JP2006030692A - 楽器演奏教習装置及びそのプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】 楽器演奏の教習者に対して、お手本となる演奏の精緻な音楽的表情の内容を習得させること。
【解決手段】 模範演奏の波形データと実演奏の波形データとから、ピッチと振幅レベルとを夫々検出する。そして、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを表示すると共に、このピッチグラフと重複しない表示エリアに、両波形の各々の振幅レベルの遷移を表し、かつピッチグラフと時間軸を同じくする振幅エンベロープグラフを表示する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、楽器演奏教習装置に関する。
肉声や楽器を用いて行なわれる音楽的表現の巧拙を電子的手法によって提示することにより、その技術の向上を支援する試みが従来より行なわれてきた。
例えば、特許文献1に開示されたカラオケ練習装置は、歌唱者のボーカル音声と、模範となるボーカル音声との間の音程のずれを計算することで歌唱音の巧拙を評価する。また、特許文献2に開示されたカラオケ装置は、音程のずれだけでなく音量のずれをも計算することによって、より信頼度の高い評価を下すようになっている。これらの装置によって提示される評価を参照することにより、歌唱者は、自らの歌唱力の巧拙を客観的に把握することができる。
一方、楽器演奏の技術の向上を支援する技術も提案されている。特許文献3には、操作子の操作に応じて入力された演奏音と模範となる旋律との間の、音高、音長、又はベロシティのずれをグラフとして提示する電子楽器が開示されている。同文献によると、この電子楽器は、模範となる旋律の音高、音長、又はベロシティを表す演奏情報を予め記憶している。そして、操作子が操作されることによって演奏音が与えられると、その演奏音から検出した音高、音長、又はベロシティの遷移を表すグラフと、模範となる旋律におけるそれらの遷移を表すグラフとを共に表示する。
特開平08−123454 特開平10−069216 実開平04−035172
上述したように、特許文献3に開示された電子楽器は、演奏音から検出した音高、音長、又はベロシティの遷移を表すグラフと、模範となる旋律におけるそれらの遷移を表すグラフとを共に表示するものであった。
しかしながら、楽器演奏の巧拙を決定付ける要素は、音高、音長、ベロシティだけではない。例えば、1つの楽音の中で強弱に微妙な違いを与えるだけで音楽的表情が全く異なるものになりうることは経験則の示すところである。従って、お手本となる演奏の精緻な音楽的表情までも習得することを希望する教習者に対しては、特許文献3に示された類の装置は極めて不十分なものであるといわざるを得なかった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、楽器演奏の教習者に対して、お手本となる演奏の精緻な音楽的表情の内容を習得させる楽器演奏教習装置を提供することを目的とする。
本発明の好適な態様である楽器演奏教習装置は、模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、表示手段と、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表す第1のグラフを前記表示手段に表示する第1グラフ表示制御手段と、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、ピッチ以外の演奏音の特徴を表す特徴値を各々検出し、両波形データの各々の前記特徴値の遷移を表し、かつ、前記第1のグラフと時間軸を同じくする第2のグラフを前記表示手段における前記第1のグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する第2グラフ表示制御手段とを備える。
本発明の別の好適な態様である楽器演奏教習装置は、模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、表示手段と、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に表示するピッチグラフ表示制御手段と、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、時間波形の振幅レベルを各々検出し、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表し、かつ前記ピッチグラフと時間軸を同じくする振幅エンベロープグラフを、前記表示手段における前記ピッチグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する振幅エンベロープグラフ表示制御手段とを備える。
