JP2005037758A - Digital theremin - Google Patents

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JP2005037758A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsutomu Kanamori
務 金森
Original Assignee
T S Ink:Kk
株式会社ティーエスインク
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a digital Theremin or an optical Theremin which can be played only by a hand like the conventional Theremin with respect to the digital Theremin or the like for giving a control signal to a sound source by photographing the hand of a player by a video camera and processing the signal of the camera. <P>SOLUTION: A digital Theremin 10 includes a infrared camera 12, which photographs the hand 14 of a player. A processing circuit 18 receives a video signal from the camera 12 and detects the size (area) of the hand 14 in the video signal and determines a frequency according to the detected size (area) and gives a musical sound signal having the frequency to an audio amplifier 20 and makes musical sound output from a speaker 22. Since the size (area) of the hand is reversely proportional to the square of a distance between the camera 12 and the hand, it is possible to determine the frequency easily on a proportional basis to the size (area) of the hand by setting also the frequency so as to be reversely proportional to the square of the distance. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明はディジタルテルミンに関し、特にたとえば演奏者の手をビデオカメラで撮影し、そのカメラ信号を処理することによって音源に対する制御信号を与える、ディジタルテルミンに関する。 This invention relates to digital phentermine, especially for example shooting hand of the player in the video camera, giving a control signal for the sound source by processing the camera signal, to a digital phentermine.

テルミンはテルミン博士が考案した世界最初の電子楽器であり、本体から2本のアンテナが出ており、これに手をかざすことによって、音程と音量とを制御して演奏する。 Theremin is the first electronic musical instrument world that is theremin Dr. devised, has been out two antennas from the body, by waving a hand in this, to play by controlling the pitch and volume.

発振周波数がともに数100kHzで2個ずつペアになった2組のLC発振器の一方はシールドし、他方にそれぞれ1本のアンテナを取り付け、外界との電磁結合でドリフトを発生するように構成されている。 While the shielding of the two sets of LC oscillator whose oscillation frequency becomes both two each pair by the number 100kHz, respectively mounted one antenna to the other, is configured to generate a drift in electromagnetic coupling with the outside world there. つまり、手がアンテナに近づくとドリフトが生じ、1組の発振器によってビートが発生する。 In other words, hand drift occurs approaches the antenna, a beat is generated by a set of oscillator. このビートが可聴周波数となるので、これを増幅することによって、音程を制御する。 This beat is audible frequency, by amplifying this, controls the pitch. 音量も同様の原理で制御している。 Volume is also controlled in a similar principle.

このような原始的なテルミンでは、アンテナと演奏者の手とを結ぶ空間で音程的に線形でない部分(アンテナ近くとその反対)が存在するため、音程や音量の制御がかなり難しいばかりでなく、複数のテルミンを近づけると干渉が生じるなどの問題があった。 In such a primitive theremin, because the antenna is not a pitch to linear in space that connects the hand of the player's part (antenna close to the opposite) is present, it is not only quite difficult to control the pitch and volume, there has been a problem due to interference and close a multiple of theremin occurs.

そこで、非特許文献1に示すような、いわゆるディジタルテルミンまたは光学式テルミンが提案されている。 Therefore, as shown in Non-Patent Document 1, a so-called digital phentermine or optical phentermine have been proposed. このディジタルテルミンは、手に持ったペンライトを動かし、その動きをディジタルビデオカメラで撮影し、得られた映像信号を閾値処理することによって、手すなわちペンライトの位置を割り出し、その位置によって音程や音量を制御する。 The digital Phentermine moves the penlight having in hand, taking the motion in a digital video camera, by thresholding the image signal obtained, indexing the position of the hand i.e. penlight, Ya pitch by its position to control the volume.

非特許文献1のディジタルテルミンでは、ペンライトを用いて明るさの差をはっきりさせることによって簡単な閾値処理で位置を計算できるので、複雑な画像認識処理を必要としないという点で優れているが、重心の計算によるタイムラグがあり、楽器としては実用的ではない。 In a digital phentermine in Non-Patent Document 1, it is possible to calculate the position by a simple threshold processing by clarifying the difference in brightness with a penlight, it is excellent in that it does not require complex image recognition processing , there is a time lag due to calculation of the center of gravity, not practical as an instrument. また、この従来技術では、ペンライトなどの道具を持たなければテルミンを演奏できないという、別の問題がある。 In addition, this prior art, that unless can not play the theremin have a tool such as a pen light, there is another problem.

