DE3752000T2

DE3752000T2 - Vorrichtung zur Musiktonsteuerung unter Verwendung eines Detektors

Info

Publication number: DE3752000T2
Application number: DE3752000T
Authority: DE
Inventors: Eiichiro Aoki; Teruo Hiyoshi; 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: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2007-10-14
Also published as: DE3750868T2; HK67195A; SG26374G; EP0264782A3; EP0507355A2; EP0507355A3; EP0507355B1; CN1020354C; DE3752000D1; DE3750868D1; EP0264782B1; CN87107710A; EP0264782A2; HK1000333A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung unter Verwendung eines Detektors, und im besonderen auf eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung, die einen Musikton im Ansprechen auf eine von einem Detektor ermittelte Bewegung eines Spielers und dergleichen steuert.
Üblicherweise werden Musiktöne durch das Spielen eines Naturmusikinstrumentes (wie beispielsweise einer Violine, eines Klaviers, einer Orgel und einer Baßtrommel) und eines elektronischen Musikinstrumentes und dergleichen erzeugt. Bei solchen Musikinstrumenten wird eine Tonhöhe und eine Klangfarbe des Musiktons durch Drücken oder Anschlagen von Tasten, Saiten oder Pedalen mit den Händen oder Füßen des Spielers gesteuert.
Eine Art einer konventionellen automatischen Spielvorrichtung ist nach dem Stand der Technik in UK-A-2 071 389 offenbart, in welcher die Größe der Änderung in einer Bewegung eines in einem Stab vorgesehenen beweglichen Elementes ermittelt wird. Die ermittelte Änderungsgröße (z.B. durch einen Magneten und ein Hallelement) wird in ein elektrisches Signal konvertiert. Ein in der Vorrichtung vorgesehener Zeittaktsignalgenerator wird durch das elektrische Signal betrieben, um ein Zeittaktsignal zum Auslesen von Musikdaten herzustellen, die in einem Speicher voreingestellt sind. Ein Lautstärkepegel eines Musiktons wird durch einen Steuerabschnitt auf der Grundlage von Daten eines Spitzenpegels der Änderungsgröße in der Bewegung des Stabes eingestellt. Der in dem Speicher gespeicherte Tondatenwert wird auf der Grundlage des Zeittakts ausgelesen und erklingt automatisch als ein Musikton bei dem eingestellten Lautstärkepegel. Diese Patentanmeldung nach dem Stand der Technik offenbart somit eine automatische Spielvorrichtung, die ein Musikstück mit Gefühlsausdruck eines Spielers aufführen kann, wobei in einem Speicher voreingestellte Musikdaten synchron zu einer Bewegung eines Stabes ausgelesen werden.
Es ist ein erstes Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung zu schaffen, die die Musiktöne auf der Grundlage der Bewegung eines Spielers, wie beispielsweise dem Drehwinkel oder der Drehgeschwindigkeit der Hand des Spielers, zu steuern.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die Naturtönen entsprechende künstliche Musiktöne, die durch den Spieler erzeugt werden, erzeugt.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen Detektor zu schaffen, der die Bewegung des Spielers und einen der Hand des Spielers gegebenen Impuls und dergleichen ermittelt.
Diese Ziele werden durch eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung erreicht, die folgendes aufweist:
(a) Musiktonsteuermittel zur Erzeugung von Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage eines Ermittlungsergebnisses;
(b) mit den Steuermitteln verbundene Musiktonerzeugungsmittel zur Erzeugung eines Musiktonsignals auf der Grundlage der Musiktonsteuerdaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Musiktonsteuerung ferner folgendes aufweist:
(c) Nachweismittel, die an einem vorgegebenen Körperteil eines Spielers befestigbar sind oder von diesem gehalten werden können und mit den Steuermitteln verbunden sind, um einen Winkel des vorgegebenen Körperteils des Spielers zu ermitteln und den ermittelten Winkel als das Ermittlungsergebnis an die Musiktonsteuermittel auszugeben.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung können dem Ansprüchen 2 bis 26 entnommen werden, die bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Musiktonsteuerung beschreiben.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen zu entnehmen, in denen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung klar dargestellt sind.
In den Zeichnungen ist folgendes gezeigt:
Fig. 1 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Musiktonerzeugung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines Impulsdetektors zeigt.
Figuren 2(a) bis 2(i) zeigen Signalformen an verschiedenen Punkten bei dem in Fig. 1 gezeigten Impulsdetektor.
Fig. 3 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform eines Bewegungsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Figuren 4(a) bis 4(f) zeigen Signalformen an verschiedenen Punkten bei dem in Fig. 3 gezeigten Bewegungsdetektor.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Musiktonerzeugung unter Verwendung des in Fig. 3 gezeigten Bewegungsdetektors zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Musiktonerzeugung unter Verwendung eines Winkelgeschwindigkeitsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 zeigt eine Darstellung eines Spielers, an dem ein in Fig. 6 gezeigter Winkelgeschwindigkeitsdetektor befestigt ist.
Fig. 8 zeigt eine weitere Darstellung eines Spielers, an dem eine modifizierte Ausführungsform des Winkelgeschwindigkeitsdetektors gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung des Spielers, bei dem eine zweite Ausführungsform einer Vorrichtung zur Musiktonerzeugung der vorliegenden Erfindung befestigt ist.
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das ein elektrisches Bauschema der in Fig. 9 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt.
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Darstellung eines Ermittlungsteils 502 für den rechten Ellenbogen des Spielers zeigt.
Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die den mechanischen Aufbau des Ermittlungsteus 502 zeigt.
Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Ermittlungsteil 504 für eine rechte Hand des Spielers zeigt.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die den inneren Aufbau des Ermittlungsteils 504 zeigt.
Figuren 15A und 15B sind Teildarstellungen, die jeweils den inneren Aufbau des Ermittlungsteus 504 zeigen.
Fig. 16 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Teilansicht einer ersten modifizierten Ausführungsform der in Fig. 9 gezeigten zweiten Ausführungsform zeigt.
Fig. 17 zeigt eine Darstellung des Spielers, an dem eine erste modifizierte Ausführungsform befestigt ist.
Fig. 18 zeigt eine Darstellung des Spielers, an dem eine zweite modifizierte Ausführungsform der in Fig. 9 gezeigten zweiten Ausführungsform befestigt ist.
Figuren 19A und 19B zeigen Darstellungen zur Erklärung eines Beispiels einer Anordnung von piezoelektrischen Elementen, die in dem Ultraschallsender und dem Ultraschallempfänger vorgesehen sind.
Fig. 20 ist ein Blockschaltbild, das ein elektrisches Bauschema der zweiten modifizierten Ausführungsform der zweiten Ausführungsform zeigt.
Fig. 21 ist ein Blockschaltbild, das eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 22 zeigt eine Abbildung eines Stabes 601, der in der dritten Ausführungsform verwendet wird.
Fig. 23 zeigt den mechanischen Aufbau eines in dem Stab 601 vorgesehenen Winkeldetektors 602.
Fig. 24 zeigt eine Bauweise der Nachweisschalter a bis d, die an dem Winkeldetektor 602 angebracht sind.
Fig. 25 zeigt eine Beziehung zwischen den Relativpositionen und EIN/AUS-Stellungen der Nachweisschalter a bis d.
Fig. 26 zeigt eine Beziehung zwischen den EIN/AUS-Stellungen der Nachweisschalter a bis d, den Tonhöhen und den Tastenkodedaten KC.
Figuren 27 und 28 sind Flußdiagramme, die die Arbeitsweise einer in der dritten Ausführungsform verwendeten CPU 610 zeigen.
Figuren 29A und 29I sind Skizzen zur Erläuterung einer Arbeitsweise und eines Spiels der dritten Ausführungsform.
Fig. 30 zeigt einen Rhythmusstab 701R für eine rechte Hand und einen Rhythmusstab 701L für eine linke Hand, die in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Fig. 31 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer Musiktonerzeugungsoperation der vierten Ausführungsform.
Fig. 32 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Operation zur Erzeugung eines Melodietons in der vierten Ausführungsform.
Fig. 33 ist eine Darstellung zur Erläuterung einer Operation zur Erzeugung eines Begleittons in der vierten Ausführungsform.
Fig. 34A zeigt einen Winkeldetektor, der an einem rechten Ellenbogen des Spielers befestigt ist.
Fig. 34B zeigt einen Winkeldetektor, der an einer rechten Schulter des Spielers befestigt ist.
Fig. 35 zeigt eine detailliertes Abbildung eines in Fig. 34A gezeigten Winkeldetektors.
Fig. 36 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Rauschengenerator zeigt, der in der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Fig. 37 zeigt eine Wellenform eines Ausgabesignals eines Mikrophons, das in dem in Fig. 36 gezeigten Rauschengenerator vorgesehen ist.
Fig. 38 ist ein Blockschaltbild, das einen Schaltplan der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im folgenden wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Teil in den verschiedenen Abbildungen kennzeichnen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung, die die Musiktöne auf der Grundlage der Bewegung eines Objekts, wie beispielsweise der Hand eines Spielers oder dergleichen, steuert. Diese Bewegung der Hand des Spielers, wie beispielsweise eine Bewegungsgeschwindigkeit, ein Bewegungsstärke oder ein Bewegungswinkel des Objekts, muß von einem Detektor ermittelt werden. Daher wird zuerst die Beschreibung für einen [I] DETEKTOR und danach die Beschreibung für eine [II] VORRICHTUNG ZUR MUSIKTONERZEUGUNG dargelegt.

[I] DETEKTOR

Der Detektor gemäß der vorliegenden Erfindung kann als ein Impulsdetektor, ein Bewegungsdetektor, ein Winkelgeschwindigkeitsdetektor und ein Winkelsensor klassifiziert werden. Daher werden nacheinander diese Detektoren und der Sensor beschrieben.

(1) IMPULSDETEKTOR

Fig. 1 zeigt einen Schaltbauplan einer Ausführungsform der Vorrichtung zur Musiktonerzeugung unter Verwendung eines Impulsdetektors. In Fig. 1 kennzeichnet 11 einen Beschleunigungssensor, der einen Vibrator aus einem organischen Material oder einem anorganischen Material mit piezoelektrischen Eigenschaften aufweist. Als derartiges organisches Material wird Piezokunststoff und dergleichen verwendet. Als derartiges anorganisches Material wird ein Kristall, ein Rochellesalz (Seignettesalz, Natrium-Kalium-Tartrat), ein Bariumtitanat und dergleichen verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein 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, daher erzeugt der Beschleunigungsensor 11 eine Ausgabespannung Va und gibt diese aus, wie es in Fig. 2(a) gezeigt ist. In Fig. 1 kennzeichnet 12 einen Widerstand mit einem Widerstandswert R&sub1; (Ohm), und ein Anschluß des Widerstands 12 ist mit einem 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. Ähnlich zum Widerstand 12 ist ein Anschluß eines Widerstands 16 mit einem Widerstandswert R&sub2; (Ohm) mit dem Ausgabeanschluß des Beschleunigungssensors 11 verbunden, und ein weiterer 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 auf das zehnfache 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 ein invertierender Eingabeanschluß (-) des Vergleichers 15 ist mit einer Kathode der Diode 19 verbunden. Ähnlich 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 dem Ausgabeanschluß des Verstärkers 25 verbunden. Ein weiterer Anschluß des Widerstands 30 ist mit einer Anode einer Diode 31 verbunden und ist auch 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. Ähnlich 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, von denen einer mit dem Ausgabeanschluß des Vergleichers 15 verbunden ist. Zusätzlich ist ein 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 weist zudem einen Rückstellanschluß R auf, und 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. Und 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 Musiktonsignalerzeugungsschaltung 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 über 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, die der Zeitkonstanten R&sub2;C&sub2; (sec) des Tiefpaßfilters 18 entspricht, erhalten wird.
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 Vr1, wodurch die Diode 19 abgeschaltet wird, und die Referenzspannung Vr1 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;, daher wird die Phase des Signals Vc gegenüber der Phase des Signals Vb verzögert. 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 ein höher harmonisches Teilschwingungssignal 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 Zeitverzögerung (oder einer Integrationsoperation) 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 Vi 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-Fiip-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 Fußaufstarnpfens des Spielers zwischen Fuß und Boden entspricht.
Die vorliegende Erfindung erzeugt außerdem den Musikton mit der Tonhöhe, die der von dem Beschleunigungssensor 11 ermittelten Impulsstärke entspricht. Der Impulsdetektor ist jedoch nicht auf die vorliegende Ausführungsform eingeschränkt. Es ist beispielsweise möglich, den Impulsdetektor so zu bauen, daß eine Lautstärke oder die 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 Detektionsfehler, die durch Berührungsgeräusche und dergleichen verursacht werden, ausschalten, und der vorliegende Impulsdetektor kann die Impulsstärke mit Genauigkeit feststellen.