この態様において、前記ピッチグラフ表示制御手段は、前記入力手段から実演奏波形データが入力される前に、前記模範演奏波形データから、模範演奏の全部又は一部の演奏音のピッチを検出し、検出した一連のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に予め表示しておく一方で、前記入力手段からの実演奏波形データの入力が始まると、入力された実演奏波形データから演奏音のピッチを順次検出し、検出した一連のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記予め表示されたピッチグラフに重ねて前記表示手段に表示させるようにしてもよい。
また、前記振幅エンベロープグラフ表示制御手段は、前記入力手段から実演奏波形データが入力される前に、前記模範演奏波形データから、模範演奏の全部又は一部の演奏音の時間波形の振幅レベルを検出し、検出した一連の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記表示手段に予め表示しておく一方で、前記入力手段からの実演奏波形データの入力が始まると、入力された実演奏波形データから時間波形の振幅レベルを順次検出し、検出した一連の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記予め表示された振幅エンベロープグラフに重ねて前記表示手段に表示させるようにしてもよい。
前記入力手段から入力される実演奏波形データと同じ演奏箇所の模範演奏波形データを前記記憶手段から特定する演奏箇所特定手段を備え、前記ピッチグラフ表示制御手段は、前記入力手段から実演奏波形データが入力される度に、入力された実演奏波形データからピッチを検出すると共に、その実演奏波形データと同じ演奏箇所の時間波形を表すものとして前記演奏箇所特定手段が特定した模範演奏波形データからもピッチを検出し、両波形データから検出したピッチを前記表示手段における所定の表示エリア上の座標位置にそれぞれプロットしていくことによって、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記所定の表示エリアに描画するようにしてもよい。
前記入力手段から入力される実演奏波形データと同じ演奏箇所の模範演奏波形データを前記記憶手段から特定する演奏箇所特定手段を備え、前記振幅エンベロープグラフ表示制御手段は、前記入力手段から実演奏波形データが入力される度に、入力された実演奏波形データから時間波形の振幅レベルを検出すると共に、その実演奏波形データと同じ演奏箇所の時間波形を表すものとして前記演奏箇所特定手段が特定した模範演奏波形データからも振幅レベルを検出し、両波形データから検出した振幅レベルを前記表示手段における所定の表示エリア上の座標位置にそれぞれプロットしていくことによって、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記所定の表示エリアに描画するようにしてもよい。
前記ピッチグラフ表示制御手段は、前記入力手段から入力されたある実演奏波形データが所定の条件に該当する場合は、その実演奏波形データから検出したピッチを前記所定の表示エリア上の座標位置にプロットしないようにしてもよい。
また、前記所定の条件は、前記入力されたある実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回ることであってもよい。
前記所定の条件は、前記入力されたある実演奏波形データからピッチを検出できないことであってもよい。
前記所定の条件は、前記入力されたある実演奏波形データから検出されたピッチが、所定の音名と対応付けられた周波数域から外れることであってもよい。
更に、前記表示手段は、鍵盤を模した画像をピッチのスケールとして縦方向に複数配列したピアノロール画像を、ピッチグラフを描画する所定の表示エリアに表示するようにしてもよい。
ピッチグラフの表示態様を定義するパラメータを各楽器の種別毎に記憶したパラメータ記憶手段と、実演奏を行なう楽器の種別を入力する種別入力手段と、前記種別入力手段から入力された種別と対応付けられたパラメータを前記パラメータ記憶手段から読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、前記ピアノロール画像の各鍵盤とそれら各鍵盤が示すピッチの高さとの対応関係を切り替える表示態様制御手段とを更に備えてもよい。