それゆえに、この発明の主たる目的は、従来のテルミンと同じく手だけで演奏できる、ディジタルテルミンないし光学式テルミンを提供することである。 Another object of the present invention can also play just hand and conventional phentermine, it is to provide a digital phentermine or optical phentermine.

請求項1の発明は、演奏者の手を撮影する赤外線カメラ、赤外線カメラからの映像信号に基づいて手の大きさを検出する大きさ検出手段、手の大きさに基づいて周波数を決定する周波数決定手段、および決定手段によって決定された周波数の楽音信号を出力する楽音信号出力手段を備える、ディジタルテルミンである。 The invention according to claim 1, an infrared camera for photographing the hand of the player, the frequency of determining the frequency based on the basis of a video signal from the infrared camera size detecting means for detecting the size of the hand, the size of the hand determining means, and a musical tone signal output means for outputting a musical tone signal having a frequency determined by the determining means is a digital phentermine.

請求項1の発明では、演奏者の手が赤外線光源で照射された状態で赤外線カメラによって撮影される。 In the invention of claim 1, it is taken by an infrared camera in a state where the hand of the player is irradiated with an infrared light source. そして、この赤外線カメラからの映像信号がたとえばビデオアンプを経て処理回路に入力される。 Then, the video signal from the infrared camera, for example is input to through the processing circuit the video amplifier. 処理回路では、その映像信号に基づいてその手の面積(映像信号中における)を検出し、その大きさ(面積)の関数として周波数を決定する。 In the processing circuit, based on the video signal to detect the area of ​​the hand (in the video signal), determines the frequency as a function of its size (area). 楽音信号出力手段は、このようにして決定された周波数を有する楽音信号を出力する。 Tone signal output means outputs a musical tone signal having a frequency determined in this way.

このように、請求項1の発明では演奏者の手の大きさ(面積)を検出し、それによって楽音信号の周波数が決定されるので、従来のアナログテルミンに比べて演奏が簡単になる。 Thus, in the invention of claim 1 detects the size of the player's hand (area), since thereby the frequency of the tone signal is determined, the performance becomes simple as compared with a conventional analog phentermine. しかも非特許文献1の従来技術に比べて、重心計算などが不要で処理が簡単になり時間遅れがなく、さらに手だけで演奏できるので、より実用的なディジタルテルミンが得られる。 Moreover, compared to non-patent document 1 of the prior art, the center of gravity calculations, etc. without unnecessary process is simple time delay, since more can be played only by hand, more practical digital phentermine is obtained.

請求項2の発明は、請求項1に従属するディジタルテルミンであって、大きさ検出手段は、映像信号が閾値を超えている期間の長さを検出する期間検出手段を含む。 A second aspect of the present invention, a digital phentermine dependent on claim 1, the size detecting means includes a period detecting means for detecting the length of the period during which the video signal exceeds the threshold.

請求項2の発明では、映像信号中の手の大きさ(面積)を、映像信号が閾値を超えている期間の長さとして検出するので、バッファメモリを使った一般的な画像処理は不要である。 In the invention of claim 2, the size of the hand in the video signal (area), and detects as the length of the period in which the video signal exceeds the threshold, the general image processing using a buffer memory does not require is there.

請求項3の発明は、請求項2に従属するディジタルテルミンであって、期間検出手段は、発振器、および映像信号が閾値を超えている期間中発振器からの発振信号をカウントするカウンタ手段を含む。 A third aspect of the present invention, a digital phentermine dependent on claim 2, period detecting means includes a counter means that the oscillator, and a video signal for counting the oscillation signal from the period in oscillator exceeds the threshold value.

請求項3の発明では、期間検出手段はカウンタ手段を含み、そのカウンタ手段は映像信号が閾値を超えている期間中発振信号をカウントする。 In the invention of claim 3, the period detecting means includes a counter means, the counter means counts the oscillation signal during a period which exceeds the threshold value the video signal. したがって、カウンタ手段でカウントするだけで、期間すなわち手の大きさ(面積)が検出できる。 Thus, simply by counting in counter means, period or hand size (area) can be detected.

請求項4の発明は、請求項3に従属するディジタルテルミンであって、カウンタ手段は、映像信号と閾値とを比較する比較器、比較器の出力で発振信号をゲートするANDゲート、およびゲートの出力をカウント入力とするカウンタを含む。 A fourth aspect of the present invention, a digital phentermine dependent on claim 3, counter means includes a comparator for comparing the video signal with a threshold value, the AND gate gates the oscillation signal at the output of the comparator, and the gates of It includes a counter that outputs a count input.

