Клавишный музыкальный инструмент для музыкального обучения

Полезная модель относится к методам обучения игры на клавишных музыкальных инструментах, в частности пианино, и предназначена для снижения уровня сложности теории музыки для обучаемого, особенно на начальном этапе обучения.
Общеизвестно, что в музыкальном произведений звуки (ноты) и созвучия (аккорды) используются в контексте определённой гармонии или мелодии. Из теории музыки известно, что мелодия, представляющая собой последовательность нот и аккордов, подчинена закономерности, которая включает: главный и первый устойчивый звук (тоника), набор родственных устойчивых звуков (опорные ноты) и переход одного устойчивого звука в другой на основе их родства (созвучие). Такая закономерность в музыке называется музыкальный лад.
Существует определенное множество музыкальных ладов: Ионийский (Ionian) лад или натуральный мажор, Дорийский (Dorian) лад или натуральный минор, множество народных ладов. Устойчивость звуков для каждого лада относительна. Один звук может быть устойчивым в рамках одного лада и неустойчивым в рамках другого. Эта относительность на начальном этапе обучения представляет серьезное препятствие для обучаемого, которое обусловлено:
1. Сложной формализацией системы ладов сознанием обучаемого, т. к. нотные записи ладов состоят из разных нот и разного их количества, а лады в целом не системны.
2. Сложным переносом нотной записи лада на клавишный ряд классического пианино, при этом в каждом ладу может изменяться первая нота лада (тоника).
3. Сложным восприятием звучания лада, обусловленное недостаточным развитием музыкального слуха у обучаемого на начальном этапе обучения.
Эти сложности формируют высокий порог вхождения обучаемого в музыкальную теорию. Для его снижения авторы предлагают устройство авторского пианино, которое реализует способ преобразования нотной записи лада в клавишный ряд. Устройство авторского пианино и способ преобразования, примененный в нем, устраняют указанное выше препятствие за счет применения организационно-технических мер как ниже указано:
1. Сложная формализация системы ладов упрощается за счет:
-программно-аппаратного определения выбора первой ноты лада (тоники);
-представления набора устойчивых звуков лада (нотной записи лада) схемой лада (круговой диаграммой) и программно-аппаратного определения подмножества таких схем ладов; 2
-программного определения опорных нот (разрешенных клавиш) лада поворотом квинтового круга цветовой кодировки нот на круговой диаграмме схемы лада в соответствии с выбором тоники.
2. Сложный перенос нотной записи лада на клавишный ряд упрощается за счет:
-программного преобразования схемы лада в разрешенный набор клавиш клавишного ряда авторского пианино;
-программным удалением из каждой октавы клавишного ряда нот, не разрешенных схемой лада.
3. Сложность восприятия звучания лада упрощается за счет:
-аппаратного выполнения клавишного ряда клавишами одного размера и формы без деления на белые (тона) и черные клавиши (полутона);
-программного выбора режима подсветки клавиш каждой октавы клавишного ряда в цвета, пропорциональные всему диапазону видимого света и равномерно распределённые по каждой октаве по возрастанию частот видимого света и звука классического пианино.
Заявленное устройство авторского пианино в преимущественной реализации, а также в целях наглядности продемонстрировано в программно-аппаратном исполнении. Вместе с тем, без ограничения правовой охраны, аппаратная часть заявленного устройства может быть выполнена программными инструментами, а авторское пианино в целом исполнено как программа для ЭВМ. Такая полностью программная реализация, функционально включающая все отличительные признаки заявленного устройства, предусмотрена авторами и подпадает под объем правовой охраны заявки.
Устройство авторского пианино может содержать клавиатуру 30, 49, 61 клавишу или 88 клавиш стандартного пианино, либо любое другое количество клавиш. Способ преобразования схемы лада и тоники, применённый в авторском пианино не ограничен размером клавиатуры.
Равномерная расцветка клавиш каждой октавы пропорционально возрастанию частот видимого света и звука классического пианино, без ограничения правовой охраны, может быть изменено на эквивалентное распределение цветов в соответствии с моделью RGB или черно-белое распределение или любой другой градиент в терминах компьютерной графики.
Нумерация нот (клавиш) на клавиатуре авторского пианино начинается с первой ноты (клавиши) «А» «Ля» нулевой октавы (субоктавы) стандартного пианино, которой назначен красный цвет наименьшей частоты. В каждой последующей октаве справа правило нумерации октавы с ноты «А» «Ля» сохраняется. Без ограничения правовой охраны заявленного устройства любое другое правило нумерации и назначения цветов клавишам авторского 3 пианино в соответствии с заявленным преобразованием предусмотрено устройством как частный вариант реализации.
