前可用的电子 铙钹通常在演奏感觉方面具有严重的缺点，因为它们的演奏表面通常是比 如塑胶或者橡胶的弹性材料而不是传统的铙钹的金属表面，并且在表现的 细微差别上具有严重的缺点，因为它们充当用于有限种类的被存储了的样 本的电子触发器而不是使用它们的本身的自然振动。低音量金属铙钹已经 被研制出，其使用多个穿孔的铙钹表面以减小声音水平。但是，这些穿孔 的铙钹可以遭受与传统的非穿孔的或者实心的铙钹的声音显著不同的声 音。而传统的铙钹可以在根本没有麦克风或者放大的情况下发出合理的声 音，穿孔的铙钹要求特别的信号处理以实现可接受的声音质量。这使得简 单的、紧凑的、低成本的铙钹麦克风或者拾音器连同穿孔的铙钹是高度期 望的。
铙钹被设计成在它们的支架上自由地摆动。没有附接硬件被设置在铙 钹本身上，因为任何这种被附接到铙钹上的硬件将干涉铙钹的自然振动。 典型地，中心孔被设置在铙钹中，支架轴的一段延伸穿过该中心孔，并且 铙钹搁置在弹性垫片上，该弹性垫片与它的振动最小干涉。当被打击时， 铙钹可以在它的支架上摆动四十五度或者更大的弧。因为这个，所以位于 固定位置处的麦克风必须与铙钹距离足够远，以便不与铙钹的摆动物理地 干涉。而且，当铙钹摆动时，从附近的麦克风到铙钹的距离变化，在它的 输出信号的幅度上产生不期望的变化。
已经被做出各种尝试来将麦克风或者拾音器（pickup）直接地附接到 铙钹上，从而使得麦克风将与铙钹一起摆动并且从而保持与它的恒定的距 离。但是，如上文中解释的，已经发现，铙钹的任何附接都通常以不期望 的方式将抑制或者改变它的自然振动特性。当铙钹转动时，使用被附接到 铙钹上的拾音器的方案还必须应付电线缠绕的问题，并且必须采取措施来 限制铙钹的转动以防止缠绕，这进而又具有干涉铙钹的振动的可能性。
发明内容
根据实施例，本文描述了一种拾音器照明系统，该拾音器照明系统包 括拾音器和控制器。拾音器具有一个或多个麦克风和一个或多个光源。控 制器具有：处理器，能够通过缆线耦接于拾音器，缆线包括用于将来自于 麦克风的音频信号传递到处理器的至少一个信号导线；以及照明控制信号 源，被构造成通过至少一个信号导线将DC偏压传递到拾音器。DC偏压 触发一个或多个光源的启动。
根据实施例，本文还描述了一种被照明的铙钹拾音器系统，其包括具 有一个或多个麦克风和一个或多个光源的拾音器、具有至少一个信号导线 的缆线、以及包括处理器和照明控制信号源的控制器，该处理器被构造成 通过缆线中的该至少一个信号导线从麦克风接收音频信号，该照明控制信 号源被构造成通过该至少一个信号导线向拾音器传输DC偏压。DC偏压 工作，以触发该一个或多个光源的启动。
附图说明
附图被并入并且构成本说明书的一部分，附图与示例性实施例的描述 一起举例说明了实施例的一个或多个实例，用来解释实施例的原理和实现 方式。
在附图中：
图1是处于中立位置中的双接触点拾音器和铙钹的截面视图；
图2是处于打击或者摆动位置中的双接触点拾音器和铙钹的截面视 图；
图3是处于中立位置中的拾音器和铙钹的底部截面视图；
图4是信号调节电路的框图；
图5是单接触点拾音器的立体图；
图6是单接触点拾音器的截面正视图；
图7是单接触点拾音器的底部立体图；
图8是单接触点拾音器的分解视图；
图9是拾音器安装组件的各种元件的立体图；
图10是非脚踩（非踩镲，non-high hat）安装设置的截面视图；
图11是非脚踩安装设置的截面视图；
图12是示出被照明的穿孔的铙钹的部分截面视图；以及
图13是照明电源和控制电路的原理图。