請求項4の発明では、ANDゲートからは、映像信号が閾値を超えている期間中発振信号が出力され、カウンタはそれぞれをカウントする。 In the invention of claim 4, the AND gate is the output period of the oscillation signal which the video signal exceeds the threshold value, the counter counts, respectively. そして、このカウンタのカウント値が手の大きさ(面積)の相関値となる。 Then, the count value of the counter becomes the correlation value of size of the hand (the area).

請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかに従属するディジタルテルミンであって、周波数決定手段は、大きさを赤外線カメラと手との間の距離の関数とし、さらに距離の関数として周波数を決定する。 The invention of claim 5 is a digital phentermine subordinate to any one of claims 1 to 4, the frequency determining means, the magnitude as a function of the distance between the infrared camera and the hand, as a further function of the distance to determine the frequency.

請求項5の発明では、具体的には、大きさ(面積S)が距離の2乗に反比例するので、周波数を同様に距離の2乗に反比例するように設定すれば、周波数を大きさ(面積)に比例するものとして決定でき、計算が簡単である。 In the invention of claim 5, specifically, since the size (area S) is inversely proportional to the square of the distance, it is set to be inversely proportional to the square of similarly distance frequency, magnitude and frequency of ( can be determined as being proportional to the area), calculation is simple.

請求項6の発明は、請求項1ないし5のいずれかに従属するディジタルテルミンであって、楽音信号出力手段は、楽音信号の周期を算出する周期算出手段、および周期算出手段で算出した周期毎にI/Oポートを反転させてそのI/Oポートから周期を有する矩形波楽音信号を出力する手段を含む。 The invention of claim 6 is the digital phentermine subordinate to any one of claims 1 to 5, the tone signal output means, the period calculating means for calculating the period of the musical tone signal, and each period calculated in the period calculating means by inverting the I / O port includes means for outputting a rectangular wave tone signal having a period from the I / O port.

請求項6の発明では、周波数の逆数を周期として計算し、その周期毎にI/Oポートを反転させると、このI/Oポートからは、当該周期すなわち周波数の矩形波信号が得られる。 In the invention of claim 6, it calculates the reciprocal of the frequency as a cycle, when reversing the I / O ports for respective periods, from the I / O port, a rectangular wave signal of the period or frequency. この方法によれば、周波数データから直接楽音信号を出力するダイレクトシンセサイザに比べて構成が簡単で安価である。 According to this method, it is simple and inexpensive construction as compared to the direct synthesizer for outputting a direct sound signal from the frequency data.

請求項7の発明は、請求項6に従属するディジタルテルミンであって、矩形波楽音信号を出力する手段は、フリーランカウンタ、周期とフリーランカウンタのカウント値とを比較するデータ比較器、およびデータ比較器から出力される一致信号毎にI/Oポートを反転させる反転手段を含む。 The invention of claim 7 is a digital phentermine dependent on claim 6, the means for outputting a rectangular wave tone signals, the data comparator for comparing the free-run counter, the count value of the cycle and the free running counter, and every coincidence signal outputted from the data comparator includes an inverting means for inverting the I / O ports.

請求項7の発明では、周期の検出のためにフリーランカウンタを利用するので、構成が簡単になる。 In the invention of claim 7, since the use of the free running counter for periodic detection, configuration is simplified.

この発明によれば、従来のアナログテルミンに比べて演奏が簡単で、しかも処理が簡単で時間遅れがなく、さらに手だけで演奏できるので、より実用的なディジタルテルミンが得られる。 According to the present invention, it is simple to play than traditional analog phentermine, yet the process is no simple time delay, since more can be played only by hand, more practical digital phentermine is obtained.

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above described objects and other objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

図1に示すこの発明の一実施例のディジタルテルミン10は、CCDカメラ12を用いる。 Digital phentermine 10 of one embodiment of the invention shown in Figure 1, a CCD camera 12. このCCDカメラ12には赤外線フィルタ12aが装着されていて、したがって、CCDカメラ12は赤外線カメラとして機能する。 This CCD camera 12 have infrared filter 12a is mounted, therefore, the CCD camera 12 functions as an infrared camera. このCCDカメラすなわち赤外線カメラ12の近傍には、カメラ12の前方の演奏者の手14を照射できるように、赤外線発光器16が設置される。 This near the CCD camera namely infrared camera 12, as can be irradiated in front of the player's hand 14 of the camera 12, an infrared emitter 16 is installed. この赤外線発光器16はブラックランプや赤外線LEDであってよい。 The infrared emitter 16 may be a black lamp or an infrared LED.