ピッチの検出特性を定義するパラメータを各楽器の種別毎に記憶したパラメータ記憶手段と、実演奏を行なう楽器の種別を入力する種別入力手段と、前記種別入力手段から入力された種別と対応付けられたパラメータを前記パラメータ記憶手段から読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、前記ピッチグラフ表示制御手段のピッチ検出特性を切り替える検出特性制御手段とを更に備えてもよい。
この発明の別の好適な態様であるプログラムは、模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、表示手段とを備えたコンピュータ装置に、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に表示させるピッチグラフ表示制御機能と、前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、時間波形の振幅レベルを各々検出し、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表し、かつ前記ピッチグラフと時間軸を同じくする振幅エンベロープグラフを、前記表示手段における前記ピッチグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する振幅エンベロープグラフ表示制御機能とを実現させる。
本発明によれば、お手本となる演奏を模倣しながら楽器の演奏技術を習得する者に対し、お手本となる演奏と自らの演奏とのピッチの違いを提示するだけでなく、ピッチだけでは表現できない他の音楽的な要素の違いをも提示することができるため、演奏技術を向上させることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について説明する。本実施形態の特徴は、楽器の演奏を教習する者の演奏とお手本として予め準備された演奏との間のピッチ及び振幅レベルの違いを、個別のグラフとして提示するようにした点にある。
なお、以降の説明において、「教習者」の語は、本システムを用いて楽器の演奏技術を教習する者を意味するものとして用いる。また、「模範演奏」の語は、教習者のお手本として電子的に再生される演奏を意味し、「実演奏」の語は、模範演奏を模して教習者自身が行う演奏を意味する。更に、「演奏経過時間」の語は、模範演奏又は実演奏の演奏開始時からの経過時間を意味する。
図1は、本発明の第1実施形態にかかる楽器演奏教習装置のハードウェア構成を示すブロック図である。同図に示すように、この装置は、装置全体の動作を制御するCPU1、クロック発生器2、IPL(initial program loader)などを記憶したROM3、ワークメモリとなるRAM4、OS(operating system)や楽器演奏教習プログラム5aなどを記憶したハードディスク5、各種情報を表示するコンピュータディスプレイ6、記憶メディアから各種データを読み込む読込ドライブ7のほか、マイク8、スピーカ9などを備える。
RAM4をワークメモリとして利用しつつハードディスク5の楽器演奏教習プログラム5aを実行することによって、CPU1には、図2に示されるように、模範演奏データ読込部11、実演奏データ入力部12、ピッチ検出部13、振幅レベル検出部14、ピッチグラフ表示制御部15、エンベロープグラフ表示制御部16、楽音再生部17、及び同期制御部18の各部が論理的に実現される。
模範演奏データ読込部11は、読込ドライブ7を制御することで、同ドライブ7に挿入された記憶メディアから模範演奏波形データを読み出し、ハードディスク5に記憶する。ハードディスク5には、模範演奏データ読込部11によって読み込まれた複数の曲目の模範演奏波形データが蓄積される。模範演奏波形データとは、模範演奏の演奏音の一連の時間波形を表すデータを意味する。
実演奏データ入力部12からは、実演奏波形データが順次入力される。実演奏波形データとは、実演奏の演奏音をマイク8により集音することで得た時間波形を表すデータを意味する。
ピッチ検出部13は、模範演奏波形データと実演奏波形データの双方からピッチを検出し、検出したピッチの各々をピッチグラフ表示制御部15へ供給する。ピッチの検出は、以下のような手順に従って行われる。まず、入力された所定時間長分の波形データをバッファに蓄積する。続いて、蓄積された波形データをローパスフィルタ及びハイパスフィルタに入力することで、ノイズ成分を除去する。そして、両フィルタを通過し得た波形成分のゼロクロス回数からピッチを検出する。なお、本実施形態では、カットオフ周波数が予め固定された一組のローパスフィルタ及びハイパスフィルタを汎用的に用いて各波形データからのノイズ成分の除去を行っている。