具体实施方式
在本文中，在被照明的非接触式铙钹拾音器的背景下描述示例性实施 例。本领域普通技术人员将认识到，下列的描述仅仅是说明性的并且不意 图是以任何方式的限制。对于具有该公开的教导的那些技术人员来说，将 容易地实现其它的实施例。现在将详细地参考如附图中所示的示例性实施 例的实现方式。相同的参考标号将被用于所有附图和下列的描述中，以表 示相同或者类似的项目。
为了清楚起见，不是在本文所描述的实现方式的所有常规特征都被示 出和描述。当然应认识到，在任何这种实际实现方式的研发中，必须作出 多种实现方式特有的决策，以达到研发者的特定的目标，比如与应用和商 业相关的约束的符合性，并且认识到，这些特定的目标将对于一种实现方 式与另一种实现方式来说可能不同，并且对于从一个研发者与另一个研发 者来说也可不同。而且，应认识到，这种研开努力可能是复杂的和耗时的， 但是虽然如此，对于具有本公开的教导的本领域普通技术人员来说将是工 程上的常规做法。
词语“示例性”在这里以方泛的意义使用，以意指“用作实例、例子 或者例证”。本文中描述为“示例性”的实施例不必然被解释为是比其它 实施例优选的或者有益的。
参考图1，比如铙钹1的可振动本体以截面的方式示出为处于中立位 置中。铙钹1具有也以截面示出的多个不同的振动区1a、1b和1c。振动 区1c实际上大大地延伸超过图1的边界，但是为了清楚仅仅被部分地示 出。振动区1a通常被称为铙钹的“铃部”或者“杯部”，并且由具有大大 小于铙钹的其余部分的截面半径的截面半径的区域构成。如铙钹的“铃部” 的名称暗示的，铙钹的“铃部”趋向于具有不同的类似铃的振铃音，并且 在许多音乐风格中这个区域被故意地击打以产生那种音。振动区1c通常 被称为铙钹的“弓部”并且包括铙钹的表面区域的大部分。铙钹的弓部（区 域1c）产生比铃部更具有等响度的频谱并且被使用以产生撞击和类似锣的 效果。弓部区域的最外部分比更靠近铙钹的中心的区域产生更多的在低频 处的振动能量。
在铙钹的铃部与弓部区域之间的过渡区域或者拐点（其在图1中被标 为1b）是用于使用被靠近铙钹放置的小麦克风来拾取音乐上最理想的振动 的最佳位置。更靠近铙钹的中心的麦克风设置趋向于产生过度铃音和高频 铃声，这被听众感觉为“刺耳”。更远离铙钹的中心的麦克风设置趋向于 产生过低频率分量，被感觉为“模糊”或者太“类锣”。因为在振动和由 铙钹产生的声音的特征上的这些分区的差异，所以可以看出在铙钹的相对 于拾音器装置的位置和方向上的变化将显著地影响拾音器装置的输出。也 就是说，是在摆动周期中的一个位置中铙钹的弓部（区域1c）更靠近麦克 风、还是在摆动周期的另一个位置中铃部更靠近麦克风，将显著地决定由 拾音器装置响应于铙钹的击打而产生的输出的性质。
再次参考图1，铙钹1可以是实心的、非穿孔类型的铙钹或者穿孔类 型的，其被安装到铙钹支架轴4上，铙钹支架轴是铙钹支架（没有被示出） 的一部分。铙钹1的中心孔7穿过支架轴4和T形套管5使得铙钹1搁置 于弹性垫片6上，被构造以允许铙钹尽可能自由地振动。弹性垫片6依次 又搁置于T形套管5的台肩5b上。支架轴4和T形套管5可以被设有匹 配螺纹（没有被示出）以将它们彼此固定。支架轴4可以包括台阶4b，在 台阶处它的直径减小到部分4a，提供这样的位置，即在该位置处在没有螺 纹套管或类似物的情况下垫片或者其它铙钹支撑装置可以搁置。额外的弹 性垫片和螺母或者其它夹持装置（没有被示出）可以在铙钹上方设置在支 架轴4上以固定它和控制它的运动。