赤外線カメラ12で撮影した手14の映像信号は、処理回路18に入力される。 Video signal of the hand 14 taken by the infrared camera 12 is input to the processing circuit 18. この処理回路18では、コンピュータを用いて、映像信号中の手の大きさ(面積)を求め、この大きさ(面積)情報から、手14とカメラ12との間の距離を算出し、その距離を音程や音量に反映させる。 In the processing circuit 18, using a computer, it determined the size of the hand in the video signal (area), from the size (area) information, calculates the distance between the hand 14 and the camera 12, the distance the cause is reflected in pitch and volume. そのようにして音程および音量が調整されたオーディオ信号(楽音信号)が処理回路18から出力され、オーディオアンプ20を経て、スピーカ22から楽音として出力される。 As such pitch and audio signal volume is adjusted (tone signal) is outputted from the processing circuit 18, via an audio amplifier 20, is output as a musical tone from the speaker 22.

図1実施例の具体的構成が図2のブロック図で示される。 Specific structure of FIG. 1 embodiment are shown in block diagram in FIG. 図2に示すように、CCDカメラ12からの映像信号はビデオアンプ24を経て、処理回路18に含まれる電圧比較器26の一方(+)入力として与えられるとともに、同期分離回路28に与えられる。 2, the video signal from the CCD camera 12 through a video amplifier 24, together with given as one (+) input of voltage comparator 26 included in the processing circuit 18 is supplied to the sync separator 28. なお、ビデオアンプ24はたとえば新日本無線株式会社製の集積回路「NjM2246」のようなクランプ回路付きのビデオアンプである。 It should be noted that the video amplifier 24 is a video amplifier with a clamp circuit, such as, for example, New Japan Radio integrated circuit "NjM2246" manufactured by Corporation.

電圧比較器26はたとえばナショナルセミコンダクタ社製の集積回路「LM319」であり、その他方(−)入力には、基準電圧発生器30からの基準電圧が与えられる。 Voltage comparator 26 is, for example, National Semiconductor Corp. of integrated circuit "LM319", and the other (-) The input reference voltage from the reference voltage generator 30 is provided. 基準電圧発生器30は、この実施例では可変抵抗器を含んで構成される。 The reference voltage generator 30 is configured to include a variable resistor in this embodiment. したがって、基準電圧発生器30からは、大きさが可変の基準電圧が電圧比較器26の(−)入力に与えられる。 Therefore, from the reference voltage generator 30, the size variable reference voltage of the voltage comparator 26 (-) applied to the input.

電圧比較器26は、図3に示すようにビデオアンプ24から出力された映像信号のレベル(大きさ)が基準電圧すなわち閾値を超えたとき、ハイレベルとなる比較結果信号を出力する。 Voltage comparator 26, when the level of the video signal output from the video amplifier 24 as shown in FIG. 3 (magnitude) exceeds the reference voltage, that the threshold value, and outputs a comparison result signal which becomes high level.

電圧比較器26からの比較結果信号は、ANDゲート32の一方入力に与えられる。 Comparison result signal from the voltage comparator 26 is applied to one input of AND gate 32. ANDゲート32の他方入力には、発振回路34から出力されるたとえば数10MHzの周波数を有する発振信号が与えられる。 The other input of AND gate 32, the oscillation signal is supplied with the the example number 10MHz frequency output from the oscillation circuit 34. つまり、ANDゲート32は、電圧比較器26からの比較結果信号がハイレベルの期間中のみ発振回路34からの発振信号をシングルチップコンピュータ(以下、単に「コンピュータ」ということもある。)36に与える。 That, the AND gate 32, an oscillation signal single-chip computer (hereinafter, sometimes simply referred to as "computer".) From the comparison result signal during periods only the oscillation circuit 34 of the high level from the voltage comparator 26 gives the 36 .

なお、同期分離回路30は、たとえばナショナルセミコンダクタ社製の集積回路「LM1881」であり、ビデオアンプ24から出力された映像信号から垂直同期信号を抽出して上記シングルチップコンピュータ36に与える。 Incidentally, the synchronization separating circuit 30 is, for example, a National Semiconductor Corp. of integrated circuit "LM1881", from the video signal output from the video amplifier 24 extracts a vertical synchronizing signal applied to the single-chip computer 36.

