DE3750868T2

DE3750868T2 - Tonsteuerungsvorrichtung unter Verwendung eines Detektors.

Info

Publication number: DE3750868T2
Application number: DE3750868T
Authority: DE
Inventors: Eiichiro Aoki; Teruo Hiyoshi; Mamoru Kinpara; Akira Nakada; Masao Sakama; Hideo Suzuki
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1995-08-17
Anticipated expiration: 2007-10-14
Also published as: EP0264782B1; DE3752000T2; HK1000333A1; EP0507355B1; DE3750868D1; EP0507355A3; EP0264782A2; HK67195A; EP0507355A2; SG26374G; CN87107710A; EP0264782A3; DE3752000D1; CN1020354C

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf eine Musiktonsteuervorrichtung, die einen Detektor verwendet, und im besonderen auf eine Musiktonsteuervorrichtung, die einen Musikton im Ansprechen auf eine von einem Detektor nachgewiesene Bewegung eines Spielers und ähnlichem steuert.
Musiktöne werden üblicherweise durch Spielen eines Naturmusikinstrumentes (wie beispielsweise einer Violine, einem Klavier, einer Orgel und einer Baßtrommel) und eines elektronischen Musikinstruments und ähnliches erzeugt. Bei solchen Musikinstrumenten wird eine Tonhöhe und eine Klangfarbe des erzeugten Musiktones durch Anschlagen oder Drücken von Tasten, Saiten oder Pedalen mittels der Hände oder Füße des Spielers gesteuert.
1 5 UK-A-2 071 389 offenbart eine automatische Spielvorrichtung, die einen Taktstock und einen Speicher aufweist. Für das automatische Spiel verwendete Tondaten werden in einem Speicher gespeichert. Wenn der Taktstock geschwungen wird, wird das "Tempotaktsignal" auf der Grundlage der Variation der Bewegung des Taktstockes gesteuert. Die Tondaten werden sequentiell aus dem Speicher synchron mit dem Tempotaktsignal, das wie zuvor beschrieben gesteuert wird, ausgelesen. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit des automatischen Spiels auf der Grundlage der Schwingbewegung des Taktstockes gesteuert.
Hauptziel der Erfindung ist, eine Musiktonsteuervorrichtung zu schaffen, die die Musiktöne auf der Grundlage der Bewegung des Spielers, wie beispielsweise des Drehwinkels oder der Schwingungsgeschwindigkeit der Hand des Spielers, steuert.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die den Naturtönen entsprechende künstliche Musiktöne, die vom Spieler erzeugt werden, erzeugt.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, einen Detektor zu schaffen, der die Bewegungen des Spielers und einen der Hand des Spielers gegebenen Impuls und ähnliches nachweist.
Diese Ziele werden von der Musiktonsteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 und 21 erreicht.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar dargestellt werden.
In den Zeichnungen ist folgendes dargestellt:
Fig. 1 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform der Musiktonerzeugungsvorrichtung unter Verwendung eines Impulsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2(a) bis (2i) zeigen Wellenformen an verschiedenen Stellen bei dem in Fig. 1 gezeigten Impulsdetektor.
Fig. 3 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bewegungsdetektors zeigt.
Fig. 4(a) bis 4(f) zeigen Wellenformen an verschiedenen Stellen bei dem in Fig. 3 gezeigten Bewegungsdetektor.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Musiktonerzeugungsvorrichtung unter Anwendung des in Fig. 3 gezeigten Bewegungsdetektors zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Musiktonerzeugungsvorrichtung unter Anwendung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors gemäß der Erfindung zeigt.
Fig. 7 zeigt ein Darstellung eines Spielers, an dem ein in Fig. 6 gezeigter Winkelgeschwindigkeitsdetektor befestigt ist.
Fig. 8 zeigt ein weitere Darstellung eines Spielers, an dem eine modifizierte Ausführungsform des Winkelgeschwindigkeitsdetektors gemäß der Erfindung angebracht ist.
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Abbildung einer Ausführungsform eines Winkelsensors 301 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine Teilschnittperspektivansicht des Winkelsensors 301.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht des Winkelsensors 301.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die den Detektor 304 zeigt, der im Inneren des Winkelsensors 301 angeordnet ist.
Fig. 13 ist ein Schaltplan, der die elektrische Bauweise des Detektors 304 zeigt.
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform eines elektronischen Musikinstrumentes zeigt, bei dem der Winkelsensors 301 verwendet wird.
Fig. 15 ist eine Schnittansicht, die eine erfindungsgemäße modifizierte Ausführungsform des Winkelsensors zeigt.
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Musiktonerzeugungsvorrichtung zeigt.
Fig. 17 zeigt eine Abbildung eines Trommelstocks, der in der in Fig. 16 gezeigten Musiktonerzeugungsvorrichtung verwendet wird.
Fig. 18(a) bis 18(f) zeigen Wellenformen an verschiedenen Stellen in der in Fig. 16 gezeigten Musiktonerzeugungsvorrichtung.
Fig. 19 zeigt eine Wellenform zur Erläuterung eines Nachweisprinzips in einer Beschleunigungszunahmeperiode.
Fig. 20A und 20B sind Flußdiagramme zur Erklärung der Funktionsweise einer in Fig. 16 gezeigten Musiktonverarbeitungsschaltung 460.
Fig 21 zeigt eine Wellenform zur Erklärung einer Musiktonsteuerung der Musiktonverarbeitungsschaltung 460.
Fig. 22A und 22B zeigen jeweils Beispiele der Haltungen eines Spielers beim Spielen.
Fig. 23 zeigt ein Beispiel einer Darstellung eines Spielers, an dem die den Winkelsensor verwendende Musiktonerzeugungsvorrichtung befestigt ist.
Fig. 24 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer mechanischen Bauweise des Winkelsensors zeigt.
Fig. 25 zeigt eine Abbildung des Winkelsensors, der am Ellenbogen eines Spielers befestigt ist.
Fig. 26 zeigt ein weiteres Beispiel einer Abbildung des Spielers, an dem eine modifizierte Musiktonerzeugungsvorrichtung unter Verwendung eines anderen Winkelsensors befestigt ist.
Fig. 27 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Winkelsensors, der in einem Handschuh angeordnet ist.
Fig. 28 ist eine Schnittansicht, die den in Fig. 27 gezeigten Winkelsensor zeigt, der an einem Fingerspitzenteil des Handschuhs befestigt ist.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Musiktonsteuervorrichtung, die die Musiktöne auf der Grundlage der Bewegung des Objektes, wie beispielsweise der Hand eines Spielers oder ähnlichem, steuert. Diese Bewegung der Hand des Spielers, wie beispielsweise eine Bewegungsgeschwindigkeit, eine Bewegungskraft oder ein Bewegungswinkel des Objektes müssen von einem Detektor festgestellt werden.
Daher wird zuerst die Beschreibung im Bezug auf einen [I] DETEKTOR und danach im Bezug auf eine [II] MUSlKTONERZEUGUNGSVORRICHTUNG gegeben.

[I] DETEKTOR

Der erfindungsgemäße Detektor kann als ein Impulsdetektor, ein Bewegungsdetektor, ein Winkelgeschwindigkeitsdetektor und ein Winkelsensor klassifiziert werden. Daher werden zuerst diese Detektoren und nachfolgend der Sensor beschrieben.

(1) IMPULSDETEKTOR

Fig. 1 zeigt eine Schaltbauweise einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Musiktonerzeugungsvorrichtung unter Anwendung des Impulsdetektors. In Fig. 1 kennzeichnet 11 einen Beschleunigungssensor, der einen Vibrator aus einem organischen Material oder einen anorganischen Material mit piezoelektrischen Eigenschaften aufweist. Als derartiges organisches Material werden Piezokunststoff und ähnliches verwendet. Als derartiges anorganisches Material werden ein Kristall, ein Rochellesalz (Seignettesalz, Natrium-Kalium-Tartrat), ein Bariumtitanat und ähnliches verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Piezokunststoff als ein organischer Vibrator verwendet, dessen Rand so befestigt ist, daß der Vibrator eine Membranstruktur aufweist.
Der vorher erwähnte Beschleunigungssensor 11 konvertiert die Beschleunigung in ein Spannungssignal, daraus erzeugt der Beschleunigungsensor 11 eine Ausgabespannung Va und gibt diese aus, wie es in Fig. 2(a) gezeigt ist. In Fig. 1 kennzeichnet einen Widerstand mit einen Widerstandswert R&sub1; (Ohm), und ein Anschluß des Widerstands 12 ist mit dem Ausgabeanschluß des Beschleunigungssensors 11 verbunden. Zudem kennzeichnet 13 einen Kondensator mit einem Kapazitätswert C&sub1; (F), ein weiterer Anschluß des Widerstands 12 ist über den Kondensator 13 geerdet. Dieser Widerstand 12 und der Kondensator 13 bilden einen Tiefpaßfilter 14 mit einer Zeitkonstante R&sub1;C&sub1; (Sekunden). Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 12 und dem Kondensator 13 ist mit einem nichtinvertierenden Eingabeanschluß (+) eines Vergleichers 15 verbunden. Ahnlich zum Widerstand 12 ist ein Anschluß eines Widerstands 16 mit einem Widerstandswert R&sub2; (Ohm) dem Ausgabeanschluß des Beschleunigungssensors 11 verbunden, und ein we ite rer Anschluß des Widerstands 16 ist über einen Kondensator 17 mit einem Kapazitätswert C&sub2; geerdet. Dieser Widerstand 16 und der Kondensator 17 bilden ein Tiefpaßfilter 18 mit einer Zeitkonstante R&sub2;C&sub2; (Sekunden). In der vorliegenden Ausführungsform wird die Zeitkonstante R&sub2;C&sub2; annähernd dem zehnfachen der Zeitkonstante R&sub1;C&sub1; eingestellt. Was konkret heißt, daß die Zeitkonstante R&sub2;C&sub2; gleich 0,5 Millisekunden und die Zeitkonstante R&sub1;C&sub1; gleich 50 Mikrosekunden eingestellt wird.
Die Verbindungsstelle zwischen dem Widerstand 16 und dem Kondensator 17 ist mit einer Anode einer Diode 19 verbunden, und der invertierende Eingabeanschluß (-) des Vergleichers 15 ist mit einer Kathode der Diode 19 verbunden. Ahnlich zu der Diode 19 ist eine Kathode einer Diode 20 mit dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 verbunden. Ein Anschluß eines Widerstands 21 ist mit einer Anode der Diode 20 verbunden, daher bilden die Diode 20 und der Widerstand 21 eine Serienschaltung, die eine Referenzspannung Vr1 zu dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 liefert.
Ein Anschluß eines Kondensators 24 ist mit einem Ausgabeanschluß des Beschleunigungssensors 11 verbunden, und ein weiterer Anschluß des Kondensators 24 ist mit einem Eingabeanschluß eines Verstärkers 25 verbunden, der über einen Widerstand 26 geerdet ist. Der Widerstand 26 und der Kondensator 24 bilden ein Hochpaßfilter 27.