(2) BEWEGUNGSDETEKTOR

Fig. 3 ist ein Schaltplan, der eine Ausführungsform eines 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 101 einen Eingabeanschluß, der mit einem Beschleunigungssignal AI beaufschlagt wird, welches von einem Piezoelektrischen-Beschleunigungssensor Sa 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 zudem geerdet. Der Ausgabeanschluß des Operationsverstärkers 103 ist mit einem Anschluß 107 und auch 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. In diesem Fall ist es möglich, die Reed-Relais 106 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 Verzögerung des Beschleunigungssignals AI erzeugt. Der Ausgabeanschluß des Vergleichers 117 ist mit einem Eingabeanschluß T eines 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 AI (welches dem Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird) und den des Signals Ald (welches durch Verzögerung des Beschleunigungssignats AI erhalten wird) und gibt ein seinem Vergleichsergebnis entsprechendes Impulssignal aus. Wenn beispielsweise das Beschleunigungssignal AI (in Fig. 4(a) gezeigt) dem Eingabeanschluß 101 zu einer Zeit t&sub0; zugeleitet wird, wird das Beschleunigungssignal AI 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 AI 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 der Signale AI 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 t&sub0; bis t&sub1;, während der Pegel des Beschleunigungssignals AI größer ist als der des Signals Ald. Wie es in Fig. 4(a) gezeigt ist, ist die Zeit t&sub1; fast identisch zu einer Maximalwertzeit, wenn der Pegel des Beschleunigungssignals AI einen Maximalwert erreicht. Genauer gesagt, das Signal Ald ist identisch mit einem Verzögerungssignal des Beschleunigungssignals AI, daher muß der Zeitpunkt, zu dem der Pegel des Signals Ald größer wird als der des Beschleunigungssignals AI, gegenüber dem Zeitpunkt des Maxirnalwertes des Beschleunigungssignals AI verzögert sein. Es ist jedoch möglich, die Maximalwertzeit des Beschleunigungssignals AI durch die Zeit zu identifizieren, bei der der Pegel des Signals Ald größer wird als der des Beschleunigungssignals AI, 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 weist 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 lmpulsbreite 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 AI dem Eingabeanschluß 101 zugeleitet wird, wird dieses Beschleunigungssignal AI simultan dem Datensteuerabschnitt CTL und dem Datenkonvertierungsabschnitt CHN zugeleitet.
Zunächst folgt die Beschreibung der Funktionsweise des Datensteuerabschnitts CTL.
Wenn das Beschleunigungssignal AI 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 AI den Maximumwert annimmt. Zur gleichen Zeit steigt das Ausgabesignal IR des Flip-Flop 121auf 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 t&sub0;, wenn das Beschleunigungssignal AI 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 AI 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 AI 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, ermittelt die vorliegende Ausführungsform die Beschleunigung in jedem kleinsten Zeitraum auf der Grundlage des Beschleunigungssignals AI, das von dem Beschleunigungssensor Sa ausgegeben wird, und führt eine Integrationsoperation an der ermittelten 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.
Wenn in Fig. 5 der Flip-Flop 121 das Signal IR an die zentrale Rechnereinheit (CPU) 130 als ein Unterbrechungssignal ausgibt, liefert 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 dieses 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 dergleichen) 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 dergleichen 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 Vorrichtung zur Musiktonerzeugung zeigt, die einen erfindungsgemäßen Winkelgeschwindigkeitsdetektor verwendet, und Fig. 7 zeigt eine perspektivische Darstellung des Spielers, der die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung zur Musiktonerzeugung trägt.
In Fig. 6 kennzeichnet 201 eine Musiktonerzeugungseinheit, 202a und 202b kennzeichnen Ultraschallsender und 203a und 203b kennzeichnen Ultraschallempfänger. Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, werden die Musiktonerzeugungseinheit 201 und die Ultraschallempfänger 203a und 203b mittels eines Gürtels 204 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 Befestigungsteilen 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 dergleichen. 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 Hockfrequenzspannungen, 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 Ultraschallempfängern 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 Änderung der vorher beschriebenen relativen Positionsverhältnisse.
Es folgt nun die Beschreibung der 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 eines Ultraschallimpulsgenerators 211 und jeweiligen Setzeingabeanschlüssen S der Rücksetz-Setz (R-S)-Flip-Flop 212a und 212b zugeleitet. Der Startimpuls SPL steuert den Ultraschallimpulsgenerator 211 an, wodurch ein Ultraschaltimpuls UPL erzeugt und zu den Ultraschallsendern 202a und 202b ausgegeben wird, wobei 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 verstärkte Signal Sa gleichgerichtet wird. Danach gibt die Diode 214a das gleichgerichtete Signal des Signals Sa zu einem Rückstelleingabeanschluß 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 zurückgestellt. 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 Sa&sub1; 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 Hockfrequenzspannung 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. Danach wird das gleichgerichtete Signal des Signals Sb zu einem Rückstelleingabeanschluß R des R-S-Flip-Flop 212b geliefert. 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 Q des 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 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 Winkeldaten DL, deren Wert einem Drehwinkel SI 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 die Werte der Entfernungen Ar und Br auf vorgegebene konstante Werte 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 AI eine Entfernung zwischen einem Drehmittelpunkt Ol an dem linken Schultergelenk des Spielers und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallsender 202b befestigt ist, und BI stellt eine Entfernung zwischen dem Drehmittelpunkt Ol und einem Bereich dar, an dem der Ultraschallempfänger 203b befestigt ist. In diesem Fall kann der Drehwinkel SI durch folgende Formel (2) basierend auf einem Kosinus-Lehrsatz erhalten werden.
SI = cos&supmin;¹ ((AI² + BI² - L²)/(2 AI BI)] ... ... (2)
Falls die Werte für die Entfernungen AI und BI auf vorgegebene konstante Werte in der vorausgehenden Formel (2) gesetzt werden, kann der Wert des Drehwinkels SI 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 Operationsschaltung 221b als eine Adresse für den ROM eingegeben werden. Die durch die Formel (2) dargestellte Operation wird somit in der Operationsschaltung 221b durchgeführt.
Die Operationsschaltungen 221a und 221b nehmen die von den Zählem 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 Rückstellirnpulse RPa und RPb aus, um die Eingabeanschlüsse R der Zähler 216a und 216b zurückzustellen, so daß die Zähler 216a und 216b 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 jeweiligen 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 SI 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 SI.
Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 224 erzeugt Perkussivtöne (wie beispielsweise den Ton einer Trommel, den Ton einer Zimbel und dergleichen) 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 Spielgeschwindigkeit nimmt ab im Ansprechen auf den Wert des Signals VL&sub1;. Bei der vorliegenden Ausführungsform 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 Perkussivton 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 SI 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 SI 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 Vorrichtung zur Musiktonerzeugung 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 Ellenbegenteile 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 Wellen auf, die mit Hebeln 232a bis 232d befestigt sind, deren oberste Endteile an dem Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 über Absorberelemente 233a bis 233d 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 drehbaren Kodierer 231a und 231d geben die jeweiligen Winkeldaten (d.s., jeweilige Digitalsignale, wobei jedes eine vorgegebene Bitzahl aufweist) an die Musiktonerzeugungseinheit 201a 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 Ellenbogengelenkes gesteigert werden, und die Spielgeschwindigkeit kann im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeit des linken Ellenbegengelenkes vermindert werden. In diesem Fall kann die Spielgeschwindigkeit annähernd auf = 150 bis 180 im Ansprechen auf die Drehwinkelgeschwindigkeiten dieser Ellenbogengelenke gesteigert werden.
Nach einer weiteren im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsform ist es möglich, die Spielgeschwindigkeit der Perkussivtöne, 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 zudem 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 dergleichen zu erhöhen. Die drehbaren Kodierer 231a bis 231d sind außerdem an dem Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 ähnlich einer gewöhnlichen Jacke befestigt, daher kann das Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 230 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 Vorrichtung zur Musiktonerzeugung 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 zugeführt. Es ist außerdem möglich, die Vorrichtung zur Musiktonerzeugung so zu bauen, daß Daten der festgestellten Drehwinkelgeschwindigkeiten den Musiktonsteuerdaten zugeführt werden können, 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 Ausführungsformen variiert. Es ist jedoch möglich, die vorliegende Erfindung so konstruieren, daß die Tonhöhe, die Lautstärke, eine Tondauer, die Klangfarbe oder dergleichen im Ansprechen auf die vorher beschriebenen Drehwinkelgeschwindigkeiten variiert werden. Es ist außerdem möglich, die vorliegende Erfindung so zu konstruieren, daß Musiktonparameter durch die vorher beschriebenen Drehwinkelgeschwindigkeiten gesteuert werden können, oder die Musiktonparameter können durch eine willkürliche Kombination der vorher beschriebenen 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 Kniee 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 beispielsweise auf der Grundlage des bekannten MIDI-Standards (Musical Instrument Digital Interface) ausgibt. In diesem Fall werden solche Musiktonsteuerdaten einer externen Musiktonsignalerzeugungsschaltung zugeführt.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Spielers an dem eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung zur Musiktonsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung befestigt ist, und Fig. 10 ist ein Blockschaltbild, das ein elektrisches Bauschema der zweiten Ausführungsform zeigt. Die zweite Ausführungsform besteht aus einer Steuereinheit 501, einem Nachweisabschnitt 502 für den rechten Ellenbogen des Spielers, einem Nachweisabschnitt 503 für den linken Ellenbogen des Spielers und einem Nachweisabschnitt 504 für die rechte Hand des Spielers. Die Steuereinheit 501 ist an der Taille des Spielers durch einen Gürtel 505 befestigt. Die Nachweisabschnitte 502, 503, und 504 sind jeweils an dem rechten Ellenbogen, dem linken Ellenbogen und der rechten Hand des Spielers angebracht. Die Steuereinheit 501 enthält eine Vorrichtung zur Musiktonsteuerung, eine Musiktonerzeugungsschaltung (die durch die Vorrichtung zur Musiktonsteuerung gesteuert wird) und einen Lautsprecher.