Заявленное устройство в описанном техническом облике преимущественно предназначено для упрощения вхождения обучаемого в музыкальное обучение на самом раннем этапе. Тем не менее авторское пианино не ограничено обучением музыкальным ладам на раннем этапе и может быть использовано для музыкального обучения на более сложном уровне и для более сложных музыкальных композиций.
Из патентных источников известны устройства наиболее близкие по технической сути:
«Устройство для представления музыкальных концепций» 2013 г. по заявке WO2014111627, предназначенное для представления музыкальных концепций и улучшения двигательных навыков обучаемого, представляющее собой механическое устройство, состоящее из первой круглой пластины равномерно по окружности, размеченной на 12 тонов и полутонов, которые составляют октаву. На круглой пластине крепится стрелка, которая может указывать на любую начальную ноту. Вторая круглая пластина соответствует определенной концепции и содержит вырезы под разрешенные концепцией клавиши. Вторая пластина накладывается на первую пластину и выравнивается по начальной ноте. Таким образом механическое устройство с второй пластиной, наложенное на клавишный ряд стандартного, покажет взаимные интервалы соответствующей музыкальной концепции.
Устройство выполняет заявленную задачу представления музыкального лада (музыкальных концепций в терминах заявки WO2014111627) и пригодно для тренировки двигательных навыков обучаемого. Недостатком устройства представляется его ограниченность демонстрацией интервалов выбранной концепции (лада) на клавишном ряде стандартного пиано. Обучаемому после демонстрации придется продолжить самостоятельно определять разрешенные (созвучные) клавиши лада на клавишном ряде стандартного пианино, что и представляет основную сложность. Таким образом, устройство отчасти решает задачу формализации системы ладов за счет представления нотной записи лада на первой и второй пластинах. Но не упрощает перенос нотной записи лада на клавишный ряд и не решает задачу упрощения восприятия звучания лада. А только ограничивается демонстрацией переноса нотной записи на клавишный ряд. Также отмечается, что устройство по WO2014111627 в силу механического исполнения не удобно в обращении и требует хранения сменных пластин.
«Устройство красочной партитуры и красочной фортепианной клавиатуры» 2018г. по заявке CN109256108, которое выбрано авторами за прототип, включает окрашенную красками партитуру и соответствующую окраску клавишного ряда стандартного пианино. При этом окраска клавишного ряда выдерживает соответствие высоким и низким частотам. 4.
Отмечается, что окрас клавишного ряда в соответствии с партитурой и пропорционально частотам цветов облегчает обучаемому воспроизведение и восприятие звучания мелодии. Тем не менее, недостатками устройства является сохраняющаяся сложность формализации системы ладов т. к. окрас клавишного ряда стандартного пианино ограничивается партитурой, которая предопределена и не имеет функционала по выбору музыкального лада и тоники. Окрас клавишного ряда и партитуры помогает обучаемому преодолеть сложность переноса нотной записи (партитуры) на клавишный ряд. Но не решает эту задачу в полной мере т. к. устройство CN109256108 по определению не может удалить из клавишного ряда клавиши, не разрешенные нотной записью (партитурой в терминах заявки), и не окрашивает черные клавиши (полутона). Отмечается также отсутствие раскрытия технологии окраса партитур и клавишного ряда, т. е. техническая реализация устройства, а также ограниченный функционал настройки устройства CN109256108 в целом.
Техническим результатом устройства клавишного музыкального инструмента для музыкального обучения является упрощение и облегчение процесса обучения и исполнения музыкальных произведений на клавишных музыкальных инструментах.
Указанный технический результат достигается за счет устройства клавишного музыкального инструмента для музыкального обучения, который может быть выполнен в аппаратной и/или программной форме и который состоит из системы управления, клавишного ряда, состоящего из набора октав и выполненного с возможностью подсветки в цвета видимого света у которого все клавиши клавишного ряда выполнены одного размера и формы, устройство снабжено техническими средствами выбора музыкального лада и тоники, а система управления выполнена с возможностью распределения на клавишном ряду октав состоящих из клавиш соответствующих разрешенным нотам выбранных музыкального лада и тоники и их подсветки в цвета распределённые равномерно частотным диапазонам видимого света и звука классического пианино, пропорционально возрастанию частот видимого света и звука классического пианино.