Ein Anschluß eines Widerstands 28 ist mit einem Ausgabeanschluß des Verstärkers 25 verbunden, und ein weiterer Anschluß des Widerstands 28 ist mit einem nichtinvertierenden Eingabeanschluß (+) eines Vergleichers 29 verbunden. Zusätzlich ist ein Anschluß eines Widerstands 30 mit einem Widerstandswert R&sub3; (der an einer invertierenden Eingabeanschluß (-)-Seite des Vergleichers 29 vorgesehen ist) mit einem Ausgabeanschluß des Verstärkers 25 verbunden. Ein weiterer Anschluß des Widerstands 30 ist mit einer Anode einer Diode 31 verbunden und ist ebenso über einen Kondensator 32 mit einem Kapazitätswert C&sub3; geerdet. Der Widerstand 30 und der Kondensator 32 bilden ein Tiefpaßfilter 32 mit einer Zeitkonstante R&sub3;C&sub3;. Eine Kathode der Diode 31 ist mit dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 verbunden. Ahnlich zu der Diode 31 ist eine Kathode der Diode 34 mit dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 verbunden, wogegen eine Anode der Diode 34 mit einem Anschluß eines Widerstands 35 verbunden ist. Die Diode 34 und der Widerstand 35 bilden eine Serienschaltung, die eine Referenzspannung Vr2 zu dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 liefert.
22 kennzeichnet ein UND-Gatter mit zwei Eingabeanschlüssen, einer ist mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 15 verbunden. Zusätzlich ist der Dateneingabeanschluß D eines D-Flip-Flop 23 mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 15 verbunden, und ein Takteingabeanschluß des D-Flip-Flop 23 ist mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 29 verbunden. Der D-Flip-Flop 23 we ist zudem einen Rückstellanschluß R auf. Ein Ausgabeanschluß Q des D-Flip-Flop 23 ist mit einem weiteren Eingabeanschluß des UND-Gatters 22 verbunden. Dieser D-Flip-Flop 23 speichert Daten, die seinem Dateneingabeanschluß D geliefert werden zum Zeitpunkt der Anstiegsflanke eines Impulssignals, das seinem Taktimpulsanschluß zugeführt wird.
Ein Eingabeanschluß eines Analogschalters 36 ist mit dem Ausgabeanschluß des Verstärkers 25 verbunden, und ein Gatteranschluß des Analogschalters 36 ist mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 29 verbunden. Ein Ausgabeanschluß des Analogschalters 36 ist mit einem Eingabeanschluß eines Analog/Digital (A/D)- Wandlers 38 verbunden, der über einen Kondensator 37 geerdet ist. Dieser Kondensator 37 ist zum Halten eines Maximalwertes eines Analogsignals vorgesehen, das dem A/D-Wandler 38 über den Analogschalter 36 geliefert wird.
Eine zentrale Rechnereinheit (CPU) 39 ist dann mit einem Ausgabeanschluß des UND- Gatters 22, dem Rückstellanschluß R des D-Flip-Flop 23 und einem Digitalausgabeanschluß des A/D-Wandlers 38 verbunden. Die CPU 39 gibt Daten Dp an eine Musiktonerzeugungsschaltung 41, in welcher ein Musiktonsignal Ap entsprechend den Daten Dp erzeugt wird. Das Musiktonsignal Ap wird einem Lautsprecher 43 zugeführt, in dem ein Musikton entsprechend dem Musiktonsignal Ap erzeugt wird.
Es folgt die Beschreibung der Betriebsweise der in Fig. 1 gezeigten Musiktonerzeugungsvorrichtung im Zusammenhang mit Fig. 2. Der Beschleunigungssensor 11 ist an einem Körperteil des Spielers befestigt, d.i., beispielsweise einer Innenfläche der Hand des Spielers. Dieser Beschleunigungssensor 11 erzeugt ein in Fig. 2(a) gezeigtes Spannungssignal Va zu einem Zeitpunkt, bei dem der Spieler in die Hände klatscht. Ein solches Spannungssignal Va wird dem nichtinvertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 über das Tiefpaßfilter 14 eingegeben, und das Signal Va wird auch dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 uber das Tiefpaßfilter 18 eingegeben. In diesem Fall wird der nichtinvertierende Eingabeanschluß des Vergleichers 15 mit einem Signal Vbb (in Fig. 2(b) gezeigt) beaufschlagt, das durch Verzögerung des Signals Va um eine Verzögerungszeit, die der Zeitkonstanten R&sub1;C&sub1; (sec) des Tiefpaßfilters 14 entspricht, erhalten wird. In ähnlicher Weise wird der invertierende Eingabeanschluß des Vergleichers 15 mit einem Signal Vc (in Fig. 2(b) gezeigt) beaufschlagt, das durch Verzögerung des Signals Va um eine Verzögerungszeit erhalten wird, die der Zeitkonstanten R&sub2;C&sub2; (sec) des Tiefpaßfilters 18 entspricht.
Die Diode 19 ist zwischen das Tiefpaßfilter 18 und den invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 zwischengeschaltet. Diese Diode 19 ist in Sperrichtung vorgespannt, wenn der Pegel des Ausgabesignals des Tiefpaßfilters 18 niedriger ist als der der Referenzspannung Vrl, wodurch die Diode 19 abgeschaltet wird, und die Referenzspannung Vr i dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 zugeleitet wird. In Gegensatz dazu wird die Diode 19 in Leitrichtung vorgespannt, wenn der Pegel des Ausgabesignals des Tiefpaßfilters 18 höher ist als der der Referenzspannung Vr1, wodurch die Diode 19 angeschaltet wird, und das Ausgabesignal des Tiefpaßfilters 18 dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 15 zugeleitet wird.
Wie bereits beschrieben, wird die Zeitkonstante R&sub1;C&sub1; kleiner eingestellt als die Zeitkonstante R&sub2;C&sub2;, die Phase des Signals Vc wird gegenüber der Phase des Signals Vb verschoben. Folglich gibt der Vergleicher 15 ein Impulssignal Vd (in Fig. 2(c) gezeigt) aus, dessen Pegel auf einen oberen Wert (H) ansteigt, während der Pegel des Signals Vb höher als der des Signals Vc ist. Andererseits wird das von dem Beschleunigungssensor 11 ausgegebene Spannungssignal Va dem Hochpaßfilter 27 zugeleitet, von welchem eine höhere harmonische Teilschwingung aus dem Signal Va ausgefiltert wird. Der Pegel dieses gefilterten Signals wird in dem Verstärker 25 verstärkt, so daß der Verstärker 25 ein Signal Ve ausgibt, wie es in Fig. 2(d) gezeigt ist.
Das Signal Ve wird dem nichtinvertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 über den Widerstand 28 zugeführt. Zusätzlich wird das Signal Ve auch dem Tiefpaßfilter 33 zugeleitet, in welchem das Signal Ve einer Zeitverzögernng (oder einer Integrations operation) unterliegt. Wie bereits beschrieben, ist die Diode 31 zwischen das Tiefpaßfilter 33 und den invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 zwischengeschaltet, und die Referenzspannung Vr2 wird dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 zugeleitet. Die Referenzspannung Vr2 muß daher immer dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 zugeführt werden, während der Pegel des Ausgabesignals des Tiefpaßfilters 33 tiefer als der der Referenzspannung Vr2 ist. Im Gegensatz dazu wird das Ausgabesignal des Tiefpaßfilters 33 dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 zugeleitet, während der Pegel des Ausgabesignals des Tiefpaßfilters 33 höher als der der Referenzspannung Vr2 ist. Folglich wird ein in Fig. 2(d) gezeigtes Signal Vf in den invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 29 eingegeben.
Der Vergleicher 29 gibt somit ein Impulssignal Vg mit dem H-Pegel aus (in Fig. 2(e) gezeigt), während der Pegel des Signals Ve höher ist als der des Signals Vf.
Das vorher erwähnte Signal Vg wird dem Takteingabeanschluß des D-Flip-Flop 23 als das Taktsignal zugeleitet. Da das Signal Vd (in Fig. 2(c) gezeigt) dem Dateneingabeanschluß D des D-Flip-Flop 23 zugeleitet wird, speichert der D-Flip-Flop 23 das Signal Vd zum Zeitpunkt der Anstiegsflanke des Signals Vg und gibt ein Ausgabesignal Vh (in Fig. 2 (f) gezeigt) über seinen Ausgabeanschluß Q aus. Das logische Produkt der Signale Vh und Vd wird in dem UND-Gatter 22 erhalten. Das UND-Gatter 22 gibt daher ein Signal Vi (in Fig. 2(g) gezeigt) aus. Dieses Signal Vj wird der CPU 39 als ein Unterbrechungssignal zugeleitet.
Wenn das Signal Vg von dem Vergleicher 29 ausgegeben wird, wird der Analogschalter 36 angeschaltet. Daher wird der Kondensator 37 mit dem Signal Ve beladen, und der Maximalwert des Signal Ve wird durch den Kondensator 37 gehalten. Fig. 2(h) zeigt eine Wellenform eines Spannungssignals Vj das von dem Kondensator 37 gehalten wird. Ein solches Spannungssignal Vj wird in die entsprechenden Digitaldaten Dd in dem A/D-Wandler 38 konvertiert, und diese Digitaldaten Dd werden der CPU 39 zugeleitet.
Das Unterbrechungssignal Vi wird der CPU 39 zugeleitet, in der ein Signal RACK (in Fig. 2(i) gezeigt) erzeugt und zum Rückstellanschluß R des D-Flip-Flop 23 ausgegeben wird, durch welches der D-Flip-Flop zurückgestellt wird. Danach speichert die CPU 39 die von dem A/D Wandler 38 ausgegebenen Digitaldaten Dd. Nachfolgend konvertiert die CPU 39 die gespeicherten Digitaldaten Dd in die Tonhöhendaten Dp, die die Tonhöhe des Musiktones kennzeichnen, und die Tonhöhendaten Dp werden der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 41 zugeleitet. Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 41 erzeugt das die Tonhöhe kennzeichnende Musiktonsignal entsprechend den Tonhöhendaten Dp. Dieses Musiktonsignal wird zum Lautsprecher 43 ausgegeben, wobei der Lautsprecher 43 den Musikton mit der Tonhöhe erzeugt, die der Stärke des Impulses entspricht, der dem an der Hand des Spielers befestigten Beschleunigungssensor 11 mitgeteilt wird.
Wie bereits beschrieben, kann der Beschleunigungssensor 11 an einem vorgegebenen Körperteil des Spielers befestigt sein. Gemäß der Bauweise der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Musikton mit einer Tonhöhe zu erzeugen, die einer Intensität des Händeklatschens und einer Intensität des Fußaufstampfens des Spielers zwischen Fuß und Boden entspricht.
Die vorliegende Erfindung erzeugt außerdem den Musikton mit der Tonhöhe, die der von dem Beschleunigungssensor 11 festgestellten Impulsstärke entspricht. Der Impulsdetektor nach der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die vorliegende Ausführungsform eingeschränkt. Es ist beispielsweise möglich, den Impulsdetektor so zu bauen, daß eine Lautstärke oder Klangfarbe des Musiktons im Ansprechen auf die Impulsstärke variiert wird.
Es ist zudem möglich, den Impulsdetektor so zu bauen, daß die Klangfarben der Musiktöne auf der Grundlage des Signals Vb (in Fig. 2(b) gezeigt) und des Signals Ve (in Fig. 2(d) gezeigt) unabhängig gesteuert werden. Beispielsweise kann ein Musikton der Baßtrommel durch das Signal Vb gesteuert werden, und ein anderer Musikton von einer Zimbel kann durch das Signal Ve gesteuert werden. Bei einer solchen Bauweise können zwei Arten von Musiktönen mittels nur eines Detektors (d.h., nur eines Beschleunigungssensors 11) gesteuert werden.
Wie bereits zuvor beschrieben, kann der Impulsdetektor nach der vorliegenden Erfindung Detektionsfehler, die durch Berührungsgeräusche und ähnliches verursacht werden, ausschalten, und der vorliegende Impulsdetektor kann die Impulsstärke mit Genauigkeit feststellen.