ピッチグラフ表示制御部15は、演奏経過時間とピッチの遷移との関係を表すピッチグラフを模範演奏と実演奏のそれぞれについて個別に生成し、両ピッチグラフを重ね合わせてコンピュータディスプレイ6に表示させる。
振幅レベル検出部14は、模範演奏波形データと実演奏波形データの双方から振幅レベルを検出し、検出した振幅レベルの各々をエンベロープグラフ表示制御部16へ供給する。
エンベロープグラフ表示制御部16は、演奏経過時間と振幅エンベロープとの関係を表す振幅エンベロープグラフを模範演奏と実演奏のそれぞれについて個別に生成し、両振幅エンベロープグラフを重ね合わせてコンピュータディスプレイ6に表示させる。
楽音再生部17は、模範演奏波形データを基に模範演奏の演奏音を合成し、スピーカ9から放音する。
同期制御部18は、ピッチグラフ表示制御部15、エンベロープグラフ表示制御部16、楽音再生部17へ現在の演奏経過時間を示す信号を供給することで、これら各部による同期を支援する。
次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態の動作は、模範演奏グラフ化処理と実演奏グラフ化処理とに分けられる。
図3は、模範演奏グラフ化処理の動作を示すフローチャートである。
この図に示すステップ100では、グラフ画面をコンピュータディスプレイ6に表示させる。
図4は、ステップ100を実行した直後のグラフ画面である。グラフ画面は、エンベロープグラフ表示エリア31とピッチグラフ表示エリア32とを備えている。エンベロープグラフ表示エリア31の上側には、演奏経過時間を指し示すスケール33が表示される。
また、ピッチグラフ表示エリア32の下側には横軸スクロールバー34が設けられており、マウスポインタをこのスクロールバー34上でドラックしたまま移動させると、エンベロープグラフ表示エリア31及びピッチグラフ表示エリア32の描画内容が、スケール33と共に左右方向へスクロールするようになっている。
更に、ピッチグラフ表示エリア32の左側には、ピアノの各鍵盤を模した画像35がピッチの高さを指し示すスケールとして縦方向に配列されている。なお、以降の説明では、これらの各鍵盤の各々を、C調に従った音名により呼称する。
本実施形態では、各鍵盤の縦幅の中央位置を、基準ピッチを440Hzとする12分割平均律に従ってC調の各音名毎に計算したピッチの高さとそれぞれ一致させている。例えば、図4の鍵盤A4の縦幅の中央位置は、基準ピッチである440Hzと一致し、その上隣にある鍵盤A♯4の縦幅の中央位置は、440Hzよりも100セント高いピッチと一致する。
ピッチグラフ表示エリア32の右側には縦軸スクロールバー36が設けられており、マウスポインタをこのスクロールバー36上でドラックしたまま移動させると、ピッチグラフ表示エリア32の描画内容が鍵盤の画像35と共に上下方向へスクロールするようになっている。
図4に示すグラフ画面がコンピュータディスプレイ6に表示されると、教習者は、所望の曲目を選択する操作を行う(S110)。曲目を選択する操作が行なわれると、選択された曲目の模範演奏波形データがハードディスク5からRAM4に読み出される(S120)。
ステップ130では、模範演奏のピッチと振幅レベルが演奏の順序に従って模範演奏波形データから順次検出される。このステップにおけるピッチの検出はピッチ検出部13が行う一方で、振幅レベルの検出は振幅レベル検出部14が行う。
続いて、ピッチグラフ表示制御部15が、模範演奏波形データから検出された一連のピッチとそれらを検出した箇所の演奏経過時間とによって特定されるピッチグラフ表示エリア32上の各座標位置に点をそれぞれプロットする(S140)。このステップが実行されることにより、ピッチグラフ表示エリア32には、模範演奏のピッチの遷移を表す曲線が描画される。
更に、エンベロープグラフ表示制御部16は、模範演奏波形データから検出された一連の振幅レベルとそれらを検出した箇所の演奏経過時間とによって特定されるエンベロープグラフ表示エリア31上の各座標位置に点をそれぞれプロットする(S150)。このステップが実行されることにより、エンベロープグラフ表示エリア31には、模範演奏の振幅レベルの振幅エンベロープを表す曲線が描画される。
図5は、ステップ150が実行された直後のグラフ画面である。この図に示す曲線a1乃至a4は、模範演奏を構成する各演奏音のピッチの遷移をそれぞれ表しており、曲線bは、模範演奏の時間波形の振幅エンベロープを表している。図5のグラフ画面では、演奏開始時から第4小節の途中までの曲線が描画された状態となっているが、横軸スクロールバー34を操作することで、後の演奏経過時間までスクロールさせることが可能である。
図5に示すグラフ画面がコンピュータディスプレイ6に表示された状態で教習者が実演奏の開始を予告する操作を行なうと、実演奏グラフ化処理が開始される。