图1中还示出了弹性安装的双接触点拾音器18，该拾音器具有包括侧 部8和底部9的壳体。垫环16和17与拾音器18的内部元件一起分别使 侧部8和底部9与铙钹支架（没有被示出）的振动隔离。为此目的，垫环 16和17可以由阻尼或者弹性材料形成，比如橡胶或者软聚合体等等。侧 部8和底部9与垫环16和17一起被支架轴4支撑，使得在被示出的实例 中，垫环16被在轴4上插入在轴台阶4b与套管台肩5b之间。虽然台阶 4b（通常出现在标准铙钹支架轴上）使这个特别的安装方案是方便的和有 吸引力的，但是对于本领域技术人员将显然的是，附接拾音器18的其它 装置（比如螺纹（没有被示出））被考虑。应认识到，“接触点”指这样的 区域，即，在该区域处，拾音器被耦接到支架轴，并且该区域不应被限制 于单个的极小的点。对单接触点或者双接触点的参考主要是用于区分在这 里描述的两个设置的方便的方式，并且以便表明在单接触点布置中拾音器 在仅仅一个区域处被安装到支架轴上，而在双接触点布置中在两个区域处 被安装到支架轴上。
拾音器18在由侧部8和底部9限定的内室19内包括以麦克风10和 14的形式的两个非接触变换器。这些变换器可以沿直径地彼此相对地定 位，且隔开180度，并且对准同样地沿直径相对的两个点，优选地位于铙 钹拐点1b上。在侧部8中的开口10和15允许来自于铙钹的声波更好地 穿透拾音器18的壳体到麦克风。开口可以用声音可透过材料（没有被示 出）填充，所述声音可透过材料可以或者不可以改变到达麦克风10和14 的声音的，所述声音可透过材料比如栅网、泡沫等等。虽然仅仅两个麦克 风被示出，但是可以考虑到不同数量的麦克风，这些麦克风围绕侧部8的 圆周被均匀地或者非均匀地间隔开。如被示出的，随着图1中铙钹1在它 的平的或者中立的位置，麦克风11、14是与铙钹1等距离的，并且因此 在被示出的位置中它们各自的输出信号幅度将大体上彼此相等。这个优选 的但是非强制性的设置的重要性被在下文中解释。
也被合并在拾音器18中的且主要地位于由侧部8和底部9限定的内 室19内的是插座13，插座与外部连通以用于方便地连接麦克风信号到外 部放大和/或信号处理设备，虽然这种连接可以替代成以无线的方式实现。 此外，印刷电路板12被设置在由侧部8和底部9限定的内室19中并且合 并了比如用于两个麦克风信号的内部缓冲和混合的电子电路。
图2示出了在被击打之后处于倾斜位置的铙钹1。可以看出，在这个 状态中，麦克风14比麦克风11更靠近铙钹。结果，麦克风14的输出幅 度将大于在被示出在图1的情况下它的输出，并且麦克风11的输出相反 将更小。通过由拾音器18中的电路或者由外部装置电组合（“混合”）两 个麦克风的输出，获得了集合信号，不管铙钹倾斜如何，该集合信号的被 感觉到的响度当被放大时是可接受地恒定的。相对于铙钹倾斜的幅度独立 的精确程度在一定程度上取决于铙钹倾斜的轴线、麦克风11和14的特别 的对准和方向特性、和铙钹的形状，但是在实际中，可以被实现的倾斜免 疫性的总程度已经被发现对于使用被如本文揭露的设置的两个麦克风的 多种通常的铙钹形状是可接受的。对于本领域技术人员将是显然的是，通 过加入更多的麦克风，甚至可以被达到更大的铙钹倾斜免疫性，其中伴随 在成本和复杂度上的增加，但是原理将保持大体上相同。因此如本文描述 的，大体上独立于铙钹方向和位置的拾音器被实现，特别是当被均匀地间 隔开的两个或者更多个麦克风被使用时。除了依赖于麦克风的物理间隔来 实现倾斜免疫性，与波束控制和麦克风方向性同类的电子技术可以被使 用。