(2) BEWEGUNGSDETEKTOR

Fig. 3 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bewegungsdetektors zeigt. Genauer gesagt, die in Fig. 3 gezeigte Schaltung erzeugt Signale, die einer Geschwindigkeit und einer Bewegungsentfernung eines Objektes entsprechen, die durch Integration eines Ausgabesignals eines Beschleunigungssensors festgestellt werden sollen.
In Fig. 3 kennzeichnet 1 01 einen Eingabeanschluß, der mit einem Beschleunigungssignal Al beaufschlagt wird, welches von einem Piezoelektrischen-Beschleunigungssensor 5a ausgegeben wird.
Ein Widerstand 104 ist zwischen den Eingabeanschluß 101 und einem invertierenden Eingabeanschluß (-) eines Operationsverstärkers 103 zwischengeschaltet, und ein Kondensator 105 ist zwischen den invertierenden Eingabeanschluß und den Ausgabeanschluß des Operationsverstärkers 103 zwischengeschaltet. Ein nichtinvertierender Eingabeanschluß (+) des Operationsverstärkers 103 ist außerdem geerdet. Der Ausgabeanschluß des Operationsverstärkers 103 ist mit einem Anschluß 107 und ebenso mit einem invertierenden Eingabeanschluß (-) eines Operationsverstärkers 109 (dessen nichtinvertierender Eingabeanschluß geerdet ist) über einen Widerstand 111 verbunden. Der vorher erwähnte Operationsverstärker 103, der Widerstand 104 und der Kondensator 105 bilden eine Integrationsschaltung 102. Beide Anschlüsse des Kondensators 105 sind mit den jeweiligen Kontakten eines Reed-Relais 106 verbunden.
In ähnlicher Weise zu der Integrationsschaltung 102 bilden der Operationsverstärker 109, der Widerstand 111 und ein Kondensator 112 eine Integrationsschaltung 108. Der Ausgabeanschluß der Integrationsschaltung 108 (d.i., die Verbindungsstelle zwischen dem Operationsverstärker 109 und dem Kondensator 112) ist mit einem Anschluß 114 verbunden. Beide Anschlüsse des Kondensators 112 sind mit jeweiligen Kontakten eines Reed-Relais 113 verbunden. Jeweils ein Anschluß des Reed-Relais 106 und der des Reed-Relais 113 ist mit einem Ausgabeanschluß einer Verzögerungsschaltung 122 verbunden, und der jeweilige andere Anschluß des Reed Relais 106 und des Reed-Relais 113 ist geerdet. Es ist m6glich, in diesem Fall die Reed-Relais 1 06 und 113 durch Halbleiterschalter zu ersetzen.
Die oben erwähnten Integrationsschaltungen 102 und 108 bilden einen Datenkonvertierungsabschnitt CHN.
Ein nichtinvertierender Eingabeanschluß eines Vergleichers 117 ist dann mit dem Eingabeanschluß 101 über einen Widerstand 118 verbunden. Zudem ist ein invertierender Eingabeanschluß des Vergleichers 117 mit dem Eingabeanschluß 101 verbunden und auch über einen Kondensator 120 geerdet. Der Widerstand 119 und der Kondensator 120 bilden in diesem Fall eine Integrationsschaltung, die ein Signal Ald durch Verzögernng des Beschleunigungssignals Al erzeugt. Der Ausgabeanschluß des Vergleichers 117 ist mit einem Eingabeanschluß T des Flip-Flop 121 und ebenso mit einem Eingabeanschluß der Verzögerungsschaltung 122 verbunden.
Der oben erwähnte Vergleicher 117, die Widerstände 118 und 119 und der Kondensator 120 bilden eine Maximalwertdetektionsschaltung mit Phasenverschiebungsprinzip 116.
Diese Maximalwertdetektionsschaltung mit Phasenverschiebungsprinzip 116 vergleicht den Pegel des Beschleunigungssignals Al (welches dem Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird) und den des Signals Ald (welches durch Verzögerung des Beschleunigungssignals Al erhalten wird) und gibt ein seinem Vergleichsergebnis entsprechendes Impulssignal aus. Wenn beispielsweise das Beschleunigungssignal Al (in Fig. 4(a) gezeigt) dem Eingabeanschluß 101 zu einer Zeit to zugeleitet wird, wird das Beschleunigungssignal Al dem nichtinvertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 117 über den Widerstand 118 zugeleitet. Zusätzlich wird das Signal Ald (durch eine gestrichelte Linie in Fig. 4(a) dargestellt) durch Verzögerung des Signals Al in der Integrationsschaltung (die durch den Widerstand 119 und den Kondensator 120 gebildet wird) erzeugt, und dieses Signal Ald wird dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 117 zugeleitet. Folglich vergleicht der Vergleicher 117 die Pegel des Signals Al und Ald, und das Ausgabesignal U (in Fig. 4(b) gezeigt) des Vergleichers 117 wird identisch mit einem "1"-Signal (d.i., einem Signal mit einem logischen Pegel "1") während der Zeiten to bis t&sub1;, während der Pegel des Beschleunigungssignals Al größer ist als der des Signals Ald. Wie es in Fig. 4(a) gezeigt ist, ist die Zeit tl meist identisch zu einer Maximalwertzeit, wenn der Pegel des Beschleunigungssignals Al einen Maximalwert erreicht. Genauer gesagt, das Signal Ald ist identisch mit einem Verzögerungssignal des Beschleunigungssignals Al, daher muß der Zeitpunkt, zu dem der Pegel des Signals Ald größer wird als der des Beschleunigungssignals Al, gegenüber dem Zeitpunkt des Maximalwertes des Beschleunigungssignals Al verzögert sein. Es ist jedoch möglich, die Maximalwertzeit des Beschleunigungssignals Al durch die Zeit zu identifizieren, bei der der Pegel des Signals Ald größer wird als der des Beschleunigungssignals Al, indem man die Verzögerungszeit des Signals Ald in geeigneter Weise kleiner einstellt.
Dann wird das Ausgabesignal des Flip-Flop 121 jedesmal invertiert, wenn der Pegel seines Eingabesignals U abfällt. Dieser Flip-Flop 121 we ist einen Ausgabeanschluß Q auf, der mit einem Anschluß 123 verbunden ist und einen Rückstellanschluß R, der mit einem Anschluß 124 verbunden ist. Der Flip-Flop 121 gibt ein Signal IR (in der Fig. 4(c) gezeigt) an ein externes Gerät aus, das ein Rückstellsignal RES ausgibt, um den Flip- Flop 121 zurückzustellen, wenn das Signal IR zu dem "1"-Signal ansteigt.
Die Verzögerungsschaltung 122 verzögert den Zeitpunkt der abfallenden Flanke des Signals U, um die Impulsbreite des Signals U zu vergrößern. Wie es in Fig. 4(d) gezeigt ist, wird die Zeit der abfallenden Flanke t&sub3; des Ausgabesignals DL der Verzögerungsschaltung 122 gegenüber der Zeit der abfallenden Flanke t&sub1; des Signals U um 20 Mikrosekunden bis 100 Mikrosekunden in der vorliegenden Ausführungsform verzögert.
Die vorher erwähnte Maximalwertdetektionsschaltung mit Phasenverschiebungsprinzip 116, die Verzögerungsschaltung 122 und der Flip-Flop 121 bilden einen Datensteuerabschnitt CTL.
Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise des in Fig. 3 gezeigten Bewegungsdetektors im Zusammenhang mit den Figuren 4(a) bis 4(f).
Wenn das Beschleunigungssignal Al dem Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird, wird dieses Beschleunigungssignal Al simultan dem Datensteuerabschnitt CTL und dem Datenkonvertierungsabschnitt CHN zugeleitet.
Zunächst folgt die Beschreibung der Funktionsweise des Datensteuerabschnitts CTL.
Wenn das Beschleunigungssignal Al der Maximalwertdetektionsschaltung mit Phasenverschiebungsprinzip 116 über den Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird, steigt das Ausgabesignal U der Maximalwertdetektionsschaltung mit Phasenverschiebungsprinzip 116 zu dem "1"-Signal an. Danach fällt der Pegel des Signals U auf ein "0"-Signal (d.i., ein Signal mit einem logischen Pegel von "0") zu der Zeit t&sub1;, wenn die Amplitude des Beschleunigungssignals Al den Maximumwert annimmt. Zur gleichen Zeit steigt das Ausgabesignal IR des Flip-Flop 1 21 auf das "1"-Signal an, und ein solches "1"-Signal wird dem externen Gerät über den Anschluß 123 zugeleitet. Folglich liefert das externe Gerät das Rückstellsignal RES an den Rückstellanschluß R des Flip-Flop 121 über den Anschluß 124, wodurch das Signal IR auf ein "0"-Signal abfällt. Wenn das Signal U auf ein "1"-Signal ansteigt, steigt andererseits das Ausgabesignal DL der Verzögerungsschaltung 122 auf ein "1"-Signal an. Die Periode, während der das Signal DL ein "1"-Signal ist, setzt sich um 20 bis 100 Mikrosekunden fort, nachdem das Signal U auf das "0"-Signal abfällt. Relaisspulen der Reed-Relais 106 und 113 werden magnetisiert (in einer Periode zwischen den Zeiten t&sub0; bis t&sub3;), während das Signal DL ein "1"-Signal ist. Die Kontakte des Reed-Relais 106 und 113 werden somit in der Periode zwischen den Zeiten t&sub0; bis t&sub3; geöffnet.
Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise des Datenkonvertierungsabschnitts CHN.
Die Integrationsschaltungen 102 und 108 arbeiten nicht, während die Reed-Relais 106 und 113 geschlossen sind. Zum Zeitpunkt to, wenn das Beschleunigungssignal Al dem Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird, sind die Kontakte der Reed-Relais 106 und 113 geöffnet, und die Integrationsschaltungen 102 und 108 beginnen zu arbeiten. Genauer gesagt, die Integrationsschaltung 102 integriert das Beschleunigungssignal Al so, um ein Signal DV in dem Zeitraum zwischen den Zeiten t&sub0; bis t&sub3; auszugeben. Da das Signal DV durch Integration des Beschleunigungssignals Al in einer Beschleunigungszunahmeperiode zwischen t&sub0; bis t&sub1; erhalten wird, repräsentiert der Wert des Signals DV eine maximale Geschwindigkeit zu einem Zeitpunkt, wenn die Beschleunigungszunahmeperiode für das nachzuweisende Objekt beendet ist. Die Integrationsschaltung 108 integriert das Ausgabesignal DV der Integrationsschaltung 102, während das Ausgabesignal DL der Verzögerungsschaltung 122 bei dem "1"-Signal ist, so daß die Integrationsschaltung 108 ein Signal DD erzeugt. Da das Signal DD durch Integration des (Geschwindigkeit) Signals DV erhalten wird, repräsentiert der Wert des Signals DD eine Bewegungsentfernung, die gemessen wird bis die Beschleunigung des Objektes identisch dem Maximum wird.
Wie bereits beschrieben, weist die vorliegende Ausführungsform die Beschleunigung in jedem kleinsten Zeitraum auf der Grundlage des Beschleunigungssignals Al nach, das von dem Beschleunigungssensor 5a ausgegeben wird, und führt eine Integrationsoperation an der nachgewiesenen Beschleunigung in dem kleinsten Zeitraum (d.i., die Beschleunigungszunahmeperiode) durch. Daher kann die vorliegende Ausführungsform die Bewegungscharakteristik des nachzuweisenden Objektes nachweisen.
Zudem kann die vorliegende Ausführungsform die Bewegungsgeschwindigkeit und die Bewegungsentfernung des nachzuweisenden Objektes mittels eines einfachen Schaltungsaufbaus (die drei Operationsverstärker, einen Flip-Flop und eine Vielzahl von Widerständen, Kondensatoren und Reed-Relais verwendet) erhalten. Daher kann die vorliegende Ausführungform kostengünstiger sein.
Daneben ist es möglich, eine Musiktonerzeugungseinheit 125 (wie sie in Fig. 5 gezeigt ist) als externes Steuergerät zu verwenden. Es folgt nun die Beschreibung der Funktionsweise der in Fig. 5 gezeigten Schaltung.
In Fig. 5 liefert, wenn der Flip-Flop 121 das Signal IR an die zentrale Rechnereinheit (CPU) 130 als ein Unterbrechungssignal ausgibt, die CPU 130 das Rückstellsignal RES an den Flip-Flop 121. Unterdessen halten die Analog/Digital-Wandler (A/D-Wandler) 126 und 127 die Pegel der Signale DV und DD zu einer Zeit t&sub2; (in Fig. 4 gezeigt), wenn das Rückstellsignal RES von der CPU 130 ausgegeben ist. Zur gleichen Zeit beginnen die A/D-Wandler 126 und 127 die gehaltenen Signale DV und DD in jeweilige Digitaldaten zu konvertieren, und solche Digitaldaten werden jeweils in die Register 128 und 129 gespeichert. Dann werden die in die Register 128 und 129 gespeicherten Digitaldaten zu der CPU 130 über einen Datenbus 131 geleitet und dort gespeichert. Die CPU 130 liest die in den Registern 128 und 129 gespeicherten Daten aus und die ausgelesenen Daten werden dem Tongenerator 132 über einen Datenbaus 131 zugeleitet. In diesem Fall leitet die CPU 130 die in dem Register 128 gespeicherten Daten zu dem Tongenerator 132 als Lautstärkesteuerdaten, und die CPU 130 leitet die in dem Register 129 gespeicherten Daten zu dem Tongenerator 132 als Tonhöhendaten. Folglich erzeugt der Tongenerator 133 ein Musiktonsignal mit einer Lautstärke und einer Tonhöhe, die jeweils den Signalen DV und DD entsprechen, und gibt diese an ein Tonsystem 133. Durch die Steuerung des Tonsystems 133 erzeugt ein Lautsprecher 134 einen den Signalen DV und DD entsprechenden Musikton.
Die Bedeutung der vorher erwähnten Signale DV und DD ist nicht auf die Lautstärke und die Tonhöhe eingeschränkt. Das Signal DV kann beispielsweise zu einem Signal zur Steuerung eines "regist" modifiziert werden, und das Signal DD kann zu einem Signal zur Steuerung einer Klangfarbe eines Musiktones (wie beispielsweise Töne einer Flöte, des Klaviers und ähnlichem) modifiziert werden.
Das vorhergehende "regist" repräsentiert Voreinstellungen verschiedener Arten von Hebeln, die an einer Bedienungsleiste (nicht gezeigt) angeordnet sind.
Wenn das "regist" durch Veränderung des Signals DV gesteuert wird, können die regist-Bedingungen entsprechend der Bewegung des menschlichen Körpers oder ähnlichem variiert werden. Es ist daher möglich, einen neuen Musikeffekt zu erhalten, der anders als der konventionelle Musikeffekt ist, der durch eine manuelle Bedienung gesteuert wird.