図6は、実演奏グラフ化処理を示すフローチャートである。
この図に示すステップ200では、模範演奏の再生が開始される。即ち、楽音再生部17が、模範演奏波形データから合成した演奏音を、同期制御部18の支援の下、演奏経過時間の経過に合わせてスピーカ9から順次放音する。
教習者は、スピーカ9から放音される演奏音を聴取しながら実演奏を行う。即ち、放音される演奏音と同じ音量や音程になるように、自らの楽器を演奏する。実演奏の演奏音をマイク8が集音すると、その演奏音の時間波形を表す実演奏波形データが実演奏データ入力部12から入力される。
実演奏波形データが入力されると、ステップ210に進み、入力された実演奏波形データからピッチと振幅レベルとが検出される。ピッチの検出はピッチ検出部13が行う一方で、振幅レベルの検出は振幅レベル検出部14が行う。検出されたピッチはピッチグラフ表示制御部15へ直ちに供給され、また振幅レベルはエンベロープグラフ表示制御部16へ直ちに供給される。
続いて、ピッチグラフ表示制御部15が、実演奏波形データから検出されたピッチと現在の演奏経過時間とによって特定されるピッチグラフ表示エリア32上の座標位置に点をプロットする(S220)。
更に、エンベロープグラフ表示制御部16が、実演奏波形データから検出された振幅レベルと現在の演奏経過時間とによって特定されるエンベロープグラフ表示エリア31上の座標位置に点をプロットする(S230)。
実演奏データ入力部12から実演奏波形データが入力されるたびにステップ210乃至ステップ230の処理が実行されることで、グラフ画面のピッチグラフ表示エリア32には、模範演奏のピッチの遷移を表す曲線に重ねて、実演奏のピッチの遷移を表す曲線が描画される。また、同画面のエンベロープグラフ表示エリア31には、模範演奏の振幅エンベロープを表す曲線に重ねて、実演奏の振幅エンベロープを表す曲線が描画される。
図7は、ある演奏経過時間の実演奏波形データについてステップ230が実行された直後のグラフ画面である。この図における鎖線tは、現在の演奏経過時間の時間軸を表わしている。この図のピッチグラフ表示エリア32における鎖線tの左側には、模範演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線a1及びa2の近傍に、実演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線(図面上は鎖線で表記)がそれぞれ描画されている。また、この図のエンベロープグラフ表示エリア31における鎖線tの左側には、模範演奏の振幅エンベロープを表す曲線bと実演奏の振幅エンベロープを表す曲線(図面上は鎖線で表記)とが重ねて描画されている。
以上説明した本実施形態では、模範演奏波形データから検出したピッチの遷移と実演奏波形データから検出したピッチの遷移との違いを表すグラフをピッチグラフ表示エリア32に表示する。更に、模範演奏波形データから得られた振幅レベルの振幅エンベロープと実演奏波形データから得られた振幅レベルの振幅エンベロープとの違いを表すグラフをエンベロープグラフ表示エリア31に描画する。このように、模範演奏と実演奏とのピッチの遷移の違いをグラフとして提示するのみならず、両者の振幅エンベロープの変化の具合の違いをも別のグラフとして提示することにより、ピッチだけでは表現できない音楽的な要素の違いを教習者に容易に把握させることができる。
また、ピッチグラフ表示エリア32は、ピアノの各鍵盤をピッチの高さを指し示すスケールとして縦方向に配列したピアノロール画像を構成しているので、教習者は、このエリアにグラフとして描画された曲線と各鍵盤の位置との関係から、ピッチの高さを直感的に把握することができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態では、模範演奏のピッチの遷移と振幅エンベロープとを表す曲線の描画を、実演奏の開始の前に行っていた。これに対し、本実施形態では、それらの曲線の描画を前もって行なうことなく、実演奏の進行に合わせてリアルタイムに実行する。
本実施形態にかかる楽器演奏教習装置のハードウェア構成、及びCPU1により実現される各部の論理的構成は第1実施形態と同様であるのでここでは再度の説明を割愛する。
図8は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
この図に示すステップ200では、模範演奏の再生が開始され、演奏音がスピーカ9から順次放音される。そして、教習者が模範演奏を聴取しながら実演奏を行うと、その演奏音の時間波形を表す実演奏波形データが実演奏データ入力部12から入力される。