シングルチップコンピュータ36は、たとえばマイクロチップ社製の集積回路「16F873」であり、図4に示すように、CPU38、ROM40およびRAM42を含み、これらはCPUバス44によって結合され、互いにデータを授受できるようにされている。 Single-chip computer 36 is, for example, Microchip integrated circuit "16F873", as shown in FIG. 4, includes a CPU 38, ROM 40 and RAM 42, they are coupled by a CPU bus 44, to allow exchange data with each other I have been in.

コンピュータ36には2つの16ビットバイナリカウンタ46および48が設けられ、一方のカウンタ46のカウント入力には先に説明した図2のANDゲート32からの数10MHzの発振信号が与えられる。 Two 16-bit binary counter 46 and 48 is provided in the computer 36, the number a 10MHz oscillating signal from the AND gate 32 of FIG. 2 described above is applied to the count input of one of the counter 46. 他方のカウンタ48はいわゆるフリーランカウンタとして機能し、それのカウント入力としては、内部クロック回路(図示せず)からのたとえば5MHzの内部クロックが印加される。 The other counters 48 functions as a so-called free-running counter, as it the count input, the internal clock, for example 5MHz from the internal clock circuit (not shown) is applied. 16ビットバイナリカウンタ46は、CPU38からのリセット信号によってリセットされる。 16-bit binary counter 46 is reset by a reset signal from the CPU 38. 16ビットバイナリカウンタ48は、後述のデータ比較器52からのリセット信号によってリセットされる。 16-bit binary counter 48 is reset by a reset signal from the data comparator 52 which will be described later.

なお、図2の同期分離回路28からの垂直同期信号は第1割込み信号としてCPUバス44に与えられ、データ比較器52からの上記リセット信号がまた第2割込み信号として、CPUバス44に入力される。 The vertical synchronizing signal from the synchronization separating circuit 28 of FIG. 2 is given to the CPU bus 44 as the first interrupt signal, as the reset signal and the second interrupt signal from the data comparator 52, is input to the CPU bus 44 that.

カウンタ46の出力はCPUバス44に結合されているので、CPU38は、CPUバス44を通してカウンタ46のカウント値CNT1を読み取ることができる。 Since the output of counter 46 is coupled to CPU bus 44, CPU 38 can read the count value CNT1 of the counter 46 through the CPU bus 44.

また、コンピュータ36には比較データレジスタ50が設けられ、この比較データレジスタ50には、CPUバス4を通して、CPU38から比較データが設定され得る。 Also, the comparison data register 50 provided in the computer 36, the comparison data register 50, through the CPU bus 4, it can be set compared data from the CPU 38. カウンタ48のカウント値CNT2は先に述べたデータ比較器52の一方入力に与えられ、このデータ比較器52の他方入力には比較データレジスタ50に設定された比較データが与えられる。 The count value of the counter 48 CNT2 is applied to one input of the data comparator 52 described above, is given comparison data set in the comparison data register 50 to the other input of the data comparator 52. データ比較器52は、カウンタ48のカウント値CNT2と比較データとが一致したときCPUバス44に上述の第2割込み信号を出力するとともに、カウンタ48をリセットする。 Data comparator 52 outputs the second interrupt signal described above to the CPU bus 44 when the comparison data matches the count value CNT2 of the counter 48, resets the counter 48.

CPUバス44にはさらにI/Oポート54が接続され、このI/Oポート54は、CPU38によって後述のように繰り返しオン/オフされ、結果的にこのI/Oポート54から矩形波信号が出力される。 Is further connected to the I / O port 54 to the CPU bus 44, the I / O port 54 is repeatedly turned on / off as described below by CPU 38, resulting in a rectangular-wave signal output from the I / O port 54 It is.

上で説明した2つの割込み信号、第1割込み信号(垂直同期信号)および第2割込み信号(データ一致信号)に応答して、CPU38は図5および図6に示す動作を実行する。 Two interrupt signals as described above, in response to the first interrupt signal (vertical synchronizing signal) and a second interrupt signal (data match signal), CPU 38 executes the operations shown in FIGS.