图3示出了在支架轴4上的拾音器18的安装的底部截面视图，在铙 钹1的下方，具有沿直径相对的麦克风设置的更清楚地可见的视图。
图4是使用在本文被称为反相构造的中的信号调节电路的框图。反相 构造被使用以调节来自于麦克风11和14的信号，以用于提高拾音器性能。 在反相构造（也被称为异相（out-of-phase）连接）中，在组合麦克风输出 之前，麦克风中的一个麦克风的相位被反转。反相利用反相器22实现。 这个方法极大地提高了所组合的输出信号的结果声音质量。异相麦克风连 接工作，以取消彼此同相的信号并且增强彼此异相的信号。该方案与适合 的麦克风的设置和拾音器的设置一起实现了这样的事实，即，在拐点1b 处铙钹的振动的更理想的分量是彼此异相的，而较不理想的分量是彼此同 相的。
在麦克风中的一个麦克风的反相（在这个情况中是麦克风14，但是替 换地可以是麦克风11）之后，利用对于本领域技术人员已知的技术，通过 求和模块19将两个信号组合。被组合了的信号然后被缓冲放大器20缓冲， 以在输出点21处呈现低阻抗输出，该输出点被连接到输出插座13（图1 和2）和/或其它处理电路。调节（包括相位反转和求和）可以在设置于拾 音器18内的电路中内部地执行，或者可以使用其它电路、装置或者软件 模块外部地执行。而且，它可以以模拟域或者数字域中执行，或者取决于 设计选择而以模拟域和数字域的组合执行。
为了便于一些外部的调节处理，两个（或者更多）麦克风输出可以被 独立地使得对于外部电路是可用的。信号反转的装置将取决于被使用的麦 克风的类型。在这个类型的应用中，所使用的两个最常用的麦克风类型是 驻极体电容式麦克风和动态式麦克风。由于驻极体电容器是被极化的装 置，因此它们需要电子电路以实现相位反转。相反，动态式麦克风包括线 圈和磁体，并且它们的相位可以通过简单地颠倒麦克风中的一个麦克风的 线圈的连接而反转。
图5是根据另一个实施例的拾音器30的立体图。拾音器30包括由侧 部形成的单接触点壳体，该侧部具有弹性罩（boot）部32，弹性罩部被连 接到相对更刚性的外壳部34并且被底部部分44覆盖。拾音器30被构造 成具有与铙钹支架（没有被示出）的支架轴4（图1）的单接触点。被设 置在弹性罩部32上的这个单接触点包括毂36，毂搁置在支架轴4的台阶 4b（图1）上，并且因此其尺寸被设置成，以与上文中描述的垫环16类似 的方式，穿过毂的孔38的直径与轴的上部4a的直径大约相同（可选地干 涉配合）但是小于轴4的下部的直径。替换地，毂36可以设有螺纹，以 用于与被形成在轴（没有被示出）中的互补螺纹配合。拾音器30被构造 以具有中心轴向通道40，在图6的截面视图和图7的底部立体图中最清楚 地看到。轴向通道40由圆柱形内壁42限定，并且被构造成在无接触的情 况下容纳轴4，使得拾音器30被排他地从毂36悬置。以这个方式，拾音 器30的主体（由刚性外壳部34、底部部分44以及诸如电路板46（图8 中的分解视图）和麦克风（没有被示出）的拾音器内容物）通过弹性罩部 32的操作而与来自于轴4的振动隔离，其中弹性罩部用来使主体与由毂 36提供的单接触点隔离。
上文中的布置的一些优点包括紧凑、容易安装、成本减少、声音质量 提高、对铙钹倾斜的免疫性、免于与自然铙钹振动干涉、不需要向铙钹附 接任何附接物、和免于电线缠绕问题。
图9是示出根据一个实施例的拾音器安装组件的各种元件的立体图。 单接触点类型的拾音器900总体上包括弹性罩部902和相对更刚性的外壳 部904。毂906包括具有内直径d2的孔908。毂906的下侧包括凹部910， 该凹部在这个实例中在形状上是六边形的，并且被以虚线示出。