(3) WINKELGESCHWINDIGKEITSDETEKTOR

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Musiktonerzeugungsvorrichtung zeigt, die einen erfindungsgemäßen Winkelgeschwindigkeitsdetektor verwendet, und Fig. 7 zeigt eine perspektivische Ansicht des Spielers, der die in Fig. 6 gezeigte Musiktonerzeugungsvorrichtung trägt.
In Fig. 6 kennzeichnet 201 eine Musiktonerzeugungseinheit, 202a und 202b kennzeichnen Ultraschallsender und 203a und 203b kennzeichen Ultraschallempfänger. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, werden die Musiktonerzeugungseinheit 201 und die Ultraschallempfänger 203a und 203b mittels eines Gürtels um die Taille eines Spielers getragen. Die Ultraschallsender 202a und 202b werden jeweils an vorgegebenen bestimmten Abschnitten des rechten und linken Arms des Spielers mittels eines Befestigungsteils 205 wie beispielsweise Halterungen getragen, so daß die Ultraschallsender 202a und 202b jeweils auf die Ultraschallempfänger 203a und 203b gegenüberliegend ausgerichtet sind. Diese Ultraschallsender 202a und 202b sind aus piezoelektrischen Elementen gebaut, wie beispielsweise Bariumtitanatvibratoren und ähnlichem. Wenn eine Hochfrequenzspannung an die Ultraschallsender 202a und 202b angelegt wird, erzeugen diese Ultraschallsender 202a und 202b Ultraschallwellen. Zusätzlich erzeugen die Ultraschallempfänger 203a und 203b die Hochfrequenzspannungen, wenn diese Ultraschallempfänger 203a und 203b die Ultraschallwelle empfangen. In diesem Fall sind zwei oder drei übertragende piezoelektrische Elemente in den Ultraschallsendern 202a und 202b radial angeordnet, um so ihre Ultraschallwellen in einem Winkelbereich von 180 Grad auszustrahlen. In ähnlicher Weise sind zwei oder drei empfangende piezoelektrische Elemente in den Uftraschallempfängern 203a und 203b radial angeordnet, um so die von den Ultraschallsendern 202a und 202b ausgestrahlten Ultraschallwellen zu empfangen und nachzuweisen. Folglich können, auch wenn die relativen Positionsverhältnisse zwischen den Ultraschallsendern 202a und 202b und den Ultraschallempfängern 203a und 203b geändert werden, die von den Ultraschallsendern 202a und 202b ausgestrahlten Ultraschallwellen immer die Ultraschallempfänger 203a und 203b erreichen, ungeachtet der Anderung der vorher beschriebenen relativen Positionsverhältnisse.
Es folgt nun die Beschreibung im Bezug auf die Musiktonerzeugungseinheit 201. Bei der Musiktonerzeugungseinheit 201 kennzeichnet 210 einen Startimpulsgenerator, der einen Startimpuls SPL mit einer konstanten Periode erzeugt. Dieser Startimpuls SPL wird einem Eingabeanschluß des Ultraschallimpulsgenerators 211 zugeleitet und stellt jeweils Eingabeanschlüsse S der Rücksetz-Setz (R-S)-Flip-Flop 212a und 212b ein. Der Startimpuls SPL steuert den Ultraschallimpulsgenerator 211 an, wodurch ein Ultraschallimpuls UPL erzeugt wird und zu den Ultraschallsendern 202a und 202b ausgegeben wird, wodurch die Ultraschallwellen mit kostanten Perioden von den Ultraschallsendern 202a und 202b ausgestrahlt werden. Wenn die Ultraschallwellen die Ultraschallempfänger 203a und 203b erreichen, erzeugen die Ultraschallempfänger 203a und 203b jeweils Hochfrequenzspannungen.
Die von dem Ultraschallempfänger 203a ausgegebene Hochfrequenzspannung wird einem Verstärker 213a zugeleitet, in welchem die Hochfrequenzspannung verstärkt wird. Der Verstärker 213a gibt somit ein verstärktes Signal Sa an die Diode 214a aus, in der das verrkte Signal Sa gleichgerichtet wird. Da nach gibt die Diode 214a das gleichgerichtete Signal des Signals Sa zu einem Ruckstelleingabeanschluß R des R- S-Flip-Flop 212a. Dieser R-S-Flip-Flop 212a wird durch den Startimpuls SPL eingestellt und durch das Ausgabesignal der Diode 214a zuruckgestellt. So weist ein von dem Ausgabeanschluß Q des R-S-Flip-Flop 212a ausgegebenes Signal Sa&sub1; eine Impulsbreite auf, die einer Entfernung R zwischen dem Ultraschallsender 202a und dem Ultraschallempfänger 203a entspricht. Ein solches Signal Sal wird einem Eingabeanschluß eines UND-Gatters 215a zugeleitet. Während das Signal Sa&sub1; dem UND-Gatter 215a zugeleitet wird, öffnet dieses Signal Sa&sub1; das UND-Gatter 215a, wodurch ein Taktimpuls CP durchgeleitet wird und einem Takteingabeanschluß CK eines Zählers 216a zugeleitet wird. Dieser Zähler 216a zählt den Taktimpuls CP durch und gibt seinen Zählwert als Entfernungsmeßdatenwert LR aus. Der Wert eines solchen Entfernungsmeßdatenwerts LR entspricht der Entfernung R zwischen dem Ultraschallsender 202a und dem Ultraschallempfänger 203a.
Die von dem Ultraschallempfänger 203b erzeugte Hochfrequenzspannung wird einem Verstärker 213b zugeleitet, in welchem die Hochfrequenzspannung verstärkt wird. Der Verstärker 213b gibt somit ein verstärktes Signal Sb an die Diode 214b aus, in der das verstärkte Signal Sb gleichgerichtet wird. Da nach gibt die Diode 214b das gleichgerichtete Signal des Signals Sb zu einem Rückstelleingabeanschluß R des R-S- Flip-Flop 212b. Dieser R-S-Flip-Flop 212b wird durch den Startimpuls SPL eingestellt und durch das Ausgabesignal der Diode 214b zurückgestellt. So weist ein von dem Ausgabeanschluß Qdes R-S-Flip-Flop 212b ausgegebenes Signal Sb&sub1; eine Impulsbreite auf, die einer Entfernung L zwischen dem Ultraschallsender 202b und dem Ultraschallempfänger 203b entspricht. Ein solches Signal Sb&sub1; wird einem Eingabeanschluß eines UND-Gatters 215b zugeleitet. Während das Signal Sb&sub1; dem UND-Gatter 215b zugeleitet wird, öffnet dieses Signal Sb&sub1; das UND-Gatter 215b, wobei ein Taktimpuls CP durchgeleitet wird und einem Takteingabeanschluß CK eines Zählers 216b zugeleitet wird. Dieser Zähler 216b zählt den Taktimpuls CP durch und gibt seinen Zählwert als Entfernungsmeßdatenwert LL aus. Der Wert eines solchen Entfernungsmeßdatenwerts LL entspricht der Entfernung L zwischen dem Ultraschallsender 202b und dem Ultraschallempfänger 203b. Wie zuvor beschrieben, wird eine Ultraschallentfernungsmeßschaltung 220 aus den vorher beschriebenen Elementen gebildet.
Die vorhergehenden Entfernungsmeßdaten LR und LL werden jeweils den Operationsschaltungen 221a und 221b zugeleitet. Diese Operationsschaltungen 221a und 221b werden hauptsächlich von Festwertspeichern (ROM) gebildet, die als Nachschlagetabellen arbeiten. Genauer gesagt, konvertiert die Operationsschaltung 221a die Entfernungsmeßdaten LR in die Winkeldaten DR, deren Wert einem Drehwinkel Sr (in Fig. 7 gezeigt) an einem rechten Schultergelenk des Spielers entspricht. In ähnlicher Weise konvertiert die Operationsschaltung 221b die Entfernungsmeßdaten LL in die Winkeldaten DL, deren Wert einem Drehwinkel Sl an einem linken Schultergelenk des Spielers entspricht.
Wie es in Fig. 7 gezeigt ist, stellt Ar eine Entfernung zwischen einem Drehmittelpunkt Or an dem rechten Schultergelenk des Spielers und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallsender 202a befestigt ist, und Br stellt eine Entfernung zwischen dem Drehmittelpunkt Or und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallempfänger 203a befestigt ist. In diesem Fall kann der Drehwinkel Sr durch folgende Formel (1) basierend auf einem Kosinus-Lehrsatz erhalten werden.
Sr = cos&supmin;¹[(Ar² + Br² - R²)/(2 Ar Br)] ... ... (1)
Falls der Wert der Entfernungen Ar und Br auf einen vorgegebenen konstanten Wert in der vorausgehenden Formel (1) gesetzt werden, kann der Wert des Drehwinkels Sr durch Einsetzen des Wertes der Entfernungsmeßdaten LR anstelle der Entfernung R erhalten werden. Genauer gesagt, die Operationsschaltung 221a sieht den ROM vor, der die Winkeldaten DR dort vorspeichert, und die Operationsschaltung 221a liest die Winkeldaten DR aus, die den Entfernungsmeßdaten LR entsprechen, welche in die Operationsschaltung 221a als eine Adresse für den ROM eingegeben werden. Die durch die Formel (1) dargestellte Operation wird somit in der Operationsschaltung 221a durchgeführt.
In ähnlicher Weise stellt Al eine Entfernung zwischen einem Drehmittelpunkt Ol an dem linken Schultergelenk des Spielers und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallsender 202b befestigt ist, und Bl stellt eine Entfernung zwischen dem Drehmittelpunkt Ol und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallempfänger 203b befestigt ist. In diesem Fall kann der Drehwinkel Sl durch folgende Formel (2) basierend auf einem Kosinus-Lehrsatz erhalten werden.
Sl = cos&supmin;¹[(Al² + Bl² - L²)/(2 Al Bl)] ... ... (2)
Falls die Werte für die Entfernungen Al und Bl auf einen vorgegebenen konstanten Wert in der vorausgehenden Formel (2) gesetzt werden, kann der Wert des Drehwinkels Sl durch Einsetzen des Wertes der Entfernungsmeßdaten LL anstelle der Entfernung L erhalten werden. Genauer gesagt, die Operationsschaltung 221b sieht den ROM vor, der die Winkeldaten DL dort vorspeichert, und die Operationsschaltung 221b liest die Winkeldaten DL aus, die den Entfernungsmeßdaten LL entsprechen, welche in die Betriebschaltung 221 b als eine Adresse für den ROM eingegeben werden. Die durch die Formel (2) dargestellte Operation wird somit in der Operationsschaltung 221b durchgeführt.
Die Betriebschaltungen 221a und 221b nehmen die von den Zählern 216a und 216b ausgegebenen jeweiligen Entfernungsmeßdaten LR und LL zu den Zeitpunkten der Anstiegsflanke der Signale Sa&sub1; und Sb&sub1; auf, d.h., zu Zeiten, an denen die R-S-Flip-Flop 212a und 212b zurückgestellt werden. Kurz danach geben die Operationsschaltungen 221a und 221b jeweilige Rückstellimpulse RPa und RPb aus, um die Eingabeanschlüsse R der Zähler 216a und 216b zurückzustellen, so daß die Zähler 216a und 21 6b zurückgestellt werden. Die von den Operationsschaltungen 221a und 221b ausgegebenen Winkeldaten DR und DL werden jeweiligen Digital/Analog (D/A)- Wandlern 222a und 222b zugeleitet, in denen die Winkeldaten DR und DL in Analogspannungssignale VR und VL konvertiert werden. Diese Spannungssignale VR und VL werden Differenzierschaltungen 223a und 223b zugeleitet, in denen die Spannungssignale VR und VL differenziert werden, so daß Spannungsignale VR&sub1; und VL&sub1; erhalten werden. Diese Signale VR&sub1; und VL&sub1; werden einer Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 zugeleitet.
Da die Werte der Spannungssignale VR und VL dem Drehwinkel Sr jeweils bei dem rechten Schultergelenk und dem Drehwinkel Sl bei dem linken Schultergelenk entsprechen, entsprechen die Werte der differenzierten Signale VR&sub1; und VL&sub1; der Spannungssignale VR und VL den jeweiligen Drehwinkeln Sr und Sl.
Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 erzeugt Perkussivtöne (wie beispielsweise den Ton einer Trommel, den Ton einer Zimbel und ähnlichem) entsprechend einem vorgegebenen Rhythmusmuster mit einer Spielgeschwindigkeit, die den von den jeweiligen Differenzierschaltungen 223a und 223b ausgegebenen Werten der Signale VR&sub1; und VL&sub1; entsprechen. In diesem Fall steigt die Spielgeschwindigkeit im Ansprechen auf den Wert des Signals VR&sub1; an, und die Spielgeschwindig keit nimmt ab im Ansprechen auf den Wert des Signals VL&sub1;. Bei der vorliegenden Ausfuhrungsform kann die Spielgeschwindigkeit annähernd auf = 90 zunehmen. Mit anderen Worten, die Spielgeschwindigkeit kann so zunehmen, daß eine Viertelnote ( ) neunzigmal in einer Minute erzeugt werden kann. Das von der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 erzeugte Musiktonsignal wird einem Lautsprecher 225 zugeleitet, wobei der Lautsprecher 225 den Pekussivton entsprechend dem vorgegebenen Rhythmusmuster mit der Spielgeschwindigkeit erzeugt, die den Drehwinkelgeschwindigkeiten des rechten und linken Arms des Spielers entspricht. So kennzeichnet 226 eine Sendeschaltung, die das von der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 ausgegebene Musiktonsignal über eine Antenne 227 mittels einer Funkverbindung überträgt.
Wie bereits beschrieben, mißt die vorliegende Ausführungsform die Entfernung R zwischen dem Ultraschallsender 202a und dem Ultraschallempfänger 203a und berechnet den Drehwinkel Sr des rechten Arms im Bezug auf die Richtung des Körpers des Spielers auf der Grundlage der gemessenen Entfernung R. Dann wird der Wert des Drehwinkels Sr in der Differenzierschaltung 223a differenziert, so daß der Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des rechten Armes erhalten werden kann. In gleicher Weise mißt die vorliegende Ausführungsform die Entfernung L zwischen dem Ultraschallsender 202b und dem Ultraschallempfänger 203b und berechnet den Drehwinkel Sl des linken Arms im Bezug auf die Richtung des Körpers des Spielers auf der Grundlage der gemessenen Entfernung L. Dann wird der Wert des Drehwinkels Sl in der Differenzierschaltung 223b differenziert, so daß der Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des linken Armes erhalten werden kann. Demgemäß ist es möglich, die Spielgeschwindigkeit der Musiktöne entsprechend den Drehwinkelgeschwindigkeiten des rechten und linken Arms des Spielers zu variieren.
Im folgenden wird eine andere Ausführungsform der Musiktonerzeugungsvorrichtung beschrieben, die den erfindungsgemäßen Winkelgeschwindigkeitsdetektor in Zusammenhang mit Fig. 8 anwendet.
In Fig. 8 kennzeichnet 230 ein Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit, das die Brust, Schultern und Ellenbogen an der oberen Körperhälfte des Spielers bedeckt. Gleich einer üblichen Jacke, kann das Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 ausgezogen werden. Zudem sind die Schulterteile 230a und 230b und die Ellenbogenteile 230c und 230d des Kleidungsstückes mit Befestigungsmöglichkeit 230 aus einem flexiblen Fasermaterial hergestellt. Dünne vollkommen drehbare Kodierer 231a bis 231d sind jeweils an den Schulterteilen 230a und 230b und den Ellenbogenteilen 230c und 230d befestigt. Diese drehbaren Kodierer 231a bis 231d weisen jeweils Stangen auf, die mit Hebeln 232a bis 232d befestigt sind, deren oberste Endteile an dem Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 über Absorberelemente 233a bis 233b befestigt sind. Wenn der Spieler seine rechte oder linke Hand dreht, weist der drehbare Kodierer 231a direkt den Drehwinkel des rechten Schultergelenkes nach, oder der drehbare Kodierer 231b weist direkt den Drehwinkel des linken Schultergelenkes nach. Falls der Spieler seinen rechten oder linken Ellenbogen beugt, weist andererseits der drehbare Kodierer 231c direkt den Beugungswinkel des rechten Ellenbogengelenks nach, oder der drehbare Kodierer 231d weist direkt den Beugungswinkel des linken Ellenbogengelenkes nach.
Die drehbare Kodierer 231a und 231d geben die jeweiligen Winkeldaten (d.s., jeweilige Digitalsignale, wobei jedes eine vorgegebene Bitzahl aufweist) an die Musiktonerzeugungseinheit 201 a über eine Leitung 234 aus. Die Musiktonerzeugungseinheit 201a besteht aus vier Digital/Analog (D/A)-Wandlern, vier Differenzierschaltungen (beide sind nicht dargestellt), und der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224, dem Lautsprecher 225 und der in Fig. 6 gezeigten Sendeschaltung 226. Die vohergehenden vier D/A-Wandler konvertieren die jeweiligen Winkeldaten (die von den drehbaren Kodierern 231a bis 231d geliefert werden) in Analogspannungssignale, und diese Analogspannungssignale werden jeweils in den vier Differenzierschaltungen differenziert. In diesem Fall erzeugt die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 ein Musiktonsignal, das einen Perkussivton mit einem vorgegebenen Rhythmusmuster repräsentiert, und eine Spielgeschwindigkeit, die den Werten der Spannungssignale entspricht, die von den vier Differenzierschaltungen geliefert werden.
Daher wird die Spielgeschwindigkeit im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit des rechten Schultergelenkes gesteigert, und die Spielgeschwindigkeit wird im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit des linken Schultergelenkes vermindert. In diesem Fall kann die Spielgeschwindigkeit annähernd auf =90 im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeiten dieser Schultergelenke gesteigert werden. Zudem kann die Spielgeschwindigkeit im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit des rechten Ellenbogens gesteigert werden, und die Spielgeschwindigkeit kann im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit des linken Ellenbogengelenkes vermindert werden. In diesem Fall kann die Spielgeschwindigkeit annähernd auf =150 bis 80 im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit dieser Ellenbogengelenke gesteigert werden.
Nach einer weiteren im vorhergehenden beschriebenen Ausfuhrungsform ist es möglich, die Spielgeschwindigkeit der Pekussivtöne, die von dem Lautsprecher 225 der Musiktonerzeugungseinheit 201a im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit der Gelenke der Schultern und Ellenbogen erzeugt werden, willkürlich zu variieren. Die drehbaren Kodierer 231a und 231b stellen die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Gelenke der rechten und linken Schulter fest, sogar wenn der Spieler seinen rechten und linken Arm nach rechts oder links oder vorwärts oder rückwärts dreht. Daher kann sich der Spieler frei bewegen, so daß es möglich ist, den Freiheitsgrad für eine Tanzdarstellung des Spielers oder ähnliches zu erhöhen. Die drehbaren Kodierer 231a bis 231d sind an dem Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 ähnlich einer gewöhnlichen Jacke befestigt, und das Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 kann modisch gestaltet sein, so daß das Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 für das Erscheinungsbild des Spielers nicht verunstaltend ist.
In den vorher erwähnten Ausführungsformen werden die Winkeldaten (Digitaldaten) DR und DL in jeweilige Analogspannungssignale VR und VL konvertiert, die differenziert werden, um so die Analogsignale VR&sub1; und VL&sub1; zu erhalten, deren Werte den Drehwinkelgeschwindigkeiten entsprechen. Dann werden diese Analogsignale VR&sub1; und VL&sub1; der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 als Musiktonsteuerdaten zugeführt. Es ist jedoch möglich, die Musiktonerzeugungsvorrichtung so zu bauen, daß die Differentialdaten direkt aus den Winkeldaten DR und DL erhalten werden, und solche Differentialdaten (deren Werte den Drehwinkelgeschwindigkeiten entsprechen) werden der Musiktonsignalerzeugungsschaltung als Musiktonsteuerdaten zugeleitet. Es ist außerdem möglich, die Musiktonerzeugungsvorrichtung so zu bauen, daß Daten der festgestellten Drehwinkelgeschwindigkeiten den Musikton steuerdaten zugefuhrt werden, oder vorgegebene Musiktonsteuerdaten können auf der Grundlage der festgestellten Drehwinkelgeschwindigkeiten gebildet werden.
Die Spielgeschwindigkeit wird im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit der Arme des Spielers oder im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Schulter- und Ellenbogengelenke des Spielers in den vorher erwähnten Ausfuhrungsformen variiert. Es ist jedoch mdglich, die vorliegende Erfindung so konstruieren, daß die Tonhdhe, die Lautstarke, die Tondauer, die Klangfarbe oder ähnliches im Ansprechen auf die vorausgehenden Drehwinkelgeschwindigkeiten varriert werden. Es ist außerdem möglich, die vorliegende Erfindung so zu konstruieren, daß Musiktonparameter durch die vorhergehenden Drehwinkelgeschwindigkeiten gesteuert werden können, oder die Musiktonparameter können durch eine willkürliche Kombination der vorhergehenden Drehwinkelgeschwindigkeiten gesteuert werden.
Außerdem werden die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Schultern und Ellenbogen des Spielers in der vorliegenden Ausführungsform nachgewiesen. Es ist jedoch möglich, die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Knie des Spielers in der vorliegenden Erfindung nachzuweisen.
Zudem ist es nicht erforderlich, die Musiktonsignalerzeugungsschaltung und den Lautsprecher in der Musiktonerzeugungseinheit vorzusehen. Es ist möglich, die Musiktonerzeugungseinheit so zu konzipieren, daß die Musiktonerzeugungseinheit ihre Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage des bekannten MIDI-Standards (Musical Instrument Digital Interface) beispielsweise ausgibt. In diesem Fall werden solche Musiktonsteuerdaten einer externen Musiktonsignalerzeugungsschaltung zugeführt.