Причем подсветка клавиш, соответствующих разрешенным нотам выбранных музыкального лада и тоники распределена в соответствии с моделью RGB или распределению оттенков черно-белого цвета или любого другого равномерного распределения цвета или градиента.
Заявленное устройство поясняется чертежами:
На фиг.1,2 изображен внешний вид авторского пианино в вертикально проекции и схема цветовой кодировки октав клавишного ряда авторского пианино.
На фиг.3,4 изображены технические средства выбора схемы музыкального лада и тоники. 5.
На фиг.5,6 продемонстрированы примеры программного звукового и цветового распределения нот выбранного музыкального лада и тоники на октавы клавишного ряда.
Технический облик устройства и работа авторского пианино, представленные ниже реализации для наглядности продемонстрированы на некотором множестве музыкальных ладов и их тональностей. Как понятно специалисту без ограничения правовой охраны заявленное авторское пианино применимо для обучения более сложным музыкальным композициям.
Общий вид авторского пианино изображен на фиг.1. В общем случае устройство авторского пианино состоит из клавишного ряда или клавиатуры из 30 клавиш. Каждая клавиша снабжена индивидуальной изменяемой подсветкой при помощи светодиодов. Справа от клавиатуры (в частной реализации может быть слева или сверху) расположены многопозиционные переключатели выбора тоники (фиг.3) и схемы лада (фиг.4). Для управления звуком, подсветкой клавиш, и всей системой в целом система управления авторским пианино может быть выполнена на основе микрокомпьютера Raspberry pi, микроконтроллеров семейства stm32 или микроконтроллера Leonardo семейства Arduino. Устройство авторского пианино может включать LCD дисплей для вывода полезной информации, например визуализации выбранной схемы лада и наложенного на нее квинтового круга цветовой кодировки нот в соответствии с выбором тоники. Дисплей может быть выполнен в сенсорной (интерактивной) форме для изменения режима кодирования подсветки или программирования новых сладов или композиций. а также разъемы для подключения внешних устройств.
Как отмечалось выше, все технические средства авторского пианино могут быть воспроизведены как в программно-аппаратном, так и в полностью программном виде.
На фиг. 2 продемонстрирован квинтовый круг цветовой кодировки нот, принятый авторами. Показанная на фиг.2 цветовая кодировка соответствует известному цветовому кругу Ньютона. Такая кодировка выбрана авторами из соображений максимально простого, интуитивного восприятия звука недостаточно развитым на начальном этапе музыкальным слухом обучаемого. Упрощение восприятия достигается равномерным распределением (наложением) всего частотного диапазона видимого цвета на весь диапазон звука классического пианино, в том числе иных звуков по аналогии синтезатора. Самая низкая нота «Ля» «А» (32,7 Гц в первой октаве) поставлена в соответствие самому низкочастотному красному цвету (384—476 ТГц). Самая высокая нота «Си» «В» (61,7 Гц в первой октаве) поставлена в соответствие самому высокочастотному фиолетовому цвету (667—789 ТГц). Остальные ноты каждой октавы равномерно распределены по квинтовому кругу пропорционально увеличению частоты. Полу ноты «Соль» и «Диез» (черные клавиши) в системе кодировки традиционно обозначены символом «#». Обоснование упрощения восприятия звука, сопровожденного цветовой 6 кодировкой сходной с авторской, приводит наука синестезия, ярчайшим представителем которой российский композитор Александр Николаевич Скрябин (1871-1915гг). Таблица цветовой кодировки нот в соответствии с цветовой моделью фиг.2 представлена в таблице:
Номер п/п
Нота
Названиеноты
Цвет в RGB
Названиецвета
1
С
До
170,255,0
Лаймовый
2
С#
До диез
0,255,0
Зеленый
3
D
Ре
0,255,170
Мятный
4
D#
Ре диез
0,255,255
Голубой
5
E
Ми
0,127,255
Лазурный
6
F
Фа
0,0,255
Синий
7
F#
Фа диез
127,0,255
Фиолетовый
8
G
Соль
255,0,255
Фуксия
9
G#
Соль диез
255,0,127
Малиновый
10
A
Ля
255,0,0
Красный
11
A#
Ля диез
255,127,0
Оранжевый
12
B
Си
255,255,0
Желтый