安装组件还包括具有圆柱形部分914的可移除套管912，圆柱形部分 具有内直径d1和外直径，该外直径大体上等于d2以便接合毂906和孔 908。套管912还包括法兰916和凸起部918，凸起部在形状上与凹部910 一致以便用于与凹部接合，并且因此，在这个实例中，凸起部在形状上也 是六边形的。圆柱形部分914、法兰916和凸起部918彼此整体地形成。 应当注意到，凹部和凸起部的位置在一些实施例中可以是相反的，即，套 管具有凹部而毂具有凸起部。通常，壳体和可移除套管的特征可以在于， 包括这样的互补的凹部和凸起部，即，所述互补的凹部和凸起部被构造成 彼此配合，并且在一个实施例中，所述互补的凹部和凸起部的形状形成为 防止壳体与可移除套管之间的相对转动。
还示出在图9中的是铙钹支架4和脚踩离合轴920。铙钹支架4包括 上部的被减小了直径的部分4a和台肩4b，如上文中解释的。部分4a的直 径大体上等于或者小于d1，使得套管912可以安装于其上。
离合轴920是中空的，具有内直径和外直径，该内直径等于大约d1 以用于装配在支架4的被减小了的直径部分4a上，该外直径等于大约d2 以用于装配在拾音器900的孔908内。在一端处，离合轴920的外部设有 螺纹，以用于与螺母922接合，该螺母的形状被形成为装配在拾音器900 的凹部910中。
示出在图9中的安装组件使得能够以常规的铙钹结构和脚踩铙钹结构 两种方式安装拾音器900。在常规的非脚踩模式（被图示在图10中）中， 套管912插入在支架4的部分4a上，并且搁置在台肩4b上。然后，拾音 器900在套管912的圆柱形部分914上滑动，以搁置在套管的法兰916上。 凸起部918则位于凹部910中。泡沫垫片924、926则被设置在组件的顶 部上，用于支撑常规的非脚踩铙钹928就位。
在脚踩铙钹模式（被示出在图11）中，未使用套管912。安装有脚踩 铙钹930的离合轴920穿过拾音器900中的孔908，并且螺母922被设置 在凹部910中并螺接在轴920的螺纹部上。附接有拾音器900的离合轴920 然后在支架4的部分4a上滑动并因此用于支撑。泡沫垫片932、934被设 置在拾音器900与铙钹930之间。
图9的组件提供了多个优点，包括使用“通用”拾音器壳体设计的能 力，其可以在不进行修改的情况下与可用于脚踩铙钹结构和非脚踩铙钹结 构两者一起使用。此外，通过形成弹性材料的套管912，可以实现与来自 于铙钹的中心孔的内边缘的不期望的振动的声学隔离的提高。
在一个实施例中（被示出在图12中），拾音器18或30可以包括诸如 多颜色LED60的光源，以用于向铙钹上提供装饰照明、和/或例如引导任 何期望颜色的以及处于任何期望的布置中的光62，以便从下方照明铙钹。 对于穿孔的铙钹来说，这是特别有吸引力的，因为光可以穿透铙钹并且当 它们与穿孔64彼此作用时提供了炫目的效果。可替换地或者附加地，光 可以是以沿着拾音器的周边在其底部处或者其它地方处设置的照明环的 形式，或者它可以是任何形式的照明装置，比如线、点、字母、符号等等。