(4) WINKELSENSOR

Fig. 9 bis 13 zeigen eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Winkelsensors 301.
In diesen Figuren 9 bis 13 kennzeichnet 302 ein kugelförmiges hohles Gehäuse. An einer außenseitigen peripheren Oberfläche des Gehäuses 302, ist eine Kreismarkierung 303 als eine zentrale Position aufgetragen, und Pfeilmarkierungen 303a bis 303d sind so aufgetragen, daß die Pfeilmarkierungen 303a bis 303d Richtungen von der zentralen Position 303 nach außen kennzeichnen. Andererseits sind Leitungen X&sub1; bis X&sub8; in einer X-Achsenrichtung und Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; in einer Y- Achsenrichtung an einer Matrix in der Innenoberfläche des Gehäuses 302 (wie es in Fig. 14 gezeigt ist) verdrahtet. Detektoren 304 sind an den Schnittpunkten vorgesehen, an denen die Leitungen X&sub1; bis X&sub8; die Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; kreuzen. Wie es in Fig. 12 gezeigt ist, hat der Detektor 304 zwei Kontakte 305a und 305b an seiner Außenoberfläche und eine Diode (nicht gezeigt) in seinem Inneren. Wie es in Fig. 13 gezeigt ist, ist der Kontakt 305a direkt mit den Leitungen X&sub1; bis X&sub8; verbunden, und der Kontakt 305b ist über eine Diode 306 mit den Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; verbunden. Wie es in Fig. 11 gezeigt ist, ist Quecksilberflüssigkeit 307 in dem Gehäuse 302 eingeschlossen, so kann der Kontakt 305a mit dem Kontakt 305b über die Quecksilberflüssigkeit 307 verbunden werden (d.h., der Detektor 304 ist angeschaltet). Die Leitungen X&sub1; bis X&sub8; und die Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; sind mit einem externen Gerät (nicht gezeigt) über eine Leitung 308 (wie es in Fig. 9 gezeigt ist) verbunden.
Wie es in Fig. 9 gezeigt ist, wird der Winkelsensor mit der vorher beschriebenen Bauweise von einer Hand H gehalten. Falls die Hand H nach oben und unten in eine Richtung A bewegt wird oder sich die Hand H in eine Richtung B dreht, muß sich die Quecksilberflüssigkeit immer unten in dem Gehäuse 302 bewegen. In diesem Fall variiert eine Neigung des Winkelsensors 301 den Detektor 304, der durch die Quecksilberflüssigkeit 307 angeschaltet wird. Ein Neigungswinkel des Winkelsensors 301 in die Richtung A und sein Neigungswinkel in die Richtung B können durch Feststellen einer Kombination von angeschalteten Detektoren 304 auf der Grundlage eines Anschaltungszustandes aus den Leitungen X&sub1; bis X&sub8; und den Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; nachgewiesen werden.
Es folgt die Beschreibung eines elektronischen Musikinstrumentes, das den vorher erwähnten Winkelsensor 301 verwendet, in Zusammenhang mit Fig. 14.
In Fig. 14 kennzeichnet 309 Widerstände, die die Leitungen X&sub1; bis X&sub8; schalten, und 310 kennzeichnet ein I/O-Interface mit Ausgabeanschlusse PA und PB, die mit den Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; verbunden sind, und einem Eingabeanschluß PC, der mit den Leitungen X&sub1; bis X&sub8; verbunden ist. 311 kennzeichnet eine zentrale Rechnereinheit (CPU), 312 kennzeichnet einen Festwertspeicher (ROM) zur Speicherung vorgegebener von der CPU 311 verwendeter Programme, 313 kennzeichnet einen Direktzugriffsspeicher (RAM), der für einen Arbeitsbereich verwendet wird, und 314 kennzeichnet eine Busleitung. Die vorher erwähnten Elemente 309 bis 314 bilden eine Musiktonsteuerschaltung 315.
Die CPU 311 wählt sequentiell ein Bit aus Bits PAO bis PA7 in dem Ausgabeanschluß PA und Bits PB0 bis PB7 in dem Ausgabeanschluß PB aus, und die CPU 311 stellt einen Pegel des ausgewählten einen Bits bis zu dem Pegel der Höhe (H) ein. Das "H"-Pegelsignal wird einem der Biteingänge PC0 bis PC7 in dem Eingabeanschluß PC über eine bestimmte Leitung von den Leitungen X&sub1; bis X&sub8; geliefert, die einer bestimmten Leitung mit dem H-Pegel von den Leitungen Y&sub1; bis Y&sub1;&sub6; entspricht. Dadurch kann die CPU 311 durch Oberprüfen des "H"-Pegelsignals, das den Biteingängen PC0 bis PC7 zugeleitet wird, nachweisen, welcher Detektor 304 angeschaltet ist. Die CPU 311 kann außerdem den Neigungswinkel des Winkelsensors 301 in Richtung A und B auf der Grundlage der Angeschaltetzustände der Detektoren 304 bestimmen. Demgemäß erzeugt die CPU 311 Musiktonsteuerdaten KC, deren Inhalt dem Neigungswinkel entspricht. Die Musiktonsteuerdaten KC werden einer Musiktonsignalerzeugungsschaltung 31 6 über eine Busleitung 314 zugeleitet. Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 316 erzeugt ein Musiktonsignal mit einer Tonhöhe, die dem Wert der gelieferten Musiktonsteuerdaten KC entspricht. Ein solches Musiktonsignal wird einem Tonsystem 317 zugeführt, in dem ein dem Musiktonsignal entsprechender Musikton erzeugt wird.
Falls die Kreismarkierung 303 in einer oberen Position des Winkelsensors 301 zu sehen ist, wie es in Fig. 9 gezeigt ist, erzeugt das Tonsystem 317 einen Musikton mit einer vorgegebenen Referenztonhöhe. Wenn die Hand H nach oben und nach unten in die Richtung A bewegt wird oder die Hand H in die Richtung B gedreht wird, dann muß die von dem Tonsystem 31 7 erzeugte Tonhöhe des Musiktons im Ansprechen auf die Bewegungsrichtung des Winkelsensors 301 variiert werden.
Wie bereits beschrieben, kann das elektronische Musikinstrument, das den Winkelsensor 301 verwendet, Musiktöne mit verschiedenen Tonhöhen erzeugen, die der Neigung des Winkelsensors 301 entsprechen. Beispielsweise, wenn der von der Hand des Spielers gehaltene Winkelsensor 301 bewegt wird, ist es möglich, verschiedene Musiktöne im Ansprechen auf die Bewegung der Hand des Spielers zu erzeugen. Es ist somit möglich, ein Musikspiel auf der Grundlage einer brandneuen Spielmethode zu genießen, die mit konventionellen elektronischen Musikinstrumenten nicht umgesetzt werden kann.
Es zudem möglich, die vorliegende Ausführungsform so zu konzipieren, daß die Tonhöhe im Ansprechen auf den Neigungswinkel des Winkelsensors 301 in die Richtung A und die Tonlautstärke im Ansprechen auf den Neigungswinkel des Winkelsensors 301 in die Richtung B variiert wird.
Außerdem ist es möglich, die vorliegende Ausführungsform so zu konzipieren, daß die Klangfarbe und ähnliches im Ansprechen auf den Neigungswinkel des Winkelsensors 301 variiert werden.
Es folgt die Beschreibung einer modifizierten Ausführungsform der vorliegenden Ausführungsform im Zusammenhang mit Fig. 1 5. In Fig. 15 sind Kontakte 320 an der Innenseite des Gehäuses 302 anstelle der Detektoren 304 vorgesehen, und eine kugelförmige gemeinsame Elektrode 321 ist in einem inneren Hohlraum des Gehäuses 5302 vorgesehen. Der Neigungswinkel des Gehäuses 302 variiert eine Kombination von Kontakten 320, die mit der gemeinsamen Elektrode 321 über die Quecksilberflüssigkeit 307 verbunden sind.
In der vorher erwähnten Ausführungsform hat das Gehäuse 302 die Form einer Kugel. Die Form des Gehäuses 302 ist jedoch nicht auf die Kugelform eingeschränkt. Es ist anstelle dessen möglich, dem Gehäuse eine zylindrische Form zu geben.

[II] MUSlKTONSTEUERVORRICHTUNG

Es folgt die Beschreibung der Ausführungsformen der Musiktonsteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

(1) BAUWEISE EINER AUSF0HRUNGSFORM

Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Musiktonsteuervorrichtung zeigt. In Fig. 16 kennzeichnen 1X, 1Y und 1Z Beschleunigungssensoren, die Beschleunigungen jeweils in einer X- Achsenrichtung, in einer Y-Achsenrichtung und einer Z-Achsenrichtung nachweisen. Diese Beschleunigungssensoren 1X bis 1Z sind beispielsweise mit Dehnungsmeßstreifen konzipiert, die Beschleunigungssignale ausgeben, die den vorhergehenden vorgegebenen Richtungen entsprechen. In der ersten Ausführungsform sind diese Beschleunigungssensoren 1X bis 1Z jeweils an den Endabschnitten eines Trommelstocks 402, wie er in Fig. 17 gezeigt ist, angeordnet. Ein weiterer Randabschnitt dieses Trommelstocks 402 wird von der Hand des Spielers gehalten, daher wird ein der Schwingbewegung entsprechender Musikton erzeugt, wenn der Spieler den Trommelstock 402 schwingt. Zusätzlich ist ein Klangfarbenauswählschalter SEL an dem anderen Randabschnitt des Trommelstocks 402 angebracht. Wenn der Spieler diesen Schalter SEL drückt, wird eine gewünschte Klangfarbe ausgewählt.
Es folgt die Beschreibung einer Schaltung zur Erzeugung eines Musiktons auf der Grundlage von Ausgabesignalen der Beschleunigungssensoren 1X bis 1Z. Da jedoch jeder der Beschleunigungssensoren 1X bis 1Z die gleiche Schaltung zur Erzeugung des Musiktons aufweist, wird die Beschreibung der Beschleunigungssensoren 1Y und 1Z weggelassen.
In Fig. 16 kennzeichnet 405 einen Verstärkerabschnitt, der aus einer Parallelschaltung eines linearen Verstärkers 406 und eines logarithmischen Verstärkers 407 besteht. Der Verstärkerabschnitt 405 verstärkt das Ausgabesignal des Beschleunigungssensors 1X. Von einer Auswählschaltung 408 wird der lineare Verstärker 406 oder der logarithmische Verstärker 407 ausgewählt, daher wird eines der Ausgabesignale des linearen Verstärkers 406 oder des logarithmischen Verstärkers 407 an einen Eingabeanschluß 411 einer Beschleunigungsmaximalwertnachweisschaltung 410 über den Auswählschalter 408 geliefert. Diese Beschleunigungsmaximalwertnachweisschaltung 410 stellt einen Maximumwert der Beschleunigung, die durch den Beschleunigungssensor 1X nachgewiesen wurde, fest und stellt ebenso eine Beschleunigungszunahme/abnahmeperiode fest.
Es folgt die detaillierte Beschreibung der Beschleunigungsmaximalwertnachweisschaltung 410. Ein nichtinvertierender Eingabeanschluß des Vergleichers 412 ist mit einem Eingabeanschluß 411 über einen Widerstand 413 (mit einem Widerstandswert von 100 Kilo-Ohm) verbunden. Ein Widerstand 415 (mit einem Widerstand von 10 Kilo-Ohm) und ein Kondensator 416 bilden eine Integrationsschaltung zur Verzögerung eines dem Eingabeanschluß 411 eingegebenen Beschleunigungssignals Sa, und ein Ausgabesignal dieser Integrationsschaltung wird einem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 412 und einem nichtinvertierenden Eingabeanschluß eines Vergleichers 420 über eine Diode D1 in Leitungsrichtung geliefert. Ein variabler Widerstand VR teilt eine Spannung V so, um eine Referenzspannung Vref einzustellen. Die Referenzspannung Vref wird einem invertierenden Ein g abeanschluß des Ver g leichers 420 uber einen Widerstand 423 (mit einem Widerstandswert von 100 Kilo Ohm) geliefert. Der Wert der Referenzspannung Vref variiert aufgrund einer Ladung und Entladung eines Kondensators 424, der den invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 420 erdet. Der invertierende Eingabanschluß des Vergleichers 420 ist mit dem nichtinvertierenden Eingabeanschluß desselben uber einen Widerstand 422 und eine Diode D3 in Leitungsrichtung verbunden, und ein solcher invertierender Eingabeanschluß ist auch mit dem Eingabeanschluß 411 über eine Diode D2 in Leitungsrichtung und über einen Widerstand 421 (mit einem Widerstandswert von 10 Kilo-Ohm) verbunden.
Das Ausgabesignal des Vergleichers 412 wird dann einem Takteingabeanschluß eines Verzögerungs-Flip-Flop DFF1 geliefert, dessen Dateneingabeanschluß D mit einem "1"-Signal beaufschlagt wird. Das Ausgabesignal des Verzögerungs-Filp-Flop DFF1 wird einer CPU 450 als ein Unterbrechungssignal INT zugeleitet. Die CPU 450 liefert ein Rückstellsignal RS an den Verzögerungs-Flip-Flop DFF1.
Das Ausgabesignal des Vergleichers 412 schaltet ein Schaltelement 431 an oder aus. Wenn das Schaltelement 431 angeschaltet ist, wird ein Kondensator 435 über einen ersten Weg, der einen Widerstand 432 und einen Schalter 434 aufweist, oder über einen zweiten Weg, der eine konstante Stromquelle 433 und den Schalter 434 aufweist, geladen. Mit anderen Worten, der Kondensator 435 wird in einer Periode geladen, wenn das Ausgabesignal des Vergleichers 412 dem "1"-Signal identisch ist, und diese Periode wird in eine Ladespannung des Kondensators 435 konvertiert. In diesem Fall kann eine gewünschte Ladecharakteristik des Kondensators 435 durch Auswählen des Schalters 434 ausgewählt werden. Die Ladespannung des Kondensators 435 wird in ein Digitalsignal in einem Analog/Digital (A/D)-Wandler 422 konvertiert.
Ein Widerstand 436 und ein Transistor 437 bilden einen Entladeweg (oder einen Rückstellweg) des Kondensators 435. Die Basis des Transistors 437 ist über Widerstände 438 und 439 geerdet, und die Basis des Transistors 437 ist auch mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 412 über den Widerstand 438 und einen Kondensator 440 verbunden. Wenn ein Basisstrom der Basis des Transistors 437 über den Kondensator 440 und den Widerstand 438 zu dem Zeitpunkt der Anstiegsflanke des Ausgabesignals des Vergleichers 412 gelie,fert wird, wird der Transistor 437 angeschaltet. Ein Zeit/Spannungs-Wandler 430 ist so wie zuvor beschreiben konstruiert.
Das Ausgabesignal des Vergleichers 412 wird einem negativen Eingabeanschluß eines UND-Gatters ANI geliefert, und das Ausgabesignal des Vergleichers 420 wird einem positiven Eingabeanschluß des UND Gatters AN1 geliefert. Das Ausgabesignal dieses UND-Gatters AN1 wird einem Zeit/Spannungs-Wandler 445 zugeführt, der die gleiche Schaltbauweise wie die des Zeit/Spannungs-Wandlers 430 aufweist. Dieser Zeit/Spannungs-Wandler 445 konvertiert eine Periode, in der das UND-Gatter AN1 das "1"-Signal ausgibt, in einer Spannung. Das Ausgabesignal des Zeit/Spannungs- Wandlers 445 wird in ein Digitalsignal in einem A/D-Wandler 446 konvertiert.
Die Beschleunigungsmaximalwertnachweisschaltung 410 ist so konzipiert wie es im vorhergehenden beschrieben wurde.
Es folgt die Beschreibung einer Musiktonverarbeitungsschaltung 460. Die Musiktonverarbeitungsschaltung 460 steuert eine Operation zur Erzeugung verschiedener Arten von Musiktönen auf der Grundlage von Ausgabesignalen der A/D-Wandler 427, 442 und 446. Genauer gesagt, die Musiktonverarbeitungsschaltung 460 besteht aus Registern 451, 452 und 453 zur Speicherung der jeweiligen Ausgabedaten der A/D-Wandler 446, 442 und 427, der CPU 450 zur Steuerung verschiedener Abschnitte in der Schaltung 460, einem Speicher 455 zur Speicherung von in der CPU 450 verwendeten Programmen, Registern 456 zur einmaligen Speicherung verschiedener Datenarten, Schaltern 454 (die den in Fig. 17 gezeigten Auswählschalter SEL enthalten) zur Benennung verschiedener Arten von Befehlen und Modi und einem Tongenerator 457 zur Erzeugung eines Musiktonsignals. Das von dem Musiktongenerator 457 erzeugte Musiktonsignal wird einem Tonsystem SS (nicht gezeigt) zugeführt, in dem ein Musikton entsprechend dem gelieferten Musiktonsignal erzeugt wird.

(2) FUNKTIONSWEISE DER AUSFOHRUNGSFORM

Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise der ersten Ausführungsform. Die Schalter 408 und 434 sind verbunden, wie es in Fig. 16 gezeigt ist.