Es folgt die Beschreibung für die jeweiligen Bauweisen der Nachweisabschnitte 502, 503 und 504. Der Nachweisabschnitt 502 ist, wie in Fig. 11 gezeigt, gebaut. In Fig. 11 kennzeichnet 507a ein Befestigungsteil, wie beispielsweise eine aus flexiblen Fasermaterial hergestellte Halterung, und dieses Befestigungsteil 507a weist eine Form auf, daß sie für den rechten Ellenbogen passend ist. Ein flaches Potentiometer 508a ist an einem vorgegebenen Abschnitt des das rechte Ellenbogengelenk des Spielers bedeckenden Befestigungsteils 507a angebracht. Ein Hebel 510a ist an einer Welle 509a des Potentiometers 508a befestigt, und das obere Endteil des Hebels 510a kann sich frei aus einem Zylinder 512a heraus oder in diesen hineinbewegen, wie in Fig. 12 gezeigt. In dem Zylinder 512a ist eine Feder 513a für den Zug des Hebels 510a vorgesehen. Außerdem ist ein Befestigungsabschitt 514a an dem Endteil des Zylinders 512a ausgebildet, und dieser Befestigungsabschnitt 514a ist zentral am dem Armabschnitt des Befestigungsteils 507a angebracht. Wenn das zuvor erwähnte Befestigungsteil 507a an dem rechten Ellenbogen des Spielers getragen wird, wie es in Fig. 11 gezeigt ist, und der Spieler seinen rechten Ellenbogen streckt und beugt, werden der Hebel 510a und der Zylinder 512a im Ansprechen auf die Streck- und Beugungsbewegung des rechten Ellenbogen des Spielers in Schwingungen versetzt, so daß die Welle 509a gedreht wird. Folglich wird ein Nachweissignal (ein Spannungssignal), das dem Drehwinkel der Welle 509a (d.h., dem Beugungswinkel des rechten Ellenbogen des Spielers) entspricht, in dem Potentiometer 508a erzeugt, und dieses Nachweissignal wird der Steuereinheit 501 über eine Leitung 515a zugeleitet. Andererseits ist der Nachweisabschnitt 503 mit Teilen 507b bis 515b ausgerüstet, die gleich den Teilen 507a bis 515a des Nachweisabschittes 502 sind, daher wird die detaillierte Beschreibung des Nachweisabschnittes 503 weggelassen.
Es folgt die Beschreibung der Bauweise des Nachweisabschnittes 504 im Zusammenhang mit den Figuren 13 und 14. In den Figuren 13 und 14 bezeichnet 516 einen aus flexiblem Fasermaterial hergestellten Handschuh, und ein Potentiometer 508c ist an einem Teil des Handschuhs 516 angebracht, der das rechte Handgelenk des Spielers bedeckt. Ähnlich dem Nachweisabschnitt 502 ist ein Hebel 510c an dem Endteil der Welle 509c des Potentiometers 508c befestigt, und der Hebel 510c kann sich aus dem Zylinder 512c frei heraus oder in diesen hineinbewegen. Zudem ist ein Befestigungsteil 514c an dem Endteil des Zylinders 512c ausgebildet, und das Befestigungsteil 514c ist an dem Fingergrund des Handschuhs 516 angeordnet. Wenn der Spieler den Handschuh 516 trägt, an dem der Nachweisabschnitt 504, wie In Fig. 13 gezeigt, angebracht ist, und der Spieler seine rechte Hand auf- und abbiegt, wird die Welle 509c gedreht und das Potentiometer 508c erzeugt ein Nachweissignal (ein Spannungssignal), dessen Wert einem Beugungswinkel der rechten Hand des Spielers entspricht. Dieses Nachweissignal wird einer Steuereinheit 501 über eine Leitung 515c zugeführt. Druckempfindliche Elemente 517a bis 517d sind an der Innenseite des Fingerspitzenabschnittes 516a bis 516d des Habdschuhs 516 vorgesehen. Jedes dieser druckempfindlichen Elemente 517a bis 517d hat einen spezifischen Widerstand, der im Ansprechen auf den Druck variiert, der von jedem Finger der rechten Hand ausgeht. Wie in Fig. 15A gezeigt ist ein geringer Abstand in jedem Fingerspitzenteil 516a bis 516d des Handschuhs 516 vorgesehen, wenn der Spieler die Finger seiner rechten Hand ausstreckt, wird daher der Druck nicht an jedes der druckempfindlichen Elemente 517a bis 517d in dieser Stellung weitergegeben. Wenn der Spieler dagegen die Finger Seiner rechten Hand beugt, wie es in Fig. 15B gezeigt ist, muß sich der Druck im Ansprechen auf den Beugungswinkel jeder Fingerspitze auf jedes der druckempfindlichen Elemente 517a bis 517d auswirken, deren spezifischer Widerstand variiert werden wird. Somit erzeugt jedes druckempfindliche Element das Nachweissignal, das einen dem Beugungswinkel jeder Fingerspitze entsprechenden Wert aufweist, und dieses Nachweissignal wird der Steuereinheit 501 über die Leitung 515c zugeführt. Es ist möglich, ein piezoelektrisches Element zur Erzeugung einer Spannung, die dem auf dieses ausgeübten Druck entspricht, als das druckempfindliche Element zu verwenden.
Im folgenden bezeichnet 520 in Fig. 10 einen Analogmultiplexer mit sieben Kanälen. Ein derartiger Analogmultiplexer 520 wählt eines der Nachweissignale von den Potentiometem 508a bis 508c und die Nachweissignale von den druckempfindlichen Elementen 517a bis 517d auf der Grundlage eines Kanalauswählsignals CS aus, das einem Auswahlanschluß des Analogmultiplexers 520 zugeführt wird. Der Analogmultiplexer 520 liefert dann das ausgewählte Nachweissignal zu einem A/D-Wandler 521, in dem das ausgewählte Nachweissignal in einen digitalen Nachweisdatenwert mit vorgegebenen Bits konvertiert wird. Zudem bezeichnet 522 eine CPU, 523 bezeichnet einen ROM zur Speicherung von in der CPU 522 verwendeten Programmen und 524 bezeichnet einen RAM, der als ein Arbeitsbereich verwendet wird. Die CPU 522 erzeugt das Kanalauswählsignal CS, dessen Wert sequentiell variiert wird. Dieses Kanalauswählsignal CS wird dem Analogrnultiplexer 520 zugeführt, wobei der Analogmultiplexer 520 die Ausgabesignale der Potentiometer 508a bis 508c und der druckempfindlichen Elemente 517a bis 517d mit einer relativ hohen Geschwindigkeit abfragt. Die CPU 522 beurteilt daher die Beugungswinkel des rechten und des linken Ellenbogen des Spielers entsprechend vorgegebener vier Winkel auf der Grundlage der von dem A/D-Wandler 521ausgegebenen Nachweisdaten. Dann erzeugt die CPU 522 Tastenkodedaten KC im Ansprechen auf eine Kombination der Beugungswinkel des rechten Ellenbogen des Spielers und des linken Ellenbogen des Spielers auf der Grundlage des vorhergehenden Beurteilungsergebnisses. Außerdem beurteilt die CPU 522 den Beugungswinkel der rechten Hand des Spielers entsprechend vorgegebener drei Winkel auf der Grundlage der Nachweisdaten, die dem Nachweissignal von dem Potentiometers 508c entsprechen. Genauer gesagt, die CPU 522 erzeugt die Klanglautstärkedaten VOL, die für die Klanglautstärke repräsentativ sind (die in große, mittlere und geringe Klanglautstärke eingruppiert werden kann), im Ansprechen auf den Beugungswinkel der rechten Hand des Spielers. Zudem entscheidet die CPU 522, ob jeweils der Zeigefinger, der Mittelfinger, der dritte Finger und der kleine Finger der rechten Hand des Spielers gebogen ist oder nicht auf der Grundlage der Nachweisdaten, die den Nachweissignalen von den druckempfindlichen Elementen 517a bis 517d entsprechen. Auf der Grundlage dieses Beurteilungsergebnisses erzeugt die CPU 522 Klangfarbenauswähldaten TD zum Auswählen einer Klangfarbe (wie beispielsweise eine Klangfarbe des Klaviers, der Orgel, einer Flöte, eines Saxophons, einer Klarinette oder dergleichen) im Ansprechen auf eine Kombination der gebogenen Finger.
Die CPU 522 liefert die vorher erwähnten Tastenkodedaten KC, die Lautstärkedaten VOL und die Klangfarbenauswähldaten TD (d.h., die Musiktonsteuerdaten) an eine Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526. Daher erzeugt die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526 ein Musiktonsignal mit einer den Tastenkodedaten KC entsprechenden Tonhöhe, einer den Tonlautstärkedaten VOL entsprechenden Tonlautstärke und einer den Klangfarbenauswähldaten TD entsprechenden Klangfarbe. Ein Lautsprecher 527 erzeugt somit einen Musikton, der einem in der Musiktonsignalerzeugungsschaltung erzeugtem Musikton entspricht. Eine Sendeschaltung 528 überträgt das von der Musiktonsignalerzeugsschaltung 526 ausgegebene Musiktonsignal drahtlos.
Gemäß der im vorhergehenden besprochenen zweiten Ausführungsform ist es möglich, die Tonhöhe des Musiktons zu variieren, der von dem Lautsprecher 527 der Steuereinheit 501 im Ansprechen auf die Kombination der Beugungswinkel des rechten und linken Ellenbogengelenks des Spielers erzeugt wird. Außerdem ist es möglich, die Tonlautstärke des Musiktons durch drei vorgegebene Lautstärken im Ansprechen auf den Beugungswinkel des rechten Handgelenks des Spielers zu variieren. Zudem ist es möglich, die Klangfarbe des Musiktons im Ansprechen auf die Kombination des Biegens der Finger von Zeigefinger, Mittelfinger, drittem Finger und kleinem Finger der rechten Hand des Spielers zu variieren.
Bei der zweiten Ausführungsform werden die Tonhöhe und dergleichen auf der Grundlage des Nachweisergebnisses der Potentiometer 508a bis 508c gesteuert, die die Beugungswinkel der Gelenke von Ellenbogen und Hand des Spielers ermitteln. Wie in Fig. 16 gezeigt, ist es möglich, die zweite Ausführungsform zu modifizieren, so daß ein Potentiometer 531an der Innenseite eines Befestigungsteiles 530, wie beispielsweise ein den Arm des Spielers Halterungsteil, angebracht ist; eine bestimmte Beugung wird einer Welle 531a des Potentiometers 531 übertragen; ein Endabschnitt der Welle 531a ist an einem Endabschnitt eines Stabes 532 befestigt, der aus Kunststoff mit einer geringen Verdrehungseigenschaft hergestellt ist; ein anderer Endabschnitt des Stabes 532 ist an der Innenseite des Handgelenkteils des Befestigungsteils 530 angebracht. So wird ein Drehwinkel des Arms des Spielers (oder ein Drehwinkel des Handgelenk des Spielers) ermittelt, wodurch die Tonhöhe, die Klangfarbe und die Lautstärke auf der Grundlage dieses ermittelten Ergebnisses gesteuert werden.