图13是示出用于照明构造的电源和控制电路1300的示意图。在这个 方案中，使用具有处理器1302的单控制器来控制对于通过缆线1308、1310 耦接到处理器的两个拾音器1304和1306的照明。典型地，每个缆线包括 四个导线：电源、接地、信号+和信号-。照明电源和控制方案施加来自于 处理器1302（或者来自于专用开关（没有被示出））的以DC偏压形式的 照明控制信号VCTL，以用于激活或者禁用拾音器灯。激活/禁用信号表现 为比较器C、CA的输出LED CTL、LED CTLA。DC隔离电容器C1、C1A 和C2、C2A被设置在缆线1308、1310的每个端部处，并且处于位于一侧 上的前置放大器A1、A1A的输出端和位于另一侧上的放大器A2、A2A 的输入端之间，其中在处理器1304处，被放大的麦克风输出形成为“信 号输出”、“信号输出（A）”信号。VCTL信号被通过电阻器R2、R2A施 加到每个缆线1308、1310的信号偏压导线、信号+或者信号-中的一个。 VCTL信号则表现为在拾音器1304、1306的每一个中的所关联的比较器C、 CA处的输入。向比较器的另一个输入是参考信号VREF、VREFA。电容 器C3、C3A与电阻器R2、R2A以及可选地R和RA一起工作作为低通滤 波器。电路工作，以通过比较器C、CA感测DC偏压信号VCTL是否存， 其中比较器C、CA中的每一个均可以包括单运算放大器。灯在拾音器内 通过比较器的输出而被直接地控制，其中比较器的输出状态（高或者低） 通过它们的两个输入中的哪一个处于较大的直流电压来确定。
DC控制信号VCTL通过在信号路径的每个端部处的隔离电容器C1、 C1A和C2、C2A而与来自于麦克风的音频信号隔离。由于控制信号是DC 电平，所以它容易地被低通滤波，以去除可能引入信号路径中的任何杂散 噪音。
如上文中解释的，VCTL是DC偏压控制电压，其可以来自于处理器 1304或者来自于专用开关（没有被示出）。VCTL DC电压被叠加在也是由 缆线1308、1310传送的音频（AC）信号上。它将不会影响缆线中的音频 信号，在A1或者A2、或者A1A或者A2A上的任何DC电平也将不会影 响控制电压，因为在两端处，DC被C1和C2、以及C1A和C2A隔离。
缆线信号被通过上文中描述的低通滤波器耦接到比较器C、CA的输 入端，其目的是从被呈现于比较器的信号中去除来自于拾音器音频的任何 AC信号，因为任何AC分量将导致被控制的灯“闪烁”。由于发光控制系 统的响应时间与音频频率相比可以是非常低的，因此可以使用具有非常低 的截止频率（<1Hz）的滤波器，以便基本上完全地从比较器输入信号中 去除全部AC。
由于低通滤波器R、R2/C3和RA、R2A/C3A（其输出进而又被连接 到比较器C、CA的输入）的输入被连接在C1与C2之间，因此比较器能 够感测被叠加在缆线上的DC信号，同时忽略任何AC分量。
在一个实施例中，VCTL具有两个可能的值：“开”和“关”。在另一 个实施例中，这个方案通过使用具有不同参考阈值的多个比较器或者代替 比较器C的模数转换器而扩展到多个值（例如用于控制照明亮度）。在上 文中详述的两状态系统中，电路值被选择成使得，在两个状态中的一个中， VCTL高于VREF，而在另一个状态中它是较低的。使VCTL从一个电平 变化到另一个电平导致比较器C、CA改变状态，从而导致灯相应地打开 或者关闭。
将理解的是，虽然以用于非脚踩铙钹的方式描述，但是通过对所使用 的安装方案进行较小的修改，上文中的布置可同样地应用于脚踩类型的铙 钹。
虽然实施例和应用已经被示出和描述，但是对于具有本公开的教导的 本领域技术人员而言显然的是，在不偏离被在这里揭露的发明构思的情况 下，可进行比上文中提到的更多的修改。因此除了所附的权利要求的精神 之外，本发明不被限制。