(a) FUNKTIONSWEISE DER VERGLEICHER 412 UND 420

Zunächst wird die Funktionsweise der Vergleicher 412 und 420 beschrieben. Wenn der Spieler den Trommelstock 402 (in Fig. 17 gezeigt) hält und diesen Trommelstock 402 in eine vorgegebene Richtung einmal schwingt, stellt der Beschleunigungssensor 1X eine Beschleunigung des Trommelstocks 402 fest, die der Schwingbewegung des Spielers entspricht, so daß der Beschleunigungssensor 1X das Beschleunigungssignal dem Eingabeanschluß 411 der Beschleunigungsmaximalwertnachweisschaltung 410 als ein Beschleunigungssignal Sa mit einer in Fig. 18(a) gezeigten Kurve ausgibt. Im allgemeinen kann die Schwingbewegung des Spielers eine Beschleunigungscharakteristik aufweisen, bei der eine Beschleunigung dem Trommelstock 402 in einer Richtung entgegen der gewünschten Schwingrichtung (in einer Ausholperiode) mitgeteilt wird, und die Beschleunigung da nach in der gewünschten Schwingrichtung gesteigert wird. Da nach erreicht der Beschleunigungswert eine Maximum, und dann schwächt sich der Beschleunigungswert so ab, um einen "0"-Wert zu erreichen.
In diesem Fall wird die Ausholperiode zu einer Zeit t&sub1;&sub0; (in Fig. 18(a) gezeigt) gestartet, und die Schwingbewegung in die gewünschte Schwingrichtung wird zu einer Zeit t&sub1;&sub1; gestartet. Der Wert des Beschleunigungssignals Sa ist kleiner als der der Referenzspannung Vref (wie es durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 8(a) gezeigt ist) in dem Zeitraum zwischen den Zeiten t&sub1;&sub0; und t&sub1;&sub1;. Zusätzlich ist ein Wert eines Ausgabesignals Sd (wie es durch eine gepunktete Linie in Fig. 18(a) gezeigt ist) der Integrationsschaltung, die aus dem Widerstand 415 und einem Kondensator 416 besteht, kleiner als der der Referenzspannung Vref. Folglich wird die Diode D1 (in Fig. 16 gezeigt) abgeschaltet, und die Dioden D2 und D3 werden angeschaltet. Daher wird die Referenzspannung Vref dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 412 über den Widerstand 422 und die in Serie geschaltete Diode D3 geliefert, während der Kondensator 424 beginnt seine elektrische Ladung über die Diode D2 zu entladen. So wird der Wert der Referenzspannung Vref verringert, so daß der Wert der Referenzspannung Vref gleich dem des Beschleunigungssignals Sa zur Zeit t&sub1;&sub1; wird. Da der Wert des Spannungsabfalls in Vorwärtsrichtung der Diode D3 viel kleiner ist, gilt, daß die Referenzspannung Vref direkt dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 412 geliefert wird. Daher ist die dem invertierenden Eingabeanschluß des Vergleichers 41 2 zugefuhrte Spannung größer als die se inem nichtinvertierenden Eingabeanschluß gelieferte Spannung bis zur Zeit t&sub1;&sub1; wodurch das Ausgabesignal des Vergleichers 412 identisch dem "0" -Signal wird, wie es in Fig. 18(b) gezeigt ist.
Ein Verhältnis zwischen den Werten des Beschleunigungssignals Sa und der Referenzspannung Vref kann während eines Zeitraumes zwischen den Zeiten t&sub1;&sub1; und t&sub1;&sub2; wie in der folgenden Ungleichung (3) ausgedrückt werden.
Sa > Vref> Sd ... ... (3)
Folglich werden die Dioden D1 und D2 ausgeschaltet, und die Diode D3 wird angeschaltet, wobei der Vergleicher 412 eine Vergleichsoperations durchführt, um den Pegel des Beschleunigungssignals Sa mit dem der Referenzspannung Vref zu vergleichen. Aufgrund der Vergleichsoperation schaltet das Ausgabesignal des Vergleichers 412 auf das "1"-Signal zu der Zeit t&sub1;&sub1; um, wie es in Fig. 18 (b) gezeigt ist. Da die Diode D2 zur Zeit t&sub1;&sub1; abgeschaltet ist, wird zusätzlich der Entladeweg des Kondensators 424 abgeschnitten. Daher wird der Kondensator 424 über den variablen Widerstand VR und den Widerstand 423 geladen. Der Wert der Referenzspannung Vref steigt somit allmählich nach der Zeit t&sub1;&sub1; an, und da nach erreicht der Pegel der Referenzspannung Vref eine vorgegebene Initialspannung.
Der Pegel des Signals Sd überschreitet den der Referenzspannung Vref zu einer Zeit t&sub1;2. Folglich wird die Diode D1 angeschaltet und die Diode D3 abgeschaltet, daher führt der Vergleicher 412 deren Vergleichsoperation durch. Im Vergleich zum Signal Sa, ist die Phase des Signals Sd um eine sehr kleine Zeit verzögert und die Neigung der Kurve des Signals wird etwas geringer. Ein Verhältnis wie beispielsweise Sa > Sd wird daher aufrechterhalten bis der Wert des Beschleunigungssignals Sa den Maximumwert erreicht, wobei der Ausgabepegel des Vergleichers 412 bei dem "1"-Pegel nach der Zeit t&sub1;&sub2; aufrechterhalten wird. Zu der Zeit t&sub1;&sub2;, wenn der Pegel des Signals Sd den der Referenzspannung Vref überschreitet, steigt das Ausgabesignal des Vergleichers 420 zu dem "1"-Signal an, wie es in Fig. 18 (c) gezeigt ist.
Der Pegel des Signals Sd überschreitet dann den des Beschleunigungssignals Sa zu einer Zeit t&sub1;&sub3;, wobei das Ausgabesignal des Vergleichers 412 auf das "0"-Signal abfällt, wie es in Fig. 18(b) gezeigt ist. Nach einer Zeit t&sub1;&sub3; überschreitet der Pegel des Beschleunigungssignals Sa nicht mehr den des Signals Sd und den der Referenzspannung Vref. Folglich wird der Ausgabepegel des Vergleichers 412 auf dem "0"-Pegel gehalten.
Während einer Periode zwischen den Zeiten t&sub1;&sub3; und t&sub1;&sub4; ist der Pegel des Signals Sd höher als der der Referenzspannung Vref, wobei der Ausgabepegel des Vergleichers 420 auf dem "1"-Pegel gehalten wird. Zur Zeit t&sub1;&sub4; überschreitet der Pegel der Referenzspannung Vref den des Signals Sd, wobei das Ausgabesignal des Vergleichers 420 auf das "0"-Signal abfälft. Da der Pegel des Signals Sd niedriger gehalten wird als der der Referenzspannung Vref nach der Zeit t&sub1;&sub4;, wird der Ausgabepegel des Vergleichers 420 auf dem "0"-Pegel gehalten.
Das vorher erwähnte Ausgabesignal des Vergleichers 420 wird dem positive n Eingabeanschluß des UND-Gatters AN1 zugeführt, während das Ausgabesignal des Vergleichers 412 an dem negativen Eingabeanschluß des UND-Gatters AN1 invertiert wird. Folglich wird der Ausgabepegel des UND-Gatters AN1 der "1"-Pegel während einer Periode zwischen den Zeiten t&sub1;&sub3; und t&sub1;&sub4;, wie es in Fig. 1 8(d) gezeigt ist.

(b) BEDEUTUNG DES AUSGABESlGNALS VON VERGLEICHER 412 UND VON UND-GAttER AN1

Es folgt die Beschreibung der Periode, in dem der Vergleicher 412 das "1"-Signal ausgibt.
Der Ausgabepegel des Vergleichers 412 wird der "1"-Pegel in dem Zeitraum zwischen den Zeiten t&sub1;&sub1; und t&sub1;&sub3;, wie es in Fig. 18(a) gezeigt ist. Aus Fig. 18 ist zu entnehmen, daß die Zeit t&sub1;&sub1; als die Zeit identifiziert werden kann, bei der der Pegel des Beschleunigungssignals Sa von dem negetaiven Pegel in den positiven Pegel umgekehrt wird.
Es folgt die Beschreibung eines Nachweisprinzips für diesen Umkehrzeitpunkt t&sub1;&sub1; Wenn dieser Umkehrzeitpunkt mit Hilfe eines festen Referenzpegels L&sub1; nachgewiesen wird, wie es in Fig. 19 gezeigt ist, wird eine Zeit ta als der Umkehrzeitpunkt festgestellt. Diese Zeit ta muß jedoch später sein als der reale Umkehrzeitpunkt. Falls ein Referenzpegel L&sub2; (der der Referenzspannung Vref entspricht) im Ansprechen auf die Pegelvariation des Beschleunigungssignals Sa zur negativen Seite variiert, wie es in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wird, wird andererseits der nachgewiesene Umkehrzeitpunkt identisch mit einer Zeit tb sein, wobei die Nachweisgenauigkeit verständlicherweise angehoben werden muß.
Zudem ist die Zeit t&sub1;&sub3; annähernd identisch zu einer Maximumzeit, wenn der Wert des Beschleunigungssignals Sa dem Maximumwert erreicht. Nach dem Nachweisprinzip, wie es in Fig. 18(a) gezeigt ist, wird der Pegel des Beschleunigungssignals Sa (als ein ursprüngliches Signal) mit dem des verzögerten Beschleunigungssignals Sd verglichen, und eine Zeit, bei der der Pegel des Signals Sd den des Beschleunigungssignals Sa überschreitet, wird als die vorher genannte Maximumzeit angesehen. Ein solches Nachweisprinzip kann daher die Maximumzeit mit Genauigkeit durch exaktes Auswählen der Verzögerungszeit des Signals Sd feststellen.
Es wird aus der vorausgehenden Beschreibung offenkundig, daß ein Zeitraum zwischen den Zeiten t&sub1;&sub1; bis t&sub1;&sub3;, wie er in Fig. 18 gezeigt ist (d.i., ein Zeitraum Tw wenn der Vergleicher 412 das "1"-Signal ausgibt), einem Zeitraum entspricht, in dem die Beschleunigung ansteigt.
Eine Zeit t&sub1;&sub4;, wenn das Ausgabesignal des Vergleichers 420 abfällt, ist identisch mit einer Zeit, bei der der Pegel des Verzögerungssignals Sd kleiner wird als der der Referenzspannung Vref. Folglich entspricht ein Zeitraum Tr, wenn das UND-Gatter AN1 das "1"-Signal ausgibt, einem Zeitraum, in dem die Beschleunigung des Trommelstocks 402 in die gewünschte Schwingrichtung abgeschwächt wird.

(c) WIRKUNGSWEISE DER AUSGABESlGNALE DES VERGLEICHERS 412 UND DES UND-GATTERS AN1

Wie bereits beschrieben, bedeutet die Periode mit hohem Pegel des Ausgabesignals des Vergleichers 412 die Beschleunigungszunahmeperiode. Dieses Ausgabesignal des Vergleichers 412 wird einem Anschluß G des Schaltelementes 425 und dem Zeit/Spannungs-Wandler 430 zugeführt.
Folglich wird das Schaltelement 425 in den Offenzustand in der Beschleunigungszunahmeperiode gebracht, wobei das Beschleunigungssignal Sa dem Kondensator 426 in dem Zeitraum Tw geliefert wird. Eine Anschlußspannung des Kondensators 426 wird in dem Zeitraum Tw ansteigen, wie es in Fig. 18(e) gezeigt ist. Danach wird das Schaltelement 425 zu einer Zeit t&sub1;&sub3; (d.i., die Maximumzeit des Signals Sa) abgeschaltet. Folglich wird die Maximumspannung des Signals Sa in dem Kondensator 426 gehalten. Zu einem vorgegebenen Zeitpunkt Ts1, der zu der Zeit t&sub1;&sub3; leicht verzögert ist, wird die Haltespannung des Kondensators 426 in dem A/D-Wandler 427, in dem die Haltespannung in ein Digitalsignal konvertiert wird, abgetastet.
Der Basisstrom fließt in die Basis des Transistors 437 über eine Differenzierschaltung, die den Kondensator 440 und den Widerstand 438 aufweist, zu einem Zeitpunkt t&sub1;&sub1;, bei dem das dem Zeit/Spannungs-Wandler 430 gelieferte Ausgabesignal des Vergleichers 412 zu dem "1"-Signal ansteigt. Die elektrische Ladung des Kondensators 435 wird über den Widerstand 436 und den Transistor 437 entladen. Mit anderen Worten, die Anschlußspannung des Kondensators 435 wird auf Null-Volt (0V) zur Zeit t&sub1;&sub1; zurückgestellt, wie es in Fig. 18(f) gezeigt ist. Zusätzlich wird das Schaltelement 431 zum Zeitpunkt der Anstiegsflanke t&sub1;&sub1; des Ausgabesignal des Vergleichers 412 angeschaltet, wobei der Kondensator 435 über den Widerstand 432 geladen wird. Die Anschlußspannung des Kondensators 435 wird entsprechend einer vorgegebenen Ladecharakteristik (durch eine durchgezogene Linie in Fig. 18(f) gezeigt) von der Rückstellzeit t&sub1;&sub1; ansteigen. Wenn der Schalter 434 mit der konstanten Stromquelle 433 verbunden ist, wird andererseits die Anschlußspannung des Kondensators 435 entsprechend einer vorgegebenen Ladecharakteristik ansteigen, wie es durch die gestrichelte Linie in Fig. 18(f) gezeigt ist.
Wenn das Ausgabesignal des Vergleichers 412 auf das "0"-Signal abfällt, wird im Gegensatz dazu das Schaltelement 431 ausgeschaltet, so daß die Ladung des Kondensators 435 beendet wird. Zu diesem Zeitpunkt ist der Transistor 437 bereits abgeschaltet worden, so daß die Anschlußspannung des Kondensators 435 bis nach der Zeit t&sub1;&sub3; gehalten wird. Der Wert der Haltespannung des Kondensators 435 muß auf der Grundlage der Ladeperiode des Kondensators 435 bestimmt werden, diese Haltespannung entspricht daher der in Fig. 18 gezeigten Periode Tw. Wie es in Fig. 18(f) gezeigt ist, wird diese Haltespannung abgetastet und in ein Digitalsignal in dem A/D-Wandler 442 zu einem Zeitpunkt ts2 konvertiert, der etwas gegenüber der Zeit t&sub1;&sub3; verzögert ist.
Das UND-Gatter AN1 gibt dann das Ausgabesignal mit der Periode Tr des Hochpegels (d.i., die Abnahmeperiode Tr des Beschleunigungssignals Sa) an den Zeit/Spannungs- Wandler 445 aus, in dem eine der Periode Tr entsprechende Spannung in einer ähnlichen Weise zu der des Zeit/Spannungs Wandlers 430 erzeugt wird. Die Ausgabespannung des Zeit/Spannungs-Wandlers 445 wird in ein Digitalsignal in dem A/D-Wandler 446 zu einem vorgegebenen Zeitpunkt konvertiert.