(1) ERSTE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ZWEITEN AUSFÜHRUNGSFORM

Im folgenden wird eine erste modifizierte Ausführungsform der zweiten Ausführungsform im Zusammenhang mit Fig. 17 beschrieben.
In Fig. 17 bezeichnet 540 ein Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit, das Brust, Schultern und Ellenbogen der oberen Körperhälfte des Spielers bedeckt. Ähnlich einem gewöhnlichen Kleidungsstück kann dieses Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 540 ausgezogen werden. Bei diesem Kleidungsstück mit Befestigungsmöglichkeit 540 sind die Schulterteile 540a und 540b und Ellenbogenteile 540c und 540d aus einem flexiblen Fasermaterial hergestellt. Außerdem sind dünne vollkommen drehbare Kodierer 541a bis 541d jeweils an den Schulterteilen 540a und 540b und den Ellenbogenteilen 540c und 540d angebracht. Diese drehbaren Kodierer 541a bis 541d weisen jeweils Wellen auf, deren Endabschnitte an Hebeln 542a bis 542d befestigt sind. Die Endabschnitte der Hebel 542a bis 542d sind an einem Befestigungselement 540 über jeweilige Absorberelernete 543a bis 543d angebracht, die aus flexiblen Materialien hergestellt sind, wie beispielsweise Gummi oder dergleichen. Wenn der Spieler seinen rechten oder linken Arm in seiner Körperrichtung dreht, ermittelt der drehbare Kodierer 541a den Drehwinkel an dem rechten Schultergelenk des Spielers und der drehbare Kodierer 541b ermittelt den Drehwinkel an dem linken Schultergelenk des Spielers. Wenn der Spieler seinen rechten oder linken Ellenbogen beugt, ermittelt der drehbare Kodierer 541c den Beugungswinkel des rechten Ellenbogengelenks des Spielers und der drehbare Kodierer 541d ermittelt den Beugungswinkel des linken Ellenbogengelenks des Spielers. Diese drehbaren Kodierer 541a bis 541d erzeugen Winkelnachweissignale auf der Grundlage ihrer Nachweisergebnisse, und diese Winkelnachweissignale werden der Steuereinheit 501a, die an der Taille des Spielers durch den Gürtel 505 angebracht ist, über eine Leitung 544 zugeführt. Ähnlich zu der in Fig. 10 gezeigten Steuereinheit 501 weist die Steuereinheit 501a die CPU 522, den ROM 523, den RAM 524, die Busleitung 525, die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526, den Lautsprecher 527, die Sendeschaltung 528 und außerdem Register zur einmaligen Speicherung der Drehwinkelnachweissignale auf, die von den drehbaren Kodierern 541a bis 541d ausgegeben werden.
Gemäß der vorhergehenden ersten modifizierten Ausführungsform liest die CPU 522 sequentiell die in den vorher erwähnten Registern gespeicherten Winkelnachweissignale, um so Tempodaten zu erzeugen, die die Spielgeschwindigkeit des erzeugten Musiktons repräsentieren. Diese Tempodaten werden der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526 über die Busleitung 525 zugeführt. Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526 erzeugt daher ein Musiktonsignal (zur Erzeugung eines Perkussivtons, wie beispielsweise den Ton einer Trommel, Zimbel oder dergleichen) mit einer den Tempodaten entsprechenden Spielgeschwindigkeit und ebenso mit einem vorgegebenen Rhythmusmuster. In diesem Fall beurteilt die CPU 522 die Drehwinkel der Schultergelenke des Spielers entsprechend vorgegebener fünf Winkel, und die Spielgeschwindigkeit kann annähernd auf = 90 auf der Grundlage des Beurteilungsergebnisses der CPU 522 gesteigert werden. Außerdem beurteilt die CPU 522 die Beugungswinkel der Ellenbogengelenke des Spielers entsprechend vorgegebener vier Winkel, und die Spielgeschwindigkeit kann annähernd auf = 150 bis 180 auf der Grundlage der Beurteilungsergebnisse der CPU 522 gesteigert werden.
Gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform kann die Spielgeschwindigkeit des von dem Lautsprecher 527 erzeugten Perkussivtons im Ansprechen auf die Drehwinkel der Schultergelenke des Spielers und der Beugungswinkel der Ellenbogengelenke des Spielers frei variiert werden. Ähnlich zu der im vorhergehenden beschriebenen zweiten Ausführungsform kann die erste modifizierte Ausführungsform so gebaut sein, daß die Tastenkodedaten KC, die Lautstärkedaten Vol und die Klangfarbenauswähldaten TD auf der Grundlage der von den drehbaren Kodierern 541a bis 541d erhaltenen Winkelnachweisdaten erzeugt werden können, und die Tonhöhe, die Lautstärke und die Klangfarbe auf der Grundlage dieser jeweiligen Daten gesteuert werden können.

(2) ZWEITE MODIFIZIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Es folgt die Beschreibung für eine zweite modifizierte Ausführungsform der zweiten Ausführungsform Wie in Fig. 18 gezeigt, weist die Vorrichtung gemäß der zweiten modifizierten Ausführungsform Ultraschallsender 551a und 551b, Ultraschallempfänger 552a und 552b und eine Steuereinheit 501b auf. Diese Ultraschallsender 551a und 551b sind jeweils an der Innenseite des rechten und linken Arms des Spielers durch ein Befestigungsteil 550, wie beispielsweise einem Tragelement, angebracht, und die Ultraschallempfänger 552a und 552b sind an der Taille des Spielers durch den Gürtel 505 angebracht. Diese Sender 551a und 551b und Empfänger 552a und 552b bestehen zusätzlich aus piezoelektrischen Elementen, wie beispielsweise Bariumtitanat-Vibratoren. Wenn den Sendern 551a und 551b Hochfrequenzspannung zugeführt wird, erzeugen die Sender 551a und 551b Ultraschallwellen. Wenn die Empfänger 552a und 552b die Ultraschallwellen empfangen, erzeugen die Empfänger 552a und 552b die Hochfrequenzspannung. Wie in Fig. 19A gezeigt, besteht jeder Sender 551a und 551b aus vier sendenden piezoelektrischen Elementen T&sub1; bis T&sub4;, die in jeweiligen Winkeln St&sub1; bis St&sub4; in bezug auf eine Basislinie B&sub1; angeordnet sind. Wie in Fig. 19B gezeigt, besteht andererseits jeder Empfänger 552a und 552b aus zwei empfangenden piezoelektrischen Elementen R&sub1; und R&sub2;, die in jeweiligen Winkeln Sr&sub1; und Sr&sub2; bezüglich der Basislinie B&sub2; angeordnet sind.
Wie in Fig. 19C gezeigt, wird eine Position des Senders 551a zu den Positionen P&sub1;, P&sub2;, P&sub3; und P&sub4; in bezug auf eine Position P&sub0; des Empfängers 552a geändert, der an der Taille des Spieler angebracht ist, während der Spieler seinen rechten Arm nach unten schwingt. In diesem Fall müssen die von dem Sender 551a gesendeten Ultraschallwellen bei dem Empfänger 552a ankommen ohne Berücksichtigung eines relativen Positionsverhältnisses zwischen dem Sender 551a und dem Empfänger 552a. Beispielsweise, falls ein Abstand zwischen der rechten Schulter des Spielers und dem Sender 551a auf 25 cm eingestellt ist und ein Abstand zwischen der rechten Schulter des Spielers und dem Empfänger 552a auf 40 cm eingestellt ist, muß der Winkel St&sub1; bis St&sub4; und Sr&sub1; und Sr&sub2; wie folgt eingestellt werden, St&sub1; = 28 Grad, St&sub2; = 58 Grad, St&sub3; = 97 Grad, St&sub4; = 165 Grad, Sr&sub1; = 13 Grad und Sr&sub2; = 38 Grad. In diesem Fall ist ein Abstand zwischen den Positionen P&sub0; und P&sub1; gleich 60 cm, ein Abstand zwischen den Positionen P&sub0; und P&sub2; gleich 47 cm, ein Abstand zwischen den Positionen P&sub0; und P&sub3; gleich 28 cm, ein Abstand zwischen den Positionen P&sub0; und P&sub4; gleich 15 cm.
Es folgt die Beschreibung des elektrischen Bauschemas einer Vorrichtung gemäß der zweiten modifizierten Ausführungsform in Zusammenhang mit Fig. 20. In Fig. 20 erzeugt ein Startimpulsgenerator 555 einen Startimpuls SP mit einer konstanten Periode. Dieser Startimpuls SP wird einem Eingabeanschluß eines Ultraschallimpulsgenerators 556 und Setzeingabeanschlüssen S der R-S-Flip-Flop 557a und 557b zugeführt. Der vorher erwähnte Startimpuls SP steuert den Ultraschallimpulsgenerator 556 so an, daß der Ultraschallimpulsgenerator 556 einen Ultraschallimpuls UP an die Sender 551a und 551b ausgibt. Die Sender 551a und 551b senden jeweilige Ultraschallwellen mit einer konstanten Periode an die Empfänger 552a und 552b, in denen Hochfrequenzspannungen erzeugt werden. Der Empfänger 552a gibt die Hochfrequenzspannung an einen Verstärker 558a aus, in welchem die Hochfrequenzspannung verstärkt wird, und ein verstärktes Signal Sa wird in einer Diode 559a gleichgerichtet und dann einem Rücksetzeingabeanschluß R eines R-S-Flip- Flop 557a zugeführt. Der R-S-Flip-Flop 557a wird daher durch den Startimpuls SP gesetzt und durch ein Ausgabesignal der Diode 559a zurückgesetzt. Der R-S-Flip- Flop 557a gibt daher ein Ausgabesignal Sal von seinem Ausgabeanschluß Q aus, und dieses Ausgabesignal Sa1 hat eine lmpulsbreite, deren Wert einem Abstand Ia zwischen dem Sender 551a und dem Empfänger 552a entspricht. Dieses Ausgabesignal Sal wird einem Eingabeanschluß eines UND-Gatters 560a zugeführt, wodurch das UND-Gatter 560a in einen Offen-Zustand versetzt wird, so daß ein Taktimpuls CP einem Takteingabeanschluß CK eines Zählers 561a über das UND-Gatter 560a in einer Impulsbreitenperiode des Signals Sa1 zugeführt wird. Der Zähler 561a zählt daher den Taktimpuls CP durch, um so dessen Zählwert auszugeben. Dieser Zählwert entspricht dem Abstand la zwischen dem Sender 551a und dem Empfänger 552a. Mit anderen Worten, dieser Zählwert entspricht dem Drehwinkel des rechten Arms des Spielers, der zu seinem Körper herabgeschwungen wird.
Andererseits wird die von dem Empfänger 552b ausgegebene Hochfrequenzspannung in einem Verstärker 558b verstärkt, und ein verstärktes Signal Sb wird in einer Diode 559b gleichgerichtet und dann einem Rücksetzanschluß R eines R-S-Flip-Flop 557b zugeführt. Ähnlich dem R-S-Flip-Flop 557a, wird der R-S-Flip-Flop 557b durch den Startimpuls SP gesetzt und durch ein Ausgabesignal der Diode 559b zurückgesetzt. Der R-S-Flip-Flop 557b gibt daher ein Ausgabesignal Sb1 von seinem Ausgabeanschluß Q aus, und dieses Ausgabesignal Sb1 hat eine lmpulsbreite, deren Wert einer Entfernung Ib zwischen dem Sender 551b und dem Empfänger 552b entspricht. Dieses Signal Sb1 wird einem Eingabeanschluß eines UND-Gatters 560b zugeführt, wodurch das UND-Gatter 560b in einen Offen-Zustand versetzt wird, so daß der Taktimpuls CP einem Taktimpulsanschluß CK eines Zählers 561b über das UND-Gatter 560b in einer Impulsbreitenperiode des Signals Sb1 zugeführt wird. Der Zähler 561b zählt den Taktimpuls CP durch, um so dessen Zählwert auszugeben. Dieser Zählwert entspricht der Entfernung Ib zwischen dem Sender 551b und dem Empfänger 552b. Mit anderen Worten, dieser Zählwert entspricht dem Drehwinkel des linken Arms des Spielers, der zu seinem Körper herabgeschwungen wird.
Eine Ultraschallmeßschaltung 570 ist so aufgebaut, wie im vorhergehenden beschrieben. Die im vorhergehenden erwähnten Zählwerte der Zähler 561a und 561b werden einer Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 zugeführt. Der Zählwert des Zählers 561a wird in die Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 bei einer Abfallsflankenzeit des Signals Sa1 (d.h., zu einer Zeit, bei der der R-S- Flip-Flop 557a zurückgestellt ist) eingegeben. Kurz danach liefert die Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 einen Rücksetzimpuls RPa an einen Rücksetzeingabeanschluß R des Zählers 561a, so daß der Zähler 561a zurückgestellt wird. In ähnlicher Weise wird der Zählwert des Zählers 561b in die Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 an einer Abfallsflankenzeit des Signals Sb1 (d.h., einer Zeit, bei der der R-S-Flip-Flop 557b zurückgestellt ist) eingegeben. Kurz danach liefert die Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 einen Rücksetzimpuls RPb an einen Rücksetzeingabeanschluß R des Zählers 561b, so daß der Zähler 561b zurückgestellt wird.
Danach erzeugt die Musiktonsteuerdatenerzeugungsschaltung 563 Musiktonsteuerdaten und gibt diese (d.h., die im vorhergehenden beschriebenen Daten KC, VOL und TD) an die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 526 aus. Die Musiktonsignal erzeugungsschaltung 526 erzeugt das Musiktonsignal, dessen Tonhöhe, Klangfarbe und Lautstärke (oder eine Spielgeschwindigkeit) auf der Grundlage eines Wertes der Musiktonsteuerdaten variiert werden. Dieses Musiktonsignal wird zu dem Lautsprecher 527 ausgegeben. Der Lautsprecher 527 erzeugt daher einen Musikton, der den Drehwinkeln des rechten und linken Arms des Spielers entspricht, die an seinem Körper herabgeschwungen werden.
Gemäß der im vorhergehenden beschriebenen zweiten modifizierten Ausführungsform ist es möglich, den Drehwinkel des rechten Arms des Spielers, der an seinem Körper herabgeschwungen wird, auf der Grundlage der Laufzeit der Ultraschallwelle zwischen dem an seinem rechten Arm angebrachten Sender 551a und dem an seiner rechten Taillenseite angebrachten Empfänger 552a zu ermitteln. Es ist zudem möglich, den Drehwinkel des linken Arms des Spielers, der an seinem Körper herabgeschwungen wird, auf der Grundlage der Laufzeit der Ultraschallwelle zwischen dem an seinem linken Arm angebrachten Sender 551b und dem an seiner linken Taillenseite angebrachten Empfänger 552b zu ermitteln. Somit ist es möglich, den Musikton zu erzeugen, der den Drehwinkeln des rechten und des linken Arms des Spielers entspricht.
Es ist möglich, die zweite modifizierte Ausführungsform weiter zu modifizieren, so daß die Tonhöhe, die Klangfarbe und die Lautstärke des Musikton oder die Spielgeschwindigkeit im Ansprechen auf die Drehwinkel des rechten und linken Arms des Spielers variiert werden. Zusätzlich ist es möglich, die Spielgeschwindigkeit im Ansprechen auf die Beugungswinkel der Ellenbogen des Spielers zu variieren, und es auch möglich, die Tonhöhe des Musiktons im Ansprechen auf die Beugungswinkel der Finger des Spielers bei der zweiten modifizierten Ausführungsform zu variieren. Wie bereits beschrieben, ist es möglich, die zweite modifizierte Ausführungsform und andere im vorhergehenden beschriebene Ausführungsformen zu kombinieren, um so ein flexibles Musiktonsteuersystem zu realisieren.

(C) DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 21 ist ein Blockschaltbild, das eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung zur Musiktonsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig. 22 zeigt eine Darstellung eines in dieser dritten Ausführungsform verwendeten Stabes 601.
Zunächst wird die Bauweise des Stabes 601 beschrieben. Wie in Fig. 22 gezeigt, weist der untere Teil des Stabes 601 eine Form auf, die es ermöglicht, daß er durch die Hand H des Spielers gehalten werden kann, und ein Winkeldetektor 602 ist innen in der Spitze 601b des Stabes 601 vorgesehen. Zusätzlich sind ein #-(erhöhender) Taste-EIN-Schalter Ks, ein Taste-EIN-Schalter Kn und ein b-(erniedrigender)-Taste- EIN-Schalter Kf an einem mittleren Teil 601c des Stabes 601 angebracht. Diese Schalter Ks, Kn und Kf können durch einen Daumen oder einen Zeigefinger der Hand des Spielers, der den unteren Teil 601a hält, gedrückt werden.
Wie in Fig. 23 gezeigt, besteht der Winkeldetektor 602 aus einer Trageplatte 603 und vier Nachweisschaltern a bis d, die an der Trageplatte 603 angebracht sind. Diese Nachweisschalter a bis d sind in jeweiligen Winkeln von 22,5 Grad, 67,5 Grad, 112,5 Grad und 157,5 Grad in bezug auf eine Referenzlinie L angeordnet. Wie in Fig. 24 gezeigt, besteht jeder der Nachweisschalter a bis d aus einem Glasrohr 604, Quecksilberflüssigkeit 605 und einem Elektrodenpaar 606a und 606b. Das Glasrohr 604 ist fest gepackt und schließt ein bestimmtes Volumen von Quecksiberflüssigkeit 605 ein, und die Elektroden 606a und 606b sind, eine Endwand des Glasrohres 604 durchdringend, eingesetzt. In einem in Fig. 24 gezeigten Zustand ist die Elektrode 606a mit der Elektrode 606b nicht verbunden, daher ist dieser Nachweisschalter ausgeschaltet. Wenn der Endabschnitt des Glasrohrs 604, in den die Elektroden 606a und 606b eingesetzt sind, in eine Richtung abwärts geneigt wird, wie es durch einen Pfeil in Fig. 24 gezeigt ist, wird die Elektrode 606a mit der Elektrode 606b über die Quecksilberflüssigkeit 605 verbunden, so daß dieser Nachweisschalter angeschaltet wird. Falls der in Fig. 23 gezeigte Winkeldetektor 602 um seinen Bezugspunkt 0 gedreht wird, entstehen EIN/AUS-Zustände der Nachweisschalter a bis d, wie es durch Fig. 25 dargestellt wird. Genauer gesagt, alle Nachweisschalter a bis d sind in diesem Zustand ausgeschaltet, wie in Fig. 23 gezeigt. Wenn der Winkeldetektor 602 sich um den Bezugspunkt 0 in einer Richtung Y (d.h., in einer Richtung gegen den Uhrzeigersinn) um 45 Grad dreht, wird nur der Nachweisschalter a angeschaltet. Durch weiteres Drehen des Winkeldetektors 602 um 45 Grad werden die Nachweisschalter a und b angeschaltet. Wenn daher der Drehungswinkel des Winkeldetektors 602 um jeweils 45 Grad fortschreitet, werden die Nachweisschalter, die angeschaitet werden, als die Nachweisschalter a, b und c; die Nachweisschalter a, b, c und d; die Nachweisschalter b, c, und d; die Nachweisschalter c und d; der Nachweisschalter d identifiziert.
Es folgt die Beschreibung für das elektrische Bauschema der in Fig. 21 gezeigten Vorrichtung. In Fig. 21 ist die Elektrode 606a eines jeden an dem Stab 601 angebrachten Nachweisschalters a bis d geerdet, und die Elektroden 606b der Nachweisschalter a bis d sind jeweils mit einem der Anschlüsse der Ansprechwiderstände ra bis rd und ebenso mit 0-Bit bis 3-Bit eines A-Registers 608 verbunden. Diese 0-Bit bis 3-Bit des A-Registers 608 speichern somit jeweilige Nachweisdaten Da bis Dd, die EIN/AUS-Zuständen der Nachweisschalter a bis d entsprechen. Einer der Anschlüsse des #-Taste-EIN-Schalters Ks, des Taste-EIN- Schalters Kn und des b-Taste-EIN-Schalters Kf, die auf dem Stab 601 angebracht sind, sind geerdet, und der andere ihrer Anschlüsse ist mit dem jeweiligen der Anschlüsse der Ansprechwiderstände rs, rn und rf und auch mit einem B-Register 609 mit drei Bit verbunden. Daher speichern 0-Bit bis 2-Bit des B-Registers 609 jeweilige Operationsdaten Ds, Dn und Df, die EIN/AUS-Zuständen der Taste-EIN- Schalter Ks, Kn und Kf entsprechen. In diesem Fall wird jeder Wert der im vorhergehenden beschriebenen Nachweisdaten Da bis Dd und der Operationsdaten Ds, Dn und Df identisch "0", wenn jeder der Nachweisschalter a bis d und die Taste- EIN-Schalter Ks, Kn und Kf angeschaltet sind. Andererseits wird jeder Wert dieser Daten identisch "1", wenn jeder dieser Schalter ausgeschaltet ist.
Eine Musiktonsteuerschaltung 614 besteht aus Registern 608 und 609, einer CPU 610, einem ROM 611 zur Speicherung der in der CPU 610 verwendeten vorgegebenen Programme, einem als Arbeitsbereich verwendeten RAM 612 und einer Busleitung 613. Bei der Durchführung der im folgenden beschriebenen Prozesse erzeugt die CPU 610 Tastenkodedaten KC, ein Taste-EIN-Signal KON und ein Taste- AUS-Signal KOF auf der Grundlage der in dem A-Register 608 gespeicherten Nachweisdaten Da bis Dd und auf der Grundlage der in dem B-Register 609 gespeicherten Operationsdaten Ds, Dn und Df. Diese Tastenkodedaten KC, das Taste- EIN-Signal KON und das Taste-AUS-Signal KOF werden einer Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 über die Busleitung 613 zugeführt.
Auf der Grundlage der vorher erwähnten Tastenkodedaten KC, des Taste-EIN-Signals KON und des Taste-AUS-Signals KOF erzeugt die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 ein Musiktonsignal. Genauer gesagt, die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 erzeugt das Musiktonsignal mit der Tonhöhe, die dem Wert der Tastenkodedaten KC und der vorgegebenen Klangfarbe entspricht. Dieses Musiktonsignal wird einem Tonsystem 616 zugeführt, in dem ein dem Musiktonsignal entsprechender Musikton erzeugt wird.
Es folgt die Beschreibung der Operationen der vorher erwähnten dritten Ausführungsform mittels der in den Figuren 27 und 28 gezeigten Flußdiagramme Fig. 27 zeigt ein Flußdiagramm eines Hauptprogrammes, das von der CPU 610 bei einem normalen Modus wiederholt durchgeführt wird.
In Fig. 27 liest die CPU 610 die in dem B-Register 609 gespeicherten Operationsdaten Ds, Dn und Df in einem Schritt S1. Dann beurteilt die CPU 610, ob der Taste-EIN- Schalter Kn gedrückt ist oder nicht auf der Grundlage der Operationsdaten Dn in einem Schritt S2. Die CPU 610 entscheidet, daß der Taste-EIN-Schalter Kn gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Dn gleich "0" ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S3. Die CPU 610 entscheidet andererseits, daß der Taste-EIN-Schalter Kn nicht gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Dn gleich "1 "ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S4. In Schritt S4 beurteilt die CPU 610, ob der #-Taste-ElN-Schalter Ks gedrückt ist oder nicht auf der Grundlage der Operationsdaten Ds. Die CPU 610 entscheidet, daß der #-Taste-EIN-Schalter Ks gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Ds gleich "0" ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S5 fort. Die CPU 610 entscheidet andererseits, daß der #-Taste-EIN-Schalter Ks nicht gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Ds gleich "1" ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S6 fort. In diesem Schritt S6 beurteilt die CPU 610, ob der b-Taste-EIN-Schalter Kf gedrückt ist oder nicht auf der Grundlage der Operationsdaten Df. Die CPU 610 entscheidet, daß der b-Taste-EIN-Schalter Kf gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Df gleich "0" ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S7 fort. Die CPU 610 entscheidet andererseits, daß der b-Taste-EIN-Schalter Kf nicht gedrückt ist, wenn der Wert der Operationsdaten Df gleich "1" ist, und die Verarbeitung schreitet zu einem nächsten Schritt S8 fort. In diesem Schritt S8 wird ein in einem vorgegebenen Bereich des RAM 612 gespeicherter Wert des Taste-EIN-Datenwertes KOND gleich "-2" gesetzt, und dann schreitet die Verarbeitung zu einem nächsten Schritt S9 fort. Zusätzlich wird der Wert des Taste-EIN-Datenwerts KOND individuell gleich "0", "+1" oder "-1 "in dem Schritt S3, S5 oder S7 gesetzt, und die Verarbeitung schreitet zu dem Schritt S9 fort. Dieser Schritt S9 repräsentiert ein Tastenverarbeitungsprogramm, das später beschrieben wird. Nachdem die Verarbeitung in dem Schritt S9 durchgeführt worden ist, kehrt die Verarbeitung wieder zu dem Schritt S1 zurück.
Es folgt die Beschreibung des Tastenverarbeitungsprogramms in Zusammenhang mit Fig. 28.
In Fig. 28 beurteilt die CPU 610 in einem Schritt SP1, ob die in dem vorgegebenen Bereich des RAM 612 vorgespeicherten alten Taste-EIN-Daten OLDKOND mit den neuen Taste-EIN-Daten KOND übereinstimmen oder nicht. Wenn die alten Taste-EIN- Daten OLDKOND mit den neuen Taste-EIN-Daten KOND übereinstimmen, kehrt die Verarbeitung zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn andererseits die alten Taste-EIN- Daten OLDKOND nicht mit den Taste-EIN-Daten KOND übereinstimmen, schreitet die Verarbeitung zu einem nächsten Schritt SP2. In diesem Schritt SP2 werden die in dem RAM 612 vorgespeicherten alten Taste-EIN-Daten OLDKOND durch die neuen Taste- EIN-Daten KOND überschrieben. In einem Schritt SP3 beurteilt die CPU 610, ob der Wert der Taste-EIN-Daten KOND gleich "-2" ist oder nicht. Wenn der Wert der Taste- EIN-Daten KOND gleich "-2" ist, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt SP4 fort. Wenn der Wert der Taste-EIN-Daten KOND nicht gleich "-2" ist, schreitet die Verarbeitung zu einem Schritt SP5. In diesem Schritt SP5 liest die CPU 610 die in dem A-Register 608 gespeicherten Nachweisdaten Da bis Dd aus. In einem nächsten Schritt SP6 bestimmt die CPU 610 den Wert der Tastenkodedaten KC auf der Grundlage einer Kombination der Nachweisdaten Da, Db, Dc und Dd. Fig. 26 repräsentiert die Beziehungen zwischen dem Wert der Tastenkodedaten KC und der Kombination der Nachweisdaten Da, Db, Dc und Dd. Wenn beispielsweise die Position des Winkeldetektors 602 eingestellt ist, wie in Fig. 23 gezeigt, werden alle Nachweisschalter 602 a bis d ausgeschaltet, so daß alle Werte der Nachweisdaten Da bis Dd identisch "1" werden. In diesem Fall ist der Wert der Tastenkodedaten KC gleich "60" eingestellt, was einer vorgegebenen Tonhöhe C&sub3; entspricht.
Dann entscheidet die CPU 610 in einem Schritt SP7, ob der Wert der Tastenkodedaten KC gleich "0" ist oder nicht. Wenn der Wert der Tastenkodedaten KC gleich "0" ist, kehrt die Verarbeitung zu dem Hauptprogramm zurück. Wenn der Wert der Tastenkodedaten KC nicht gleich "0" ist, schreitet die Verarbeitung zu einem nächsten Schritt SP8. In diesem Schritt SP8 werden die Tastenkodedaten KC zu den Taste-EIN-Daten KOND zum Erhalten eines Additionsergebnis addiert, und dieses Additionsergebnis wird identisch zu den neuen Tastenkodedaten KC eingestellt. Falls der #-Taste-EIN-Schalter Ks gedrückt ist, wird der Wert der Taste-EIN-Daten KOND identisch "+1" in dem Schritt S5 in dem im vorhergehenden beschriebenen Hauptprogramm eingestellt. Der Wert der alten Tastenkodedaten KCOLD wird somit zu dem Wert "1" in dem Schritt SP8 addiert, so daß die alten Tastenkodedaten KCOLD in neue Tastenkodedaten KC konvertiert werden, die eine Tonhöhe aufweisen, die um einen chromatischen Halbton höher ist als die der alten Tastenkodedaten KCOLD. Mit anderen Worten, die der Tonhöhe C&sub3; entsprechenden alten Tastenkodedaten KCOLD (mit dem Wert "60") werden beispielsweise in die einer Tonhöhe C#&sub3; entsprechenden neuen Tastenkodedaten KC (mit dem Wert "61") konvertiert.
Wenn der b-Taste-EIN-Schalter Kf gedrückt ist, wird andererseits der Wert der Taste-EIN-Daten KOND gleich "-1" in dem Schritt S7 in dem Hauptprogramm eingestellt. Der Wert "1" wird somit von dem Wert der alten Tastenkodedaten KCOLD in einem Schritt S8 subtrahiert, so daß die alten Tastenkodedaten KCOLD in die neuen Tastenkodedaten KC mit einer Tonhöhe konvertiert werden, die um einen chromatischen Halbton geringer ist als die der alten Tastenkodedaten KCOLD. Mit anderen Worten, die der Tonhöhe C&sub3; entsprechenden alten Tastenkodedaten KCOLD (mit dem Wert "60") werden beispielsweise in die einer Tonhöhe Cb3 (B2) entsprechenden neuen Tastenkodedaten KC (mit dem Wert "59") konvertiert.
Die CPU 610 gibt dann die neuen Tastenkodedaten KC in einem Schritt SP9 aus, deren Wert in dem Schritt SPB berechnet wurde, und dann gibt die CPU 610 das Taste-EIN-Signal KON aus. Diese Daten KC und das Signal KON werden sequentiell der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 über die Busleitung 613 zugeführt. Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 startet dann die Erzeugung des Musiktonsignals, und dieses Musiktonsignal wird dem Tonsystem 616 zugeführt, in dem der Musikton mit der den Tastenkodendaten KC entsprechenden Tonhöhe erzeugt wird.
Falls alle Schalter Kn, Ks und Kf nicht gedrückt sind, ist der Wert der Taste-EIN-Daten gleich "-2" in dem Schritt S8 des im vorhergehenden beschriebenen Hauptprogramms. In diesem Fall entscheidet die CPU 610, daß der Wert der Taste- EIN-Daten KOND gleich "-2" ist in dem Schritt SP3 in dem Tastenverarbeitungsprogramm, und die Verarbeitung schreitet zu dem nächsten Schritt SP4. In diesem Schritt SP4 erzeugt die CPU 610 das Taste-AUS-Signal KOF, und dieses Taste-AUS- Signal KOF wird der Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 über die Busleitung 613 zugeführt. Die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 615 beendet die Erzeugung des Musiktonsignais, wobei das Tonsystem 616 die Erzeugung des Musiktons beendet. Danach kehrt die Verarbeitung der CPU 610 wieder zu dem Hauptprogramm zurück.
Wie bereits beschrieben, führt die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Operation der Musiktonerzeugung durch. Gemäß der dritten Ausführungsform ist es möglich, falls die Hand H des Spielers, die den Stab 601 hält, wie in Fig. 21 gezeigt, auf- und abgeschwungen wird und der Taste-EIN-Schalter Kn von den Daumen der Hand H des Spielers gedrückt wird, den Musikton mit der Tonhöhe zu erzeugen, die der Bewegungsrichtung der Hand H des Spielers entspricht, d.h., die der Bewegung des Arms und Körpers des Spielers entspricht. In ähnlicher Weise kann die Tonhöhe um den chromatischen Halbton durch Drücken des #-Taste-EIN-Schalters Ks erhöht werden, und die Tonhöhe kann um einen chromatischen Halbton durch Drücken des b- Taste-EIN-Schalters Kf gesenkt werden.
Es folgt die Beschreibung der modifizierten Ausführungsform der dritten Ausführungsform in Zusammenhang mit Figuren 29A bis 29I. Diese modifizierte Ausführungsform ist so konzipiert, daß die Tonhöhe und der Tonerzeugungszeitpunkt mittels zweier Stäbe 601R und 601L gesteuert werden können, wobei jeder Stab die gleiche Bauweis ähnlich der Bauweise des Stabes 601aufweist. Diese modifizierte Ausführungsform sieht außerdem ein A-Register 608a von vier Bit, das anders als das A-Register 608 ist, in der Musiktonsteuerschaltung 614 vor. Die von dem Stab 601R ausgegebenen Nachweisdaten Da bis Dd werden in einem A-Register 608 gespeichert, und andere von dem Stab 601L ausgegebene Nachweisdaten Da bis Dd werden in dem A-Register 608a gespeichert. Zusätzlich werden von den Stäben 601R und 601L ausgegebene jeweilige Operationsdaten Ds in einem Operationsdatenwert Ds mit einer logischen UND-Operation kombiniert. In ähnlicher Weise werden von den Stäben 601R und 601L ausgegebene jeweilige Operationsdaten Dn und jeweilige Operationsdaten Df in einern Operationsdatum Dn und einem Operationsdatum Df mit der logischen UND-Operation kombiniert. Derartige kombinierte Operationsdaten Ds, Dn und Df werden in dem B-Register 609 gespeichert. Das Musikspiel wird daher durch den Spieler M erzeugt, der die Stäbe 601R und 601L jeweils in seiner rechten und linken Hand hält, wie in Fig. 29A gezeigt.
In der vorher erwähnten modifizierten Ausführungsform ist jeder der Stäbe 601R und 601L mit den Taste-EIN-Schaltern Ks, Kn und Kf versehen. Es ist jedoch möglich, eine derartig modifizierte Ausführungsform so zu konzipieren, daß einer der Stäbe 601R und 601L die Taste-EIN-Schalter Ks, Kn und Kf aufweist. Zusätzlich ist es auch möglich, die modifizierte Ausführungsform so zu konzipieren, daß beispielsweise der Stab 601R die Schalter Ks und Kf und der Stab 601L den Schalter Kn aufweist.
Falls der Stab 601L den Schalter Kn und der Stab 601R die anderen Schalter aufweist, wird die Tonhöhe des zu erzeugenden Musiktons durch die Kombination der von den Stäben 601R und 601L ausgegebenen jeweiligen Nachweisdaten Da bis Dd bestimmt. In diesem Fall wird das Spiel durchgeführt, wie es beispielsweise in den Figuren 29B bis 29E gezeigt ist. Wie der rechte Arm des Spielers aus einer Grundposition erhoben wird, nachdem der linke Arm des Spielers zu einer Position Z&sub1; (in Fig. 29B gezeigt) gedreht ist und der Taste-EIN-Schalter Kn gedrückt ist, so wird beispielsweise die Tonhöhe in einer Sequenz von C&sub3;, D&sub3; und E&sub3; variiert. In ähnlicher Weise wird, wie der rechte Arm des Spielers aus einer Grundposition erhoben wird, nachdem der Spieler seinen linken Arm zu einer Position Z2 hebt und der Taste-EIN- Schalter Kn drückt, beispielsweise die Tonhöhe in einer Sequenz von F&sub3;, G&sub3; und A&sub3; variiert. Wenn die Stellungen des rechten und des linken Arms des Spielers eingenommen sind, wie in Fig. 29C gezeigt, kann zusätzlich eine Tonhöhe C&sub4; erhalten werden. Wenn die Stellungen des rechten und des linken Arms des Spielers eingenommen sind, wie in Figuren 29D oder 29E gezeigt, kann in ähnlicher Weise eine Tonhöhe D&sub3; oder G&sub4; erhalten werden.
Figuren 29F bis 29I zeigen weitere Beispiele des Musikspiels. Wie der Spieler seinen rechten Arm aus einer Grundstellung hebt, nachdem der linke Arm des Spielers in eine Stellung Z&sub1; (in Fig. 29F gezeigt) gedreht ist und der Taste-EIN-Schalter Kn gedrückt ist, so wird beispielsweise die Tonhöhe in einer Sequenz von C&sub2;, D&sub2;, E&sub2;, F&sub2; und G&sub2; variiert. Wie der rechte Arm des Spielers von einer Grundstellung gehoben wird, nachdem der Spieler seinen linken Arm in eine Stellung Z&sub2; hebt und den Taste-EIN- Schalter Kn drückt, so wird beispielweise die Tonhöhe in einer Sequenz von G&sub2;, A&sub2;, C&sub3; und D&sub3; variiert. Wenn die Stellungen des rechten und des linken Arms des Spielers eingenommen sind, wie in Fig. 29G gezeigt, kann zusätzlich eine Tonhöhe E&sub3; erhalten werden. Wenn die Stellungen des rechten und des linken Arms des Spielers eingenommen sind, wie in Figuren 29H oder 29I gezeigt, kann in ähnlicher Weise eine Tonhöhe C&sub3; oder F&sub4; erhalten werden.
Gemäß der im vorhergehenden beschriebenen modifizierten Ausführungsform ist es möglich, verschiedene Arten der Musiktonsteuerung mit Hilfe der Stäbe 601R und 601L durchzuführen, die von den beiden Händen des Spielers M gehalten werden.
Es ist möglich, die dritte Ausführungsform weiter zu modifizieren, so daß der Stab 601 einen Oktavschalter aufweist, und dieser Oktavschalter wird ein- oder ausgeschaltet, um so die Tonhöhe um eine Oktave zu erhöhen oder zu erniedrigen. Der Winkeldetektor 602 ist auf der Innenseite des zylindrischen Stabes 601 in der zuvor beschriebenen Ausführungsform vorgesehen. Die Form des Stabes ist jedoch nicht auf den zylindrischen Stab 601 eingeschränkt, und es ist möglich, den Stab 601 in einen willkürlichen Form zu konstruieren. Außerdem wird die Tonhöhe des zu erzeugenden Musiktons im Ansprechen auf die auf den Winkeldetektor 602 wirkende Kraft in den im vorhergehenden beschriebenen Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch möglich, die Klangfarbe und die Lautstärke im Ansprechen auf die auf den Winkeldetektor 602 wirkende Kraft zu variieren, oder man kann den zu erzeugenden oder nicht zu erzeugenden Musikton auf der Grundlage einer derartigen Kraft steuern. Es ist zudem möglich, den Winkeldetektor 602 an den Füßen oder Körper des Spielers anbringen, um dadurch den Musikton im Ansprechen auf die Bewegung der Füße des Spielers und dergleichen zu steuern.

(D) VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM

Fig. 30 zeigt einen Rhythmusstab 701R für die rechte Hand des Spielers und einen Rhythmusstab 701L für die linke Hand des Spielers einer erfindungsgemäßen vierten Ausführungsform der Vorrichtung zur Musiktonsteuerung. In Fig. 30 bezeichnet 705 und 706 Druckknopfschalter des Stabes 701R. Der Druckknopfschalter 705 ist in einer Position angebracht, bei der der Daumen der rechten Hand des Spielers ihn erreichen kann und der Druckknopfschalter 706 ist in einer Position angebracht, bei der der Zeigefinger der rechten Hand des Spielers ihn erreichen kannn, wenn der Spieler ein Griffteil 701a des Stabes 701R in seiner rechten Hand hält. Diese Schalter 705 und 706 sind jeweils mit einer in Fig. 31 gezeigten Schnittstellenschaltung 707 verbunden. Zusätzlich ist ein Winkeldetektor 702R in einem Spitzenendteil des Stabes 701R angebracht. Dieser Winkeldetektor 702R weist fünf Quecksilberschalter D1R bis D5R auf, von denen jeder mit der Schnittstellenschaltung 707 verbunden ist. Außerdem werden jeweils ein Anschluß der Schalter 705, 706 und der Quecksilberschalter D1R bis D5R mit einer konstanten Spannung V über jeweilge Widerstände (R) versorgt, und ihre jeweiligen anderen Anschlüsse sind geerdet (GND).
Ähnlich zum Stab 701R weist der Stab 701L Druckknopfschalter 708 und 709 (die den Druckknopfschaltern 705 und 706 entsprechen) und ebenso einen Winkeldetektor 702L (der dem Winkeldetektor 702R entspricht) auf. Zusätzlich sind die Schalter 708, 709 und die in dem Winkeldetektor 702L angebrachten Quecksilberschalter D1L bis D5L (die den in dem Winkeldetektor 702R angebrachten Quecksilberschaltern D1R bis D5R entsprechen) jeweils mit der Schnittstellenschaltung 707 verbunden. Diese Schnittstellenschaltung 707 ermittelt Winkel des rechten und linken Arms des Spielers im bezug auf die Lotlinie auf der Grundlage von Ausgabesignalen der Quecksilberschalter D1R bis D5R und ebenso der Quecksilberschalter D1L bis D5L, und diese Schnittstellenschaltung 707 erzeugt Winkeldaten KD1 und KD2 auf der Grundlage des Ermittlungsergebnisses der Winkel der Arme des Spielers. Diese Winkeldaten KD1 und KD2 werden sequentiell einer Musiktonsteuerschaltung 710 zugeführt. Zusätzlich ermittelt die Schnittstellenschaltung 707 EIN/AUS-Zustände der Schalter 705, 706, 708 und 709, um so jeweilige Signale S1, S2, S3 und S4 zu erzeugen. Jedes dieser Signale S1 bis S4 weist einen "H" (Hoch)- Pegel auf, wenn jeder der Schalter 705, 706, 708 und 709 gedrückt ist. Andererseits hat jedes dieser Signale S1 bis S4 einen "L" (Tief)-Pegel, wenn jeder der Schalter 705, 706, 708 und 709 losgelassen ist. Diese Signale S1 bis S4 werden der Musiktonsteuerschaltung 710 zugeführt. Diese Musiktonsteuerschaltung 710 prüft zunächst jeden Wert der Signale S1 und S2, und die Musiktonsteuerschaltung 710 erzeugt Tonhöhendaten KC auf der Grundlage der Winkeldaten KD1 und KD2, wenn beide Signale S1 und 52 identisch dem "0"-Signal sind (d.h., wenn beide Schalter 705 und 706 ausgeschaltet sind).
In Fig. 32 repräsentiert die obere Zeile den Schwingwinkel von 0 Grad bis 180 Grad des rechten Arms des Spielers, und die linke Spalte repräsentiert den Schwingwinkel von 0 Grad bis 180 Grad des linken Arms des Spielers. Wie in Fig. 32 gezeigt, erzeugt die Musiktonsteuerschaltung 710 die Tonhöhendaten KC, deren Wert einer der Tonhöhen F2, G2, A2,..., C5, D5, E5 entspricht. Bei diesem Vorgang zur Bestimmung der Tonhöhe, steigt der Wert der Tonhöhendaten KC um den chromatischen Halbton (#; erhöhend) an, wenn das Signal S3 identisch mit dem "1"-Signal ist (d.h., wenn der Schalter 708 eingeschaltet ist), und der Wert der Tonhöhendaten KC wird um den chromatischen Halbton (b; erniedrigend) herabgesetzt, wenn das Signal S4 identisch mit dem "1"-Signal ist (d.h., wenn der Schalter 709 eingeschaltet ist). Diese Tonhöhendaten KC werden sequentiell einer Musiktonsignalerzeugungsschaltung 711 zugeführt.
Wenn beide oder eines der Signale S1 und S2 identisch mit dem "1"-Signal sind (d.h., wenn beide oder der Schalter 705 und 706 eingeschaltet sind), erzeugt die Musiktonsteuerschaltung zusätzlich Akkorddaten KM entsprechend der EIN/AUS- Zustände der Schalter 705, 706 und der Werte der Winkeldaten KD1 und KD2. In Fig. 33 repräsentieren F2# bis F3, F3# bis F4 und F4# bis E5 jeweilige Tonhöhenbereiche, die auf der Grundlage der Schwingwinkel des rechten und linken Arms des Spielers ermittelt werden, wie in Fig. 32 gezeigt. Im Ansprechen auf einen derartigen Tonhöhenbereich und die EIN/AUS-Zustände der Schalter 705 und 706 (wie in den oberen Zeilen der Fig. 32 gezeigt) erzeugt die Musiktonsteuerschaltung 710 die Akkorddaten KM, die einer der Akkordarten Dur, Septime, Moll, M7 (7), m7 (7), b5 (5), M6 (6), dim (vermindert), Aug (übermäßig) entsprechen. Falls die Schwingwinkel der beiden Arme des Spielers identisch 90 Grad sind, wird die Tonhöhe als B3 ermittelt, wie in Fig. 32 gezeigt. Wenn der Schalter 705 eingeschaltet ist und der Schalter 706 ausgeschaltet ist, wird der Akkord M7 entsprechend der Tonhöhe B3 ausgewählt. Wenn zusätzlich beide Schalter 705 und 706 eingeschaltet sind, wird der Akkord B3- m7 ausgewählt. Wenn außerdem der Schalter 705 ausgeschaltet ist und der Schalter 706 angeschaltet ist, wird der Akkord B3-b5 ausgewählt. In jedem Fall erzeugt die Musiktonsteuerschaltung 710 die Akkorddaten KM, die den Akkorden M7, B3-m7 oder B3-b5 entsprechen, und diese Akkorddaten KM werden einer Musiktonsignalerzeugungsschaltung 712 sequentiell zugeführt, in der ein den Akkorddaten KM entsprechendes Akkordbegleitsignal erzeugt wird. Andererseits erzeugt die Musiktonsignalerzeugungsschaltung 711 ein Melodietonsignal mit der Tonhöhe, die den Tonhöhendaten KC entspricht, die von der Musiktonsteuerschaltung 710 ausgegeben werden. Ein Lautsprecher SP wird daher auf der Grundlage des Akkordbegleitsignals und des Melodietonsignals betrieben.
Wenn der Spieler bei der im vorhergehenden erwähnten Bauweise seine Arme, die die Stäbe 701R und 701L halten, hochschwingt und die Schalter 705 und 706 losgelassen sind, erzeugt der Lautsprecher SP einen Melodieton mit einer Tonhöhe, die den Schwingwinkeln der Arme des Spielers und den EIN/AUS-Zuständen der Schalter 708 und 709 entspricht. Wenn der Spieler einen oder beide Schalter 705 und 706 drückt, erzeugt der Lautsprecher SP den Begleitton, der den Schwingwinkeln der Arme des Spielers und den EIN/AUS-Zuständen der Schalter 705, 706, 708 und 709 entspricht.
In der vorliegenden vierten Ausführungsform werden die in den Stäben 701R und 701L angebrachten Winkeldetektoren 702R und 702L zur Ermittlung der Schwingwinkel der Arme des Spielers verwendet. Es ist möglich, anstelle dessen einen Winkeldetektor 715 zu verwenden, wie in Fig. 34A gezeigt. In Fig. 34A hält der Spieler einen Stab 703, an dem Schalter 713 und 714 angebracht sind (die den Schaltern 705 und 706 entsprechen), und der Winkeldetektor 715 ist an dem rechten Ellenbogen des Spielers angebracht, um den Beugungswinkel des rechten Ellenbogen des Spielers zu ermitteln. Der linke Arm des Spielers weist die gleiche in Fig. 34A gezeigte Bauweise auf, daher wird seine Darstellung und Beschreibung weggelassen. Fig. 35 zeigt eine detaillierte Darstellung des in Fig. 34A gezeigten rechten Ellenbogen des Spielers. In den Figuren 34A und 35 bezeichnet 716 ein Befestigungskleidungsstück die obere Körperhälfte des Spielers, und 717 bezeichnet ein Halteteil, das aus flexiblen Fasermaterial, wie beispielsweise Gummimaterial, hergestellt ist und das die Gelenke des rechten Ellenbogen des Spielers bedeckt. An diesem Halteteil ist ein Widerstand 718 des Winkeldetektors 715 an einem Abschnitt angebracht, der das rechte Ellenbogengelenk des Spielers bedeckt. Dieser Winkeldetektor 715 ist so konstruiert, daß ein Hebel 719 an einer Welle 718a des Widerstands 718 befestigt ist, und ein oberer Endabschnitt des Hebels 719 sich frei aus einem Zylinder 720 und in diesen hineinbewegen kann. Zusätzlich ist eine Feder im Inneren des Zylinders 720 vorgesehen, um den Hebel 719 zu ziehen. Außerdem ist ein Befestigungsteil 720a an dem Endabschnitt des Zylinders 720 ausgebildet, und dieser Befestigungsabschnitt 720a ist an einem bestimmten Abschnitt des den rechten Arm des Spielers bedeckenden Befestigungskleidungsstück 716 angebracht.
Bei der vorher erwähnten Bauweise schwingen der Hebel 719 und der Zylinder 720 im Ansprechen auf eine Beugungs- oder Streckungsbewegung des rechten Ellenbogens des Spielers, so daß die Welle 718a gedreht wird. Der Widerstand 718 gibt daher ein Ermittlungssignal aus, dessen Wert dem Drehwinkel der Welle 718a entspricht (d,h., dem Beugungswinkel des rechten Ellenbogens des Spielers). Dieses Ermittlungssignal wird einem A/D-Wandler (nicht gezeigt) zugeführt, in dem der Pegel des Ermittlungssignals in Winkeldaten KD1 konvertiert wird, und diese Winkeldaten KD1 werden der in Fig. 31 gezeigten Musiktonsteuerschaltung 710 zugeführt. In ähnlicherweise werden die Winkeldaten KD2, die dem Winkeldetektor für den linken Ellenbogen des Spielers entsprechen (nicht gezeigt) der Musiktonsteuerschaltung 710 zugeführt. Der Melodieton und der Begleitton werden so im Ansprechen auf die Beugungswinkel der Ellenbogen des Spielers und der EIN/AUS-Zustände der an den Stäben angebrachten Schalter erzeugt. Der Melodieton kann in diesem Fall nicht die Tonhöhe haben, die in der Zeile und Spalte für 180 Grad in Fig. 32 beschrieben wird, da der Ellenbogen des Spielers nicht um 180 Grad gebeugt werden kann. Daher kann der Begleitton nicht die Akkorde M6, dim und Aug in der in Fig. 33 gezeigten Zeile des Tonhöhenbereiches von F4# bis E5 haben. In der vorher erwähnten Ausführungsform sind die Winkeldetektoren an den Ellenbogen des Spielers angebracht, es ist jedoch möglich, derartige Winkeldetektoren an den Schultern des Spielers anzubringen, wie in Fig. 34B gezeigt.
In diesen Ausführungsformen werden die Winkeldetektoren 702R und 702L oder der Winkeldetektor 71 5 als Winkelnachweismittel verwendet, die Winkelnachweismittel sind jedoch nicht auf derartige Winkeldetektoren eingeschränkt. In Fig. 34A werden Schalter, die an den von den Armen des Spieler gehaltenen Stäben angebracht sind, anstelle der in Fig. 31 gezeigten Schalter 705, 706, 708 und 709 verwendet, diese Schalter müssen jedoch nicht zwingend an den Stäben angebracht sein.

Claims

1. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung folgendes autweisend:

(a) Musiktonsteuermittel (522 in Fig. 10, 614 in Fig. 21, 710 in Fig. 31) zur Erzeugung von Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage eines Ermittlungsergebnisses;

(b) mit den Steuermitteln verbundene Musiktonerzeugungsmittel (526 in Fig. 10, 615 in Fig 21, 224 in Fig. 6) zur Erzeugung eines Musiktonsignals auf der Grundlage der Musiktonsteuerdaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Musiktonsteuerung ferner folgendes aufweist:

(c) Nachweismittel (508a, b in Fig. 10, 602 in Fig 21, 702R, 702L in Fig. 20, 202a, 202b, 203a, 203b in Fig. 6), die an einem vorgegebenen Körperteil eines Spielers befestigbar sind oder von diesem gehalten werden können und mit den Steuermitteln verbunden sind, um einen Winkel des vorgegebenen Körperteils des Spielers zu ermitteln und den ermittelten Winkel als das Ermittlungsergebnis an die Musiktonsteuermittel auszugeben.

2. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel (508a, 508b in Fig. 9 oder 531 in Fig. 16) einen Beugungswinkel oder einen Drehungswinkel eines vorgegebenen Körperteils eines Spielers ermitteln.

3. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Nachweismittel aus einem Potentiometer (508a, 508b) bestehen, das an einem Gelenkteil des Spielers befestigt ist, wobei das Potentiometer den Beugungswinkel oder den Drehungswinkel dieses Gelenkteils nachweist.

4. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei dem die Nachweismittel folgendes aufweisen:

(a) einen Ultraschallsender (551a, 551b) und einen Ultraschallempfänger (552a, 552b), die an einem vorgegebenen Körperteil abseits von dem Gelenkteil des Spielers befestigt sind; und

(b) eine Ultraschallnachweisschaltung (501b) zur Ermittlung des Beugungswinkels oder des Drehungswinkels des Gelenkteus auf der Grundlage einer Laufzeit einer Ultraschallwelle von dem Ultraschallsender zu dem Ultraschallempfänger.

5. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Nachweismittel (517a bis 517d) aus einem druckempfindlichen Element bestehen, das an einem Fingerspitzenteil (516a bis 516d) eines elastischen Handschuhes (516) befestigt ist, wobei das druckempfindliche Element einen Beugungswinkel der Fingerspitze auf der Grundlage eines auf das druckempfindliche Element ausgeübten Druckes ermittelt.

6. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Musiktonsteuerdaten eine Tonhöhe, ein Lautstärke, eine Klangfarbe oder ein Tempo eines zu erzeugenden Musiktones repräsentieren.

7. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Nachweismittel (508a, 508b) beurteilen, ob das Gelenk des Spieler gebeugt ist oder nicht.

8. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Nachweismittel beurteilen, ob das Gelenk des Spielers gedreht ist oder nicht.

9. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 2, bei der die Nachweismittel einen Beugungswinkel auf der Grundlage eines vorgegebenen Beugungsgrades ermitteln, der für einen vorgegebenen Geugungswinkel repräsentativ ist.

10. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel Winkelnachweismittel (602) enthalten, die einen Winkel ermitteln, der zwischen der Richtung eines an dem vorgegebenen Körperteil des Spielers angebrachten Objektes und einer Referenzebene gebildet wird, und ein für den ermittelten Winkel repräsentatives Winkelsignal erzeugen, und die Musiktonsteuermittel (61 4) Musiktonsteuerdaten erzeugen, die eine externe Vorrichtung zur Musiktonerzeugung auf der Grundlage des Winkelsignals ansteuern.

11. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 10, bei der die Referenzebene als eine horizontale Ebene identifiziert wird und die Winkelnachweismittel (602) diesen Winkel mit Hilfe eines auf die Schwerkraft ansprechenden Mittels nachweisen.

12. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 10, bei der die Winkelnachweismittel (602) aus einem Quecksilberschalter (a bis d) bestehen.

13. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 10, bei der die Winkelnachweismittel (602) eine Form aufweisen, die von der Hand eines Spielers gehalten werden kann.

14. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 10, bei der die Winkelnachweismittel (602) die Form eines Stabes aufweisen.

15. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 10, bei der die Musiktonsteuerdaten eine Tonhöhe, eine Lautstärke oder eine Klangfarbe eines zu erzeugenden Musiktones repräsentieren.

16. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel (701R, 701L) eine Stellung eines vorgegebenen Körperteils des Spielers in bezug auf einen Referenzpunkt als den Winkel ermitteln.

17. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 16, bei der die Nachweismittel (701R, 701L) eine Stellung eines Arms des Spielers ermitteln.

18. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 16, bei der die Nachweismittel (701R, 701L) jeweils die Stellung des rechten Arms und des linken Arms des Spielers ermitteln, wobei die Steuermittel Musiktonsteuerdaten auf der Grundlage einer Kombination der Ermittlungsergebnisse des rechten und des linken Arms des Spielers erzeugen.

19. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 16, bei der die Nachweismittel aus einem Winkelsensor (702R, 702L) bestehen.

20. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 16, bei der die Nachweismittel eine tragbare Form aufweisen.

21. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 1 9, bei der der Winkelsensor (702R, 702L) an einen vorgegebenen Körperteil des Spielers befestigt ist.

22. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 19, bei der der Winkelsensor eine Form aufweist, welche von der Hand des Spielers gehalten werden kann.

23. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 16, bei der die Musiktonsteuerdaten eine Tonhöhe, eine Lautstärke oder eine Klangfarbe eines zu erzeugenden Musiktones repräsentieren.

24. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 19, bei der die Musiktonsteuerdaten eine musikalische Begleitinformation repräsentieren.

25. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 19, bei der die Musiktonsteuerdaten eine Tonhöhe oder einen Akkord des Musiktones repräsentieren.

26. Vorrichtung zur Musiktonsteuerung nach Anspruch 1, bei der die Nachweismittel (202a, 202b, 203a, 203b) so beschaffen sind, daß sie an einem Spieler in der Nähe eines Gelenkes des Spielers befestigt werden können, und einen Winkel des Gelenkteils ermitteln, die Musiktonsteuermittel (201) eine Beugungswinkelgeschwindigkeit des Gelenkteus auf der Grundlage einer Variation des Winkels ermitteln, der von den Nachweismitteln über die Zeit ermittelt wird, und die Musiktonerzeugungsmittel (224) ein Musiktonsignal entsprechend einem von dem ermittelten Winkel abgeleiteten Signal erzeugen.