実演奏波形データが入力されると、入力された実演奏波形データからピッチと振幅レベルとが検出される(S211)。更に、現在の演奏経過時間と対応する演奏箇所のピッチと振幅レベルとが模範演奏波形データからも検出される(S212)。
ステップ221では、ピッチグラフ表示制御部15が、実演奏波形データ及び模範演奏波形データから検出されたピッチと現在の演奏経過時間とによって特定されるピッチグラフ表示エリア32上の2つの座標位置に点をそれぞれプロットする。
ステップ231では、エンベロープグラフ表示制御部16が、実演奏波形データ及び模範演奏波形データから検出された振幅レベルと現在の演奏経過時間とによって特定されるエンベロープグラフ表示エリア31上の2つの座標位置に点をそれぞれプロットする。
実演奏データ入力部12から実演奏波形データが入力されるたびにステップ211乃至ステップ231の処理が実行されることで、グラフ画面のピッチグラフ表示エリア32には、現在の演奏経過時間までの模範演奏のピッチの遷移を表す曲線と実演奏のピッチの遷移を表す曲線とが描画される。また、同画面のエンベロープグラフ表示エリア31には、現在の演奏経過時間までの模範演奏の振幅エンベロープを表す曲線と実演奏の振幅エンベロープを表す曲線とが描画される。
図9は、ある演奏経過時間の実演奏波形データについてステップ231が実行された直後のグラフ画面である。この図における鎖線tは、現在の演奏経過時間の時間軸を表わしている。この図のピッチグラフ表示エリア32における鎖線tの左側には、模範演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線a1及びa2の近傍に実演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線(図面上は鎖線で表記)が描画されている。一方で、図7と異なり、鎖線tの右側には、模範演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線が未だ描画されていない。また、この図のエンベロープグラフ表示エリア31における鎖線tの左側には、模範演奏の振幅エンベロープを表す曲線bと、実演奏の振幅エンベロープを表す曲線(図面上は鎖線で表記)とが重ねて描画されているが、鎖線tの右側には、模範演奏の振幅エンベロープを表す曲線が未だ描画されていない。
以上説明した本実施形態によると、模範演奏のピッチの遷移と振幅エンベロープとを表す両曲線が、実演奏の進行と合わせて同時に描画されるので、教習者に対し、現在実演奏を行なっている箇所をはっきりと了解させることができる。
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。上記実施形態では、実演奏波形データから検出されたピッチはピッチグラフ表示エリア32に常にプロットされるようになっていた。これに対し、本実施形態では、実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回った場合、その振幅レベルと共に検出されたピッチをピッチグラフ表示エリア32にプロットせずにマスキングする。
本実施形態にかかる楽器演奏教習装置のハードウェア構成、及びCPU1により実現される各部の論理的構成は第1実施形態と同様であるのでここでは再度の説明を割愛する。
次に、本実施形態の動作を説明する。
本実施形態の動作は、模範演奏グラフ化処理と実演奏グラフ化処理とに分けられ、これら両処理のうち模範演奏グラフ化処理の内容は第1実施形態と同様となっている。
図10は、本実施形態の実演奏グラフ化処理を示すフローチャートである。図に示す処理は、ステップ210とステップ220の間にステップ213が挿入されている点を除き、図6と同様である。ステップ213では、ステップ210にて実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回るか否かが判断される。そして、ステップ213の判断結果が「NO」であれば、ステップ220に進む一方で、ステップ213の判断結果が「YES」であれば、ステップ220を実行することなく、ステップ230に進む。
図11は、ある演奏経過時間の実演奏波形データについてステップ230が実行された直後のグラフ画面である。この図における鎖線tは、現在の演奏経過時間の時間軸を表わしている。この図のピッチグラフ表示エリア32における鎖線tの左側には、本来であれば曲線a1及びa2の近傍に実演奏の演奏音のピッチの遷移を表す曲線がそれぞれ描画されていなければならないのに、曲線a2の近傍にはそのような曲線が描画されていない。これは、実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回ったためにステップ213の判断結果が「YES」となり、ステップ220が実行されなかったことを意味するものである。
以上説明した実施形態によると、実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回った場合、その振幅レベルと共に検出されたピッチをピッチグラフ表示エリア32にプロットせずにマスキングするようになっているので、教習者は、ピッチグラフ表示エリア32の内容を参照しただけで、自らの演奏音の強さが十分でなかったことを直ちに了解することができる。
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。上記実施形態では、ピッチグラフ表示エリア32にて各鍵盤により指し示されるピッチのスケールは固定されたものになっていた。これに対し、本実施形態では、ピッチグラフ表示エリア32にて各鍵盤により指し示されるピッチのスケールを、実演奏を行う楽器の種別に応じて動的に切り替えるようになっている。
本実施形態にかかる楽器演奏教習装置のハードウェア構成は第1実施形態と同様であるのでここでは再度の説明を割愛する。
図12は、CPU1により実現される各部の論理的構成を示すブロック図である。本実施形態におけるCPU1は、模範演奏データ読込部11、実演奏データ入力部12、ピッチ検出部13、振幅レベル検出部14、ピッチグラフ表示制御部15、エンベロープグラフ表示制御部16、楽音再生部17、同期制御部18の他に、パラメータ読込部19、グラフ表示態様制御部20を実現する。
パラメータ読込部19は、読込ドライブ7を制御することで、同ドライブに挿入された記憶メディアからグラフ表示態様パラメータを読み出し、ハードディスク5に記憶する。ハードディスク5には、パラメータ読込部19によって読み込まれた各楽器の種別毎のグラフ表示態様パラメータが蓄積される。
グラフ表示態様パラメータとは、12分割平均律の基準ピッチの周波数値と、その基準ピッチを一致させる鍵盤とを定義したパラメータである。基準ピッチの周波数値は440Hzに設定することが一般的であるが、これと異なる周波数を設定してもよい。また、多くの楽器はC調に従って調律されていて、基準ピッチは鍵盤A4と一致させるのが一般的であるが、移調楽器の場合はこれと異なる鍵盤と一致させてもよい。例えば、B♭管のトランペットは、基準周波数のピッチを発する鍵盤を鍵盤A4よりも半音2つ分高い鍵盤B4と一致させるとともに、グラフ表示も半音2つ分高い位置にシフトするような設定にするとよい。
グラフ表示態様制御部20は、ハードディスク5からグラフ表示態様パラメータを読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、ピッチグラフ表示エリア32の各鍵盤とそれら各鍵盤が示すピッチの高さとの対応関係を切り替える。
本実施形態の動作は、模範演奏グラフ化処理と実演奏グラフ化処理とに分けられ、これら両処理のうち実演奏グラフ化処理の内容は第1実施形態と同様となっている。
一方で、本実施形態の模範演奏グラフ化処理では、ステップ100の前処理として、ピッチスケール設定処理が行われる。
図13は、ピッチスケール設定処理を示すフローチャートである。
この図に示すステップ10では、教習者が、教習を行う楽器の種別を選択する。
楽器の種別が選択されると、グラフ表示態様制御部20は、その種別と対応するグラフ表示態様パラメータをハードディスク5からRAM4へ読み出す(S20)。
グラフ表示態様制御部20は、読出したグラフ表示態様パラメータから基準ピッチの周波数を特定する(S30)。更に、続くステップ40では、グラフ表示態様パラメータから基準ピッチと対応付けられた鍵盤を特定する。
ステップ50にて、グラフ表示態様制御部20は、ステップ30で特定した基準ピッチの周波数とステップ40で特定した鍵盤を基に、ピッチグラフ表示エリア32にて各鍵盤の縦幅の中央位置と一致させるピッチの高さをそれぞれ計算する。
続くステップ100では、ステップ50の計算結果を反映させたグラフ画面がコンピュータディスプレイ6に表示される。
以上説明した本実施形態によると、ピッチグラフ表示エリア32の各鍵盤によって指し示されるピッチのスケールを、実演奏を行う楽器の種別に応じて動的に切り替えるようになっている。従って、C調とは別の調に従って調律されている楽器の教習をも円滑に行うことができる。
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。
上記実施形態において、ピッチ検出部13は、カットオフ周波数が固定された一組のローパスフィルタとハイパスフィルタのみを用いて波形データからノイズ成分を除去していた。これに対し、本実施形態は、ノイズ成分を除去する際に用いるローパスフィルタとハイパスフィルタのカットオフ周波数を、実演奏を行う楽器の種別に応じて動的に切り替えるようになっている。
本実施形態にかかる楽器演奏教習装置のハードウェア構成は第1実施形態と同様であるのでここでは再度の説明を割愛する。
図14は、CPU1により実現される各部の論理的構成を示すブロック図である。本実施形態におけるCPU1は、模範演奏データ読込部11、実演奏データ入力部12、ピッチ検出部13、振幅レベル検出部14、ピッチグラフ表示制御部15、エンベロープグラフ表示制御部16、楽音再生部17、同期制御部18の他に、パラメータ読込部19、ピッチ検出特性制御部21を実現する。
パラメータ読込部19は、読込ドライブ7を制御することで、同ドライブ7に挿入された記憶メディアからピッチ検出特性パラメータを読み出し、ハードディスク5に記憶する。ハードディスク5には、パラメータ読込部19によって読み込まれた各楽器の種別毎のピッチ検出特性パラメータが蓄積される。
ピッチ検出特性パラメータとは、ハイパスフィルターのカットオフ周波数の値とローパスフィルターのカットオフ周波数の値とを定義するパラメータである。
ピッチ検出特性制御部21は、ハードディスク5からピッチ検出特性パラメータを読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、ピッチ検出部13のピッチ検出特性を切り替える。
本実施形態の動作は、模範演奏グラフ化処理と実演奏グラフ化処理とに分けられ、これら両処理のうち模範演奏グラフ化処理の内容は第1実施形態と同様となっている。
一方で、本実施形態の模範演奏グラフ化処理では、ステップ100の前処理として、ピッチ検出特性設定処理が行われる。
図15は、ピッチ検出特性設定処理を示すフローチャートである。
この図に示すステップ10では、教習者が、教習を行う楽器の種別を選択する。
楽器の種別が選択されると、ピッチ検出特性制御部21は、選択された種別と対応するピッチ検出特性パラメータをハードディスク5からRAM4へ読み出す(S21)。
ピッチ検出特性制御部21は、グラフ表示態様パラメータから、ハイパスフィルターのカットオフ周波数を特定する(S31)。更に、続くステップ41では、グラフ表示態様パラメータから、ローパスフィルターのカットオフ周波数を特定する。
ステップ51にて、ピッチ検出特性制御部21は、ステップ31及びステップ41にて特定した両カットオフ周波数をピッチ検出部13に設定する。
以上説明した本実施形態では、ローパスフィルタとハイパスフィルタのカットオフ周波数を、実演奏を行う楽器の種別に応じて動的に切り替えるようになっている。従って、実演奏を行う楽器の音色の特徴に応じた信頼性の高いピッチ検出を実現できる。
(他の実施形態)
本発明は種々の変形実施が可能である。
グラフ画面のピッチグラフ表示エリア32の表示分解能、つまり、同エリアを上下にスクロールさせることなしに閲覧できる鍵盤の範囲を拡大又は縮小できるようにしてもよい。このような変形例によれば、例えば、特定の鍵盤(例えば鍵盤A4)のみがピッチグラフ表示エリア32に収まる状態になるまで表示分解能を拡大し、その特定の鍵盤と対応するピッチの音を実演奏した結果、同領域に描画される曲線のゆらぎ具合を参照することにより、本システムをチューナーとして利用できる。
上記実施形態において、ピッチ検出部13は、所定の時間長分の波形データからノイズ成分を除去した後、その残りの波形成分のゼロクロス回数からピッチを検出していたが、ピッチの検出方法はこれに限定されない。例えば、波形成分から波形のピークを検出し、検出したピークの間隔を計測することでピッチを求めてもよい。
上記実施形態では、楽音再生部17が、模範演奏波形データから合成した演奏音を演奏経過時間の経過に合わせてスピーカ9から放音するようになっていた。これに対し、模範演奏波形データとは別に模範演奏の楽譜データを予め準備し、この楽譜データから生成した楽譜画像を演奏経過時間の経過に合わせて表示してもよいし、お手本となる演奏者が模範演奏を演奏している様子を納めたビデオ映像データを予め準備し、このビデオ映像データから生成した映像を演奏経過時間の経過に合わせて表示してもよい。この時、模範演奏波形データから合成した演奏音をスピーカ9から放音しないようにしてもよい。
第2実施形態のステップ212では、現在の演奏経過時間と対応する演奏箇所のピッチと振幅レベルとが模範演奏波形データから検出されるようになっていた。これに対し、このステップ212において、現在の演奏経過時間よりも所定時間長だけ遡った演奏箇所のピッチと振幅レベルとを模範演奏波形データから検出するようにしてもよい。このような処理を行わせた場合、ピッチグラフ表示エリア32とエンベロープグラフ表示エリア31には、現在の演奏経過時間よりも所定時間長分だけ先の模範演奏のピッチと振幅レベルとがグラフとして