(d) FUNKTIONSWEISE DER MUSlKTONVERARBEITUNGSSCHALTUNG 460

Es folgt die Beschreibung der Funktionsweise der Musiktonverarbeitungsschaltung 460.
Die CPU 450 steuert die Musiktonverarbeitungsschaltung 460 entsprechend den in den Figuren 20A und 20B gezeigten Fließdiagrammen, die auf der Grundlage der in dem Speicher 455 gespeicherten Programme durchlaufen werden.
Die CPU 450 startet zuerst bei einem Schritt SP1 und führt dann in einem Schritt SP2 Verarbeitungsvorgänge durch, die anders sind als der Verarbeitungsvorgang zur Musiktonerzeugung, wie es in Fig. 20A gezeigt ist. Gemäß den Verarbeitungsvorgängen in dem Schritt SP2, frägt die CPU 450 die jeweiligen Schalter in den Schaltern 454 ab, um so festzustellen, ob die Klangfarbe geändert worden ist oder nicht, und die CPU 450 ändert beispielsweise die Klangfarbe des Tongenerators 457, um so einen Musikton zu erzeugen, der eine ausgewählte Klangfarbe aufweist. In diesem Fall führt die CPU 450 wiederholt die Verarbeitungsvorgänge in dem Schritt SP2 durch bis der D-Flip-Flop DFFI (in Fig. 16 gezeigt) das Unterbrechungssignal INT ausgibt.
Wenn die CPU 450 das Unterbrechungssignal INT von dem D-Flip-Flop DFF1 erhält, führt die CPU 450 die Verarbeitungen in dem in Fig. 20B gezeigten Schritt SP10 usw. durch. Die CPU 450 gibt zunächst das Rückstellsignal RS aus, um so den D-Flip-Flop DFF1 in einem Schritt SP11 zurückzustellen. Dieses Rückstellsignal RS beendet die Ausgabe des Unterbrechungssignals INT des D-Flip-Flop DFF1. In einem nächsten Schritt SP12 liest die CPU 450 die in dem Register 453 gespeicherten Daten als Lautstärkedaten VOL aus. In der vorliegenden Ausführungsform ge ben die A/D- Wandler 427, 442 und 446 jeweilige Digitalsignale, die dem Maximumwert des Beschleunigungssignals Sa entsprechen, die Zunahmeperiode Tw und die Abnahmeperiode Tr an die Register 453, 452 und 451 aus, und diese Digitalsignale werden als die Musiktonsteuerdaten verwendet. Genauer gesagt, die im Register 453 gespeicherten Daten werden als die Lautstärkedaten VOL zur Steuerung der Tonlautstärke verwendet, die in dem Register 452 gespeicherten Daten werden als Einschwingdaten ATK zur Kennzeichnung einer Einschwingzeit verwendet, wenn die Erzeugung des Musikton beginnt, und die in dem Register 451 gespeicherten Daten werden als Beendigungs (oder Abkling)-daten CLD verwendet zur Kennzeichnung einer Abnahmeperiode des Musiktons.
Wenn die CPU 450 die Lautstärkedaten VOL in dem Schritt SP12 liest, führt die CPU 450 diese Lautstärkedaten VOL dem Tongenerator 457 zu, um so den Tonlautstärkewert des Musiktonsignals in einem Schritt SP13 einzustellen. Dann liest die CPU 450 die Einschwingdaten ATK aus dem Register 452 und führt diese Einschwingdaten ATK dem Tongenerator 457 zu, um so die Einschwingzeit des Musiktonsignals in Schritt SP14 und SP15 einzustellen. Danach leitet die CPU 450 einen Taste-EIN-Befehl an den Tongenerator 457 in einem Schritt SP16. Folglich beginnt der Tongenerator 457 den Musikton auf der Grundlage der Einschwingdaten ATK und der Lautstärkedaten VOL zu erzeugen. Nachdem eine gewüschte Wartezeit in einem Schritt SP17 vorübergegangen ist, liest die CPU 450 die Beendigungsdaten CLS aus dem Register 451 in einem Schritt SP18. In einem nächsten Schritt SP19 werden die Beendigungsdaten CLS dem Tongenerator 457 zugeleitet, in dem der Pegel des Musiktonsignals abgeschwächt wird, so daß das Musiktonsignal eine Abklinghüllkurve aufweist, deren Wert dem der Abnahmeperiode entspricht, die durch die Beendigungsdaten CLS gekennzeichnet werden. Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Verarbeitungsvorgang zur Musiktonerzeugung beendet. Nach dem Schritt SP19 kehrt die Aktivität der CPU 450 zu einem Hauptprogramm (d.i., der Schritt SP2) des Unterbrechungsverarbeitungsvorgangs über einen Schritt SP20 zurück. Da nach wird dieser Unterbrechungsvorgang (d.i., der Vorgang zur Erzeugung des Musiktons) wiederholt durchgeführt, jedesmal wenn der D-Flip-Flop DFF1 das Unterbrechungssignal INT ausgibt.
Die Wartezeit in dem Schritt SP17 kann je nach Art der zu erzeugenden Musiktöne, wenn erforderlich, weggelassen werden.

(3) WIRKUNGEN

Die erste Ausführungsform der Musiktonsteuervorrichtung kann die folgenden spezifischen Wirkungen erhalten.
Um die Charakteristik (d.h., die Zunahmeperiode, Abnahmeperiode, den Maximumwert und ähnliches) des variierenden Eingabesignals, wie beispielsweise des Beschleunigungssignals Sa, festzustellen, verwendet die konventionelle Vorrichtung ein erstes Verfahren zum Vergleichen des Pegel des Eingabesignals mit einem vorgegebenen Pegel, oder die konventionelle Vorrichtung verwendet ein zweites Verfahren zur Konvertierung des Eingabesignals in ein Digitalsignal und zur Ermittlung der vorher beschriebenen Perioden und Maximumwerte mittels einer Softwareverarbeitung.
Da der Dynamikbereich relativ klein ist, ist es schwierig mit dem vorher erwähnten ersten Verfahren eine langsame Bewegung und ebenso eine schnelle Bewegung eines menschlichen Körpers herauszufiltern (oder zu ermitteln). Bei dem vorher erwähnten zweiten Verfahren ist es schwierig, eine schnelle Veränderung des Eingabesignals wegen der Arbeitsgeschwindigkeit der CPU mit Exaktheit festzustellen. Genauer gesagt, eine große Menge an Information ist erforderlich, um die Charakteristik des Eingabesignals festzustellen, daher kann die übliche CPU nicht den schnellen Veränderungen des Eingabesignals folgen. Falls die Vorrichtung so konzipiert ist, daß die Charakteristik der Beschleunigung in der X-Achsenrichtung, der Y-Achsenrichtung und der Z-Achsenrichtung festgestellt werden, wird die CPU zudem in jeder Richtung benötigt, um die Verarbeitungsgeschwindigkeit und die Verarbeitungsgenauigkeit zu steigern. So krankt die übliche Vorrichtung an Problemen, daß ihre Bauweise kompliziert sein muß und ihre Kosten steigen müssen.
Im Gegensatz dazu wird bei der ersten Ausführungsform die Maximumzeit des Eingabesignals (des Beschleunigungssignals Sa) durch Vergleichen des Pegels des Eingabesignals mit dem des verzögerten Eingabesignals festgestellt. Daher kann die erste Ausführungsform die Maximumzeit und den Maximalwert des Eingabesignals auf Echtzeitgrundlage und mit Genauigkeit ohne Verwendung einer CPU feststellen. Zudem kann die erste Ausführungsform die Beschleunigungszunahmeperiode und die Beschleunigungsabnahmeperiode mit Genauigkeit feststellen, weil der Pegel der Referenzs pannun g Vref im Ansprechen auf den des Eingabesignals variiert.

(4) MODIFIZIERTE AUSF0HRUNGSFORMEN DER AUSFÜHRUNGSFORM

Es folgt die Beschreibung der modifizierten Ausführungsformen der ersten Ausführungsform.

(a) ERSTE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Die Digitalsignale, die jeweils von den A/D-Wandlern 427, 442 und 446 ausgegeben werden, können zur Steuerung anderer Parameter des Musiktons, wie beispielsweise der Tonhöhe, der Klangfarbe, des Regist, der Spielgeschwindigkeit (oder dem Tempo) einer automatischen Rhythmusspielvorrichtung und ähnlichem, verwendet werden.

(b) ZWEITE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Es ist möglich, die erste Ausführungsform so zu konzipieren, daß eine Musiktonerzeugung aufgrund des Beschleunigungssensors 1X einem Ton einer kleinen Trommel (Militärtrommel) und einem Anfangston einer High-Hat-Maschine entspricht, und eine Musiktonerzeugung aufgrund des Beschleunigungssensors 1Y einem Ton einer Baßtrommel und einem Beendigungston einer High-Hat-Maschine entspricht. Demgemäß ist es möglich, einen Rhythmuston durch Schwingen des Trommelstocks 402 in Horizontal- und Vertikalrichtung zu erzeugen. Es ist somit möglich, zwei Arten von Rhythmustönen in einer kurzen Zeit durch schnelles Wechseln der Schwingrichtung des Trommelstocks 402 von der Horizontal- in die Vertikalrichtung, beispielsweise, zu erzeugen.

(c) DRITTE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Nach der dritten modifizierten Ausführungsform kann eine variierende Musiktonsteuerung mittels der Musiktonsteuervorrichtung in Kombination mit dem Winkelsensor zum Nachweis der Winkel des Arms des Spielers und ähnlichem durchgeführt werden.
Beispielsweise steuert der Winkel des Arms des Spielers den Tastenkode zur Kennzeichnung der Tonhöhe, und eine Schwingbewegung des Trommelstocks 402 steuert die Taste-EIN-Zeitsteuerung (d.i., der Zeitbeginn zur Erzeugung des Musiktones) und die Hüllkurve des Musiktons in einem Einschwingabschnitt, einem Maximumabschnitt und einem Abklingabschnitt. Fig. 22A zeigt den Spieler, der den Trommelstock 402 abwärts mit einem Armwinkel S&sub1; schwingt, und Fig. 22B zeigt den Spieler, der den Trommelstock 402 abwärts mit einem Armwinkel S&sub2; schwingt. Der Spieler kann so den Musikton mit einer gewünschten Tonhöhe und einer gewünschten LautstärkenhüIlkurve erzeugen, die seinem Armwinkel und der Schwingrichtung des Trommelstocks 402 entspricht. Daher ist es möglich, eine brandneue Spielweise und einen branndneuen Spieleffekt zu realisieren, der mit der konventionellen Vorrichtung nicht erreicht werden kann.
Es folgt die Beschreibung des Winkelsensors zum Nachweis des Armwinkels.
Fig. 23 zeigt ein Beispiel eines Winkelsensors, der an einer vorgegebenen Stelle eines bestimmten Kleidungsstücks befestigt ist. In Fig. 23 kennzeichnen AS&sub1; und AS&sub2; Winkelsensoren zum Nachweis der Winkel zwischen dem Arm und dem Körper des Spielers. Wie in Fig. 24 gezeigt ist, besteht jeder Winkelsensor AS&sub1; und AS&sub2; aus einem Drehpotentiometer 480, einem Betätigungselement 481, das mit einem Bewegungsanschluß des Potentiometers gekoppelt ist, einem Aufnahmeteil 482 zur Aufnahme des frei gleitbaren Betätigungselementes 481 und einer Feder 483, um das Betätigungselement 481 gegen das Aufnahmeteil 482 zu drücken. Wenn eine Relativdrehbewegung zwischen dem Aufnahmeteil 482 und dem Potentiometer 480 stattfindet, muß sich das Betätigungselement 481 mit einer Drehzahl drehen, die der Drehbewegung im Bezug auf das Potentiometer 480 entspricht. So kann ein Winkelsignal von dem Potentiometer 480 erhalten werden.
In Fig. 23 ist das Potentiometer 480 an der Schulter des Spielers befestigt, und das Aufnahmeteil 482 ist an einer Stelle am Oberarm befestigt. Das Potentiometer 480 gibt daher ein Winkelsignal aus, das dem Armwinkel in der rechten und linken Richtung des Körpers des Spielers entspricht. Wie es in Fig. 22 gezeigt ist, ist es möglich, die Armbewegung in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Körpers des Spielers durch Anderung der Befestigungspositionen der Winkelsensoren AS&sub1; und AS&sub2; festzustellen.
Zusätzlich sind, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, Winkelsensoren AS&sub3; und AS&sub4; vorgesehen, so daß der Tastenkode auf der Grundlage der Kombination der Ausgabesignale der Winkelsensoren AS&sub1; bis AS&sub4; ermittelt werden kann. In diesem Fall ist es möglich, den Tastenkode in einen breiten Tonbereich auszuwählen, und es ist auch möglich, den Tastenkode schnell zu variieren. Somit kann eine brandneuer Spieleffekt erhalten werden. Beispielsweise zeigt Fig. 25 eine Bewegung des Winkelsensors AS&sub3; (oder AS&sub4;), der am Ellenbogen des Spieler befestigt ist.
In Fig. 23 kennzeichnet 490 ein Gehäuse, in dem die in Fig. 16 gezeigte Schaltung und deren Tonsystem vorgesehen ist. Wenn dieses Gehäuse an dem Spieler befestigt ist, wie es in Fig. 23 gezeigt ist, wird es funktional dieses Gehäuse zu bedienen. In diesem Fall können der Tongenerator, das Tonsystem, und ähnliches außerhalb des Gehäuses vorgesehen sein.
Als ein weiteres Beispiel des Winkelsensors ist es möglich, Ultraschallsender 495a und 496a und Ultraschallempfänger 495b und 496b zu verwenden, wie es in Fig. 26 gezeigt ist. In diesem Fall kann der Armwinkel auf der Grundlage der Obertragungszeit der Ultraschallwellen festgestellt werden, die zwischen den Ultraschallsendern 495a und 496a und den Ultraschallempfängern 495b und 496b übertragen werden.

(d) VIERTE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

In der in Fig. 16 gezeigten ersten Ausführungsform, sind die Beschleunigungssensoren 1X, 1Y und 1Z innerhalb des Trommelstocks 402 vorgesehen. Statt dessen können Beschleunigungssensoren direkt oder indirekt an verschiedenen Stellen an dem Körper des Spielers, wie beispielsweise Händen, Füßen, dem Nacken, Armen und ähnlichem, befestigt werden. In diesem Fall werden die Beschleunigungen an den vorher erwähnten Körperteilen des Spielers nachgewiesen werden.
Fig. 27 zeigt ein Beispiel dieses Beschleunigungssensors, der im Handschuh für die Hand des Spielers angebracht ist. Wie in den Figuren 27 und 28 zu sehen ist, sind die Beschleunigungssensoren 1X, 1Y und 1Z und ähnliches an jeweiligen Fingerspitzenabschnitten eines Handschuhs 498 befestigt. Aufgrund dieser Bauweise ist es möglich, verschiedene Beschleunigungen im Ansprechen auf die Schwingbewegung der Hand des Spielers usw. nachzuweisen. Der Spieler kann daher verschiedene Arten des Spiels durch alltägliche Bewegungen ausführen ohne Musikinstrumente, wie beispielsweise den Trommelstock 402, zu verwenden.

Claims

1.) Musiktonsteuerungsvorrichtung, die folgendes aufweist:

(a) Nachweismittel (11; 402), die einen Beschleunigungssensor enthalten, der an einem Körperteil eines Spielers befestigt ist oder von diesem gehalten wird, zum Feststellen des Grades der Beschleunigung, die im Ansprechen auf eine Bewegung des besagten Teiles erzeugt wird;

(b) Musiktonsteuermittel (39; 450), die mit den Nachweismitteln (11) verbunden sind, um Musiktonsteuerdaten im Ansprechen auf den festgestellten Grad der Beschleunigung zu erzeugen; und

(c) Musiktonerzeugungsmittel (41; 460), die mit den Musiktonsteuermitteln (39) zur Erzeugung eines Musiktonsignales verbunden sind, gekennzeichnet dadurch, daß

(d) die Musiktonsteuermittel mit Startsignalerzeugungsungsmitteln zur Erzeugung eines Startsignals (INT in Fig. 16, Vi in Fig. 1), welches die Erzeugung jeden Musiktones jedesmal auslöst, wenn der festgestellte Grad der Beschleunigung oder sein Zeitintegralwert einen vorgegebenen Wert (Vref in Fig. 16, Vrl in Fig. 1) überschritten hat, und mit Mitteln (36, 37, 38; 425, 427, 453, 430, 442, 452) zur Erzeugung von Steuerdaten zur Steuerung der Eigenschaften dieses Musiktones auf der Grundlage der Bewegung des besagten Teiles versehen sind, und

(e) die Musiktonerzeugungsmittel Mittel enthalten, um das der Bewegung des Teiles entsprechende Musiktonsignal auf der Grundlage der Musiktonsteuerdaten zu erzeugen jedesmal, wenn das Startsignal erzeugt wird, um die Musiktonerzeugung auszulösen.

2.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel einen im Ansprechen auf eine Schwingungsbewegung eines Teiles erzeugten Grad einer Beschleunigung feststellen.

3.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel die Form eines Stabes (402) aufweisen.

4.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Musiktonsteuerdaten ein eine Startzeitsteuerung anzeigendenes Startsignal (INT) zur Musiktonerzeugung darstellen.

5.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Musiktonsteuerdaten Daten enthalten, die eine Lautstärke und/oder eine Klangfarbe kennzeichnen.

6.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit zusätzlichen Sensormitteln (Figuren 26 bis 29) zum Nachweis eines Bewegungsparameters, der anders ist als derjenige der Nachweismittel, wobei eine Tonhöhe oder Klangfarbe des Musiktonsignals auf der Grundlage eines Nachweisergebnisses der Sensormittel und eine HüIlkurve des Musiktones auf der Grundlage des Nachweisergebnisses der Nachweismittel gesteuert werden.