垂直同期信号すなわち第1割込み信号が入力されると、CPU38は、図5のステップS1においてカウンタ46のカウント値CTN1を読み込む。 When the vertical synchronizing signal or first interrupt signal is input, CPU 38 reads the count value CTN1 of the counter 46 in step S1 of FIG. 5. このときのカウンタ46のカウント値CNT1は、映像信号において一定の閾値を超えた領域の大きさすなわち大きさ(面積)に相当する。 Count value CNT1 of the counter 46 at this time corresponds to the size or magnitude of the area exceeds a certain threshold value in the video signal (area). すなわち、図1に示す赤外線カメラ12は手14から放射される赤外線に感応する。 That is, the infrared camera 12 shown in FIG. 1 is sensitive to infrared radiation emitted from the hand 14. そのため、映像信号は、手14(図1)の領域に相当する期間だけ閾値を超えることになり、前述のように、映像信号のレベルが閾値を超えている期間にANDゲート32から数10MHzの信号がカウンタ46のカウント入力として与えられる。 Therefore, the video signal, will be greater than the period by a threshold corresponding to the region of the hand 14 (FIG. 1), as described above, the period from the AND gate 32 the number 10MHz of the level of the video signal exceeds the threshold signal is supplied as a count input of the counter 46. そのため、カウンタ46はその期間中のみカウント動作を実行する。 Therefore, the counter 46 performs a counting operation only during that period. したがって、カウンタ46のカウント値CNT1はそのときの映像信号中の手の大きさ(面積)に相当することがわかる。 Accordingly, the count value CNT1 of the counter 46 can be seen to correspond with a size (area) of the hand in the video signal at that time. このように、このカウンタ46ならびにびそれぞれの関連回路26,30,32および34は、手の大きさ(面積)を検出する手段として、具体的にはその手の大きさ(面積)に相関する期間検出手段(カウンタ手段)として機能する。 Thus, the counter 46 and beauty their associated circuits 26,30,32 and 34, as a means of detecting the hand size (area), specifically correlates to the size of the hand (the area) functions as the period detecting means (counter means).

そこで、ステップS1では、CPU38は、そのときのカウンタ46のカウント値CNT1を大きさ(面積)データ(S)として取り込む。 Therefore, in step S1, CPU 38 takes in the count value CNT1 of the counter 46 at that time as the size (area) data (S). その後、CPU38は、カウンタ46にリセット信号を与える。 Then, CPU 38 gives a reset signal to the counter 46. このようにして、第1割込み信号(垂直同期信号)毎に、CPU38は手14の大きさ(面積)データ(S)を取得することができる。 In this manner, each first interrupt signal (vertical synchronizing signal), CPU 38 can obtain the size of the hand 14 (area) data (S).

手14のカメラで撮影された大きさ(面積)(S)は、当然、カメラ12と手14との間の距離(D)に相関する。 Camera captured size of the hand 14 (area) (S), of course, it correlates to the distance (D) between the camera 12 and the hand 14. 具体的には、数1に示すように、大きさ(面積)(S)は距離(D)の2乗に反比例する。 Specifically, as shown in Equation 1, the size (area) (S) is inversely proportional to the square of the distance (D).

そして、目的とする音の周波数(f)をその距離(D)の2乗に反比例するように設定しておけば、その周波数(f)は数2で与えられる。 And, by setting to be inversely proportional to frequency (f) of the sound of interest to the square of the distance (D), its frequency (f) is given by the number 2. この数2を変形して、数3が得られる。 By transforming this Equation 2, Equation 3 is obtained. つまり、この数2および数3、すなわちこれらを計算するCPU38(図4)が周波数決定手段として機能する。 In other words, the number 2 and number 3, that calculate these CPU 38 (FIG. 4) functions as a frequency determining unit.

このようにして求まった周波数(f)値を与えればそのままその周波数の楽音信号を出力できるダイレクトシンセサイザを利用することも可能であるが、この実施例では、一層安価にすることを目的として、図4に示すカウンタ48を用いる。 It is also possible to use a direct synthesizer can output directly tone signal of the frequency be given this way the Motoma' frequency (f) value, in this embodiment, for the purpose of the less expensive, FIG the counter 48 shown in 4 is used. 簡単にいうと、周波数(f)を周期(T)に変換し、その周期(T)を有する矩形波信号をI/Oポート54(図4)から出力する。 Briefly, to convert frequency (f) to the period (T), it outputs a rectangular wave signal having the period (T) from the I / O port 54 (FIG. 4).

周波数(f)は周期(T)の逆数であるから、数4が得られる。 Since the frequency (f) is the inverse of the period (T), the number 4 is obtained. この数4すなわちそれを計算するCPU38が周期算出手段である。 This number 4 ie CPU38 to calculate it is periodic calculation means.

そして、CPU38は、続くステップS2において数4から周期(T)を算出し、次のステップS3において、比較データレジスタ50にその周期(T)を比較データとして設定する。 Then, CPU 38 continues calculating the period (T) from the number 4 in the step S2, in a next step S3, is set as the comparison data and the period (T) in the comparison data register 50. なお、CPU38は精度をよくするために、数4をたとえば32ビットで計算するので、数4の定数K4は、おおよそ10 −10 程度である。 Incidentally, CPU 38 in order to improve the accuracy, since calculating the number 4, for example a 32-bit number 4 of the constant K4 is approximately 10 6 -10 about 8.

前述のように、カウンタ48は内部クロックによってインクリメントされるフリーランカウンタであり、そのカウント値CNT2がステップS3で設定した比較データ(周期Tに相関する)と一致するとデータ比較器52がその一致を検出し、第2割込み信号を出力する。 As described above, the counter 48 is a free running counter that is incremented by the internal clock, the count value CNT2 is (correlated to the period T) comparison data set in step S3 to match the data comparator 52 the matching detection, and outputs a second interrupt signal.

第2割込み信号がデータ比較器52から出力されると、CPU38は図6のステップS4を実行する。 When the second interrupt signal is outputted from the data comparator 52, CPU 38 executes step S4 in FIG. 6. つまり、図7に示すようにカウンタ48(CNT2)をリセットするとともに、I/Oポート54を反転する。 That resets the counter 48 (CNT2), as shown in FIG. 7, inverts the I / O port 54. ここで、フリーランカウンタ48,比較データレジスタ50およびデータ比較器52が反転手段の一部を形成し、そのデータ比較器52からの割込み信号でI/Oポート54を反転させるCPU38も反転手段の一部を形成する。 Here, the free run counter 48, the comparison data register 50 and the data comparator 52 forms part of the reversing means, the at interrupt signal from the data comparator 52 also inverting means CPU38 for inverting the I / O port 54 to form a part.

このように、計算した周期(T)毎にI/Oポート54が反転されるので、このI/Oポート54からの出力は、図8に示すように「1(ハイレベル)」→「0(ローレベル)」→「1(ハイレベル)」と反転される矩形波信号となる。 Thus, since the I / O port 54 is inverted every calculated period (T), the output from the I / O port 54, as shown in FIG. 8, "1 (high level)" → "0 a (low level) "→" 1 square wave signal inverted (high level) ". この矩形波信号の周期は2Tとなり、したがって、その矩形波信号の繰り返し周波数がそのときの手の大きさ(面積S)に相関する周波数になる。 Period 2T becomes of the rectangular wave signal, therefore, results in a frequency repetition frequency of the rectangular wave signal is correlated to the size (area S) of the hand at that time. つまり、I/Oポート54から、手14(図1)のカメラ12からの距離に応じた周波数の楽音信号が出力されることになる。 That is, the I / O port 54, the hand 14 that the frequency tone signal corresponding to the distance from the camera 12 (FIG. 1) is output.

ただし、上述のようにダイレクトシンセサイザ方式によって周波数(f)データから直接、その周波数の楽音信号を出力するようにしてもよいし、楽音信号の波形も実施例の矩形波信号に限られるものではない。 However, directly from the frequency (f) data by a direct synthesizer system as described above, may be configured to output the musical tone signal of the frequency, not even the waveform of the musical tone signal to be limited to a rectangular wave signal of Example .

図1はこの発明の一実施例のディジタルテルミンの原理を示す図解図である。 Figure 1 is an illustrative view showing the principle of a digital phentermine of one embodiment of the present invention. 図2は図1の実施例の構成を示す概略ブロック図である。 Figure 2 is a schematic block diagram showing the configuration of the embodiment of FIG. 図3は図2の電圧比較器の動作を示す図解図である。 Figure 3 is an illustrative view showing the operation of the voltage comparator of Figure 2. 図4は図2の実施例の具体的な構成を示すブロック図である。 Figure 4 is a block diagram showing a specific configuration of the embodiment of FIG. 図5は図4のCPUの第1割込み信号に応答する動作を示すフロー図である。 Figure 5 is a flow diagram showing the operation in response to the first interrupt signal of the CPU of FIG. 図6は図4のCPUの第2割込み信号に応答する動作を示すフロー図である。 6 is a flow diagram showing the operation in response to the second interrupt signal the CPU of FIG. 図7は図4のカウンタの動作を示す図解図である。 Figure 7 is an illustrative view showing the operation of the counter of FIG. 図8は図4のカウンタの動作とI/Oポートから出力される音信号との関係を示す図解図である。 Figure 8 is an illustrative view showing a relationship between the sound signal outputted from the operation and the I / O port of the counter of FIG.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 …ディジタルテルミン 12 …赤外線カメラ 14 …手 16 …赤外線発光器 18 …処理回路 36 …シングルチップコンピュータ 38 …CPU 10 ... digital phentermine 12 ... infrared camera 14 ... hand 16 ... infrared emitter 18 ... processing circuit 36 ​​... single-chip computer 38 ... CPU
46,48 …16ビットバイナリカウンタ 50 …比較データレジスタ 52 …データ比較器 54 …I/Oポート 46, 48 ... 16 bit binary counter 50 ... comparison data register 52 ... data comparator 54 ... I / O port

Claims (7)

  1. 演奏者の手を撮影する赤外線カメラ、 Infrared camera to photograph the hand of the player,
    前記赤外線カメラからの映像信号に基づいて前記手の大きさを検出する大きさ検出手段、 Size detection means for detecting the size of the hand based on the image signal from the infrared camera,
    前記手の大きさに基づいて周波数を決定する周波数決定手段、および 前記決定手段によって決定された周波数の楽音信号を出力する楽音信号出力手段を備える、ディジタルテルミン。 It comprises a tone signal output means for outputting a musical tone signal of frequency determined by the frequency determining means, and said determining means determines the frequency based on the size of the hand, digital phentermine.
  2. 前記大きさ検出手段は、前記映像信号が閾値を超えている期間の長さを検出する期間検出手段を含む、請求項1記載のディジタルテルミン。 The size detecting means includes a period detecting means for detecting the length of the period of the video signal exceeds the threshold, the digital phentermine of claim 1.
  3. 前記期間検出手段は、発振器、および前記映像信号が前記閾値を超えている期間中前記発振器からの発振信号をカウントするカウンタ手段を含む、請求項2記載のディジタルテルミン。 The period detection means includes an oscillator, and said video signal includes counter means for counting the oscillation signal from the oscillator during the period exceeds the threshold, the digital phentermine of claim 2 wherein.
  4. 前記カウンタ手段は、前記映像信号と前記閾値とを比較する比較器、前記比較器の出力で前記発振信号をゲートするANDゲート、および前記ゲートの出力をカウント入力とするカウンタを含む、請求項3記載のディジタルテルミン。 Said counter means comprises a video signal and a comparator for comparing the threshold value, the AND gates to gate said oscillation signal at the output of said comparator, and a counter for the output of the gate count input, claim 3 digital theremin described.
  5. 前記周波数決定手段は、前記大きさを前記赤外線カメラと前記手との間の距離の関数とし、さらに前記距離の関数として前記周波数を決定する、請求項1ないし4のいずれかに記載のディジタルテルミン。 It said frequency determining means, the magnitude as a function of the distance between the hand and the infrared camera further determines the frequency as a function of the distance, digital phentermine according to any one of claims 1 to 4 .
  6. 前記楽音信号出力手段は、前記楽音信号の周期を算出する周期算出手段、および前記周期算出手段で算出した周期毎にI/Oポートを反転させてそのI/Oポートから前記周期を有する矩形波楽音信号を出力する手段を含む、請求項1ないし5のいずれかに記載のディジタルテルミン。 The tone signal output means, a rectangular wave having a period from the I / O port inverts the I / O port the period calculating means for calculating a period of a tone signal, and each period calculated by the period calculation means comprising means for outputting a musical tone signal, a digital phentermine according to any one of claims 1 to 5.
  7. 前記矩形波楽音信号を出力する手段は、フリーランカウンタ、前記周期と前記フリーランカウンタのカウント値とを比較するデータ比較器、および前記データ比較器から出力される一致信号毎に前記I/Oポートを反転させる反転手段を含む、請求項6記載のディジタルテルミン。 Means for outputting the rectangular wave tone signal is free running counter, the data comparator for comparing the count value of the period and the free running counter, and the I / O for each coincidence signal outputted from the data comparator including reversing means for reversing the port, digital phentermine of claim 6 wherein.
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