7.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die außerdem folgendes aufweist:

(f) erste Nachweismittel (15), um ein erstes Nachweissignal auszugeben, wenn ein Ausgabepegel der Beschleunigungssensormittel höher wird als ein vorgegebener erster Pegel;

(g) zweite Nachweismittel (25, 29), um ein zweites Nachweissignal auszugeben, wenn ein Pegel einer in dem Ausgabesignal dieser Beschleunigungssensormittel enthaltenen höheren harmonischen Teilschwingung höher wird als ein vorgegebener zweiter Pegel;

(h) Haltemittel (36, 37), um diesen höheren harmonischen Teilschwingungspegel zu halten, wenn sowohl die ersten als auch die zweiten Nachweissignale jeweils von diesen ersten und zweiten Nachweismitteln ausgegeben werden; und

(i) erste Mittel (41) zur Erzeugung erster Musiktonsteuerdaten, welche ein Musiktonsignal auf der Grundlage eines Nachweisergebnisses der ersten Nachweismittel steuern.

8.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 7, die außerdem Anderungsmittel (39) aufweist zur Anderung oder Unterdrückung der ersten Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage von Impulsdaten, die für eine einem Ausgabepegel dieser Haltemittel entsprechende nachgewiesene Impulsstärke repräsentativ sind.

9.) Musiktonsteuervorichtung nach Anspruch 7, die außerdem Steuermittel (39) aufweist zur Steuerung der ersten Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage von Impulsdaten, die fur eine einem Ausgabepegel der Haltemittel entsprechende nachgewiesene Impulsstärke repräsentativ sind.

10.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 7, die zweite Mittel (39) aufweist zur Erzeugung zweiter Musiktonsteuerdaten (Dp), die sich von den ersten Musiktonsteuerdaten unterscheiden, auf der Grundlage von Impulsdaten, die für eine einem Ausgabepegel der Haltemittel entsprechende nachgewiesene Impulsstärke repräsentativ sind.

11.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 10, bei der die zweiten Musiktonsteuerdaten (Dp) eine Lautstärke, eine Klangfarbe oder eine Tonhöhe eines Musiktones repräsentieren.

12.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die außerdem folgendes aufweist:

(f) erste Nachweismittel (14, 1 5, 1 8, 1 9, 20), um ein erstes Nachweissignal mit einem vorgegebenen Pegel auszugeben, während ein Ausgabepegel der Beschleunigungssensormittel höher wird als ein Pegel eines ersten Vergleichssignals;

(g) Verstärkermittel (25, 27), um eine in dem Ausgabesignal des Beschleunigungssensors enthaltene höhere harmonische Teilschwingung zu verstärken;

(h) zweite Nachweismittel (29, 31,33, 34), um ein zweites Nachweissignal mit einem vorgegebenen Pegel auszugeben, während der Ausgabepegel der Verstärkermittel höher wird als ein Pegel eines zweiten Vergleichssignals; 35 (i) Unterbrechungssignalerzeugungsmittel (22, 23), um ein Unterbrechungssignal zu erzeugen, das anzeigt, daß sowohl der Pegel des ersten als auch das zweiten Nachweissignals mit dem vorgegebenen Pegel identisch werden;

(j) Haltemittel (36, 37), um einen Gipfelwert der höheren harmonischen Teilschwingung im Ansprechen auf eine Zeitsteuerung des zweiten Nachweissignals zu halten;

(k) Analog/Digital-Wandlermittel (38), um den Gipfelwert der höheren harmonischen Teilschwingung in die Impulsstärke repräsentierende Digitaldaten umzuwandeln; und

(l) Zentralrechnermittel (39), um die Digitaldaten in eine Tonhöhe eines Musiktones repräsentierende Tonhöhedaten im Ansprechen auf die Zeitsteuerung des Unterbrechungssignals umzuwandeln.

13.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Beschleunigungssensormittel (11) einen Schwingungserzeuger aufweisen, der aus einem anorganischen Material, wie beispielsweise einem Piezokunststoff mit piezoelektrischen Eigenschaften, hergestellt ist.

14.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 13, bei der die ersten Nachweismittel folgendes aufweisen:

(a) erste Tiefpaßfiltermittel (14), um ein erstes Signal aus dem Ausgabesignal der Beschleunigungssensormittel auszufiltern, wobei die ersten Tiefpaßfiltermittel eine erste Zeitkonstante aufweisen;

(b) zweite Tiefpaßfiltermittel (18), um ein zweites Signal aus dem Ausgabesignal der Beschleunigungssensormittel auszufiltern, wobei die zweiten Tiefpaßfiltermittel eine zweite Zeitkonstante aufweisen, die größer als die erste Zeitkonstante ist;

(c) Mittel (19, 20) zur Erzeugung des ersten Vergleichssignales auf der Grundlage einer vorgegebenen ersten Referenzspannung und des zweiten Signals; und

(d) Vergleichmittel (15), um den Pegel des ersten Signals und den des ersten Vergleichsignals zu vergleichen, so daß das erste Nachweissignal mit einem vorgegebenen Pegel ausgegeben wird, wahrend der Pegel des ersten Signals höher wird als der des ersten Vergleichsignals.

15.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 14, bei der die zweite Zeitkonstante annähemd auf das Zehnfache der ersten Zeitkonstante eingestellt ist.

16.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 12, 14 oder 15, bei der die Verstärkermittel folgendes aufweisen:

(a) Hochpaßfiltermittel (27), um die höhere harmonische Teilschwingung aus dem Ausgabesignal der Beschleunigungssensormittel auszufiltern; und

(b) einen Verstärker (25) zur Verstärkung der höheren harmonischen Teilschwingung.

17.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 16, bei der die zweiten Nachweismittel folgendes aufweisen:

(a) dritte Tiefpaßfiltermittel (33), um ein drittes Signal aus dem Ausgabesignal der Beschleunigungssensormittel (11) auszufiltern;

(b) Mittel (31, 34) zur Erzeugung des zweiten Vergleichssignals auf der Grundlage einer vorgegebenen zweiten Referenzspannung und des dritten Signals; und

(c) Vergleichmittel (29), um den Pegel des zweiten Vergleichssignals und den des Ausgabepegels der Verstärkermittel zu vergleichen, so daß das zweite Nachweissignal mit einem vorgegebenen Pegel ausgegeben wird, während der Ausgabepegel der Verstärkermittel höher wird als der des zweiten Vergleichssignals.

18.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Unterbrechungssignalerzeugungsmittel aufweisen:

(a) Flip-Flopmittel (23) zur Speicherung des ersten Nachweissignals im Ansprechen auf eine Zeitsteuerung des zweiten Nachweissignals, wobei die Flip-Flopmittel durch die Zentralrechnermittel (39) zurückgestellt werden, wenn sowohl der Pegel des ersten als auch des zweiten Nachweissignals gleich einem Pegel werden, der nicht der vorgegebene Pegel ist; und

(b) UND-Gattermittel (22) zur Erzeugung des Unterbrechungssignals mit Hilfe des ersten Nachweissignals und des Ausgabesignals der Flip- Flopmittel auf der Grundlage einer UND-Operation.

19.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Haltemittel aufweisen:

(a) Analogschaltermittel (36), um das Ausgabesignal der Verstärkermittel jedesmal durchzuleiten, wenn der Pegel des zweiten Nachweissignals gleich dem vorgegebenen Pegel wird, wobei die Analogschaltermittel abgeschaltet werden, während der Pegel des zweiten Nachweissignals gleich einem Pegel wird, der nicht der vorgegebene Pegel ist; und

(b) Kondensatormittel (37), um den Ausgangspegel der Analogschaltermittel zu halten.

20.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Objekt ein vorgegebener Teil eines menschlichen Körpers ist und die Musiktonsteuervorrichtung folgendes aufweist, um ein Musiktonsignal auf der Grundlage einer Impulsstärke jedesmal zu erzeugen dann, wenn der vorgegebene Teil mit einem anderen Gegenstand zusammenstößt:

(b) erste Nachweismittel (14, 15, 18, 19, 20), um ein erstes Nachweissignal mit vorgegebenem Pegel auszugeben, während ein Ausgabepegel der Beschleunigungssensormittel höher als ein Pegel des ersten Vergleichssignals wird;

(c) Verstärkermittel (25, 27) zur Verstärkung einer in dem Ausgabesignal des Beschleunigungssensors enthaltenen höheren harmonischen Teilschwingung;

(d) zweite Nachweismittel (29, 31 33, 34), um ein zweites Nachweissignal mit vorgegebenem Pegel auszugeben, während der Ausgabepegel der Verstärkermittel höher wird als ein Pegel eines zweiten Vergleichssignals;

(e) Unterbrechungssignalerzeugungsmittel (22, 23) zur Erzeugung eines Unterbrechungssignals, welches anzeigt, daß sowohl der Pegel des ersten als auch des zweiten Nachweissignals gleich dem vorgegebenen Pegel wird;

(f) Haltemittel (36, 37), um einen Gipfelwert der höheren harmonischen Teilschwingung im Ansprechen auf eine Zeitsteuerung des zweiten Nachweissignals zu halten;

(g) Analog/Digital-Wandlermittel (38), um den Gipfelwert der höheren harmonischen Teilschwingung in die Impulsstärke repräsentierende Digitaldaten umzuwandeln;

(h) Zentralrechnermittel (39), um die Digitaldaten in eine Tonhöhe eines Musiktones repräsentierende Tonhöhedaten im Ansprechen auf die Zeitsteuerung des Unterbrechungssignals umzuwandeln; und

(i) Musiktonerzeugungsmittel (41, 43) zur Erzeugung eines Musiktones auf der Grundlage der Tonhöhedaten.

21.) Musiktonsteuervorrichtung mit

(a) Nachweismitteln (Sa), um den Beschleunigungsgrad, der im Ansprechen auf eine Bewegung eines Objektes erzeugt wird, nachzuweisen;

(b) mit den Nachweismitteln (Sa) verbundenen Musiktonsteuermitteln (126- 131) zur Erzeugung von Musiktonsteuerdaten im Ansprechen auf den festgestellten Beschleunigungsgrad; und

(c) mit den Musiktonsteuermitteln (126-131) verbundenen Musiktonerzeugungsmitteln (132) zur Erzeugung eines Musiktonsignals im Ansprechen auf die Musiktonsteuerdaten, gekennzeichnet durch

(a) eine erste Integrationsschaltung (102), um ein von dem Beschleunigungsdetektor (Sa) ausgegebenes Beschleunigungssignal (Al) so zu integrieren, daß das Beschleunigungssignal in ein eine Bewegungsgeschwindigkeit des Objektes repräsentierendes Geschwindigkeitssignal umgewandelt wird;

(b) eine zweite Integrationsschaltung (108), um ein Geschwindigkeitssignal so zu integrieren, daß das Geschwindigkeitssignal in ein eine Bewegungsdistanz des Objektes repräsentierendes Distanzsignal umgewandelt wird;

(c) Steuermittel (CTL), um Integrationsvorgänge der ersten und der zweiten Integrationsschaltung (102, 108) auf der Grundlage eines Pegels des Beschleunigungssignals in einem Zeitraum zu steuern, in dem die Beschleunigung des Objektes zunimmt, und um ein Unterbrechungssignal auszugeben, wenn der Zeitraum der Beschleunigungszunahme beendet ist; wobei diese Musiktonsteuermittel (126-131) Mittel (1 26-129, 131) enthalten, die die Geschwindigkeit- und Distanzsignale umwandeln und speichern und an die Musiktonerzeugungsmittel (132) als Steuerdaten ausgeben, um die Eigenschaften eines dabei zu erzeugenden Musiktones zu Steuern.

22.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 21, bei der die erste Integrationsschaltung (102) einen ersten Operationsverstärker (103), einen ersten Widerstand (104) und einen ersten Kondensator (105) aufweist, und die zweite Integrationsschaltung (108) einen zweiten Operationsverstärker (109), einen zweiten Widerstand (111) und einen zweiten Kondensator (112) aufweist, wobei das Beschleunigungssignal dem invertierenden Eingabeanschluß des ersten Operationsvertärkers über den ersten Widerstand eingegeben wird, der erste Kondensator zwischen den invertierenden Eingabeanschluß und einen Ausgabeanschluß des ersten Operationsverstärkers mit geerdetem nichtinvertierendem Eingabeanschlu& geschaltet ist, das von dem Ausgabeanschluß des ersten Operationsverstärker ausgegebene Geschwindigkeitssignal dem invertierenden Eingabeanschluß des zweiten Operationsverstärkers über den zweiten Widerstand eingegeben wird, der zweite Kondensator zwischen den invertierenden Eingabeanschluß und einen Ausgabeanschluß des zweiten Operationsverstärkers mit geerdetem nichtinvertierenden Eingabeanschluß geschaltet ist, und das Distanzsignal von dem Ausgabeanschluß des zweiten Operationsverstärkers ausgegeben wird.

23.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 21, die außerdem folgendes aufweist:

(f) zweite Integrationsmittel (108), um das Geschwindigkeitssignal so zu integrieren, daß das Geschwindigkeitssignal in ein eine Bewegungsdistanz des Objektes repräsentierendes Distanzsignal umgewandelt wird;

(g) Steuermittel (106, 113, 116, 122) zur Steuerung der Integrationsvorgänge der ersten und zweiten Integrationsmittel auf der Grundlage der Ho-he des festgestellten Grades der Beschleunigung in einem vorgegebenen Zeitraum; und

(h) die Musiktonerzeugungsmittel (132) zur Erzeugung eines dem Distanzsignal entsprechenden Musiktonsignals.

24.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 23, bei der der vorgegebene Zeitabschnitt gleich einem Zeitabschnitt ist, in dem die Beschleunigung des Objektes zunimmt.

25.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 21 oder 23, bei der die Steuermittel folgendes enthalten:

(a) Mittel (116) zur Ausgabe eines Impulssignals, dessen Impulsbreite einem Zeitraum entspricht, in welchem die Beschleunigung des Objektes zunimmt;

(b) Verzögerungsmittel (122), um eine abfallende Flanke des Impulssignals so zu verzögem, daß die Impulsbreite des Impulssignals um eine vorgegebene Zeit vergrößert wird; und

(c) Integrationssteuermittel (106, 113), um die Intregrationsvorgänge der ersten und der zweiten Integirationsschaltungen (102, 108) zu steuern, wobei die erste und die zweite Integrationsschaltung ihre Integrationsvorgänge während der Periode einer Impulsbreite eines Ausgabesignals der Verzögerungsmittel durchführen.

26.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Integrationssteuermittel aus ersten und zweiten Reed-Relais bestehen, wobei der erste Kondensator (105) zwischen beide Kontakte des ersten Reed-Relais (106) geschaltet ist, der zweite Kondensator (112) zwischen beide Kontakte des zweiten Reed-Relais (113) geschaltet ist, die Kontakte des ersten und zweiten Reed-Relais in der Impulsbreitenperiode des Ausgabesignals der Verzögerungsmittel geöffnet werden und, die Kontakte des ersten und zweiten Reed-Relais in einer Periode, die nicht die Impulsbreitenperiode ist, geschlossen werden.

27.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 25, bei der die Integrationssteuermittel (116) folgendes aufweisen:

(a) eine Integrationsschaltung (119, 120) zur Verzögerung des Beschleunigungssignals; und

(b) einen Vergleicher (117), um den Pegel des Beschleunigungssignals und den eines von der Integrationsschaltung ausgegebenen verzögerten Beschleunigungssignals zu vergleichen, so daß das Impulssignal ausgegeben wird, dessen Impulsbreite eine Periode darstellt, in der der Pegel des Beschleunigungssignals größer ist als der des verzögerten Beschleunigungssignals.

28.) Musiktonsteuervorrichtung nach Anspruch 24, bei welcher die Steuermittel (CTL) die Integratonsvorgänge der ersten und der zweiten Integrationsmittel auf der Grundlage eines Pegels des nachgewiesenen Grades der Beschleunigung während einer Beschleunigungszunahmeperiode, in der die Beschleunigung des Objektes zunimmt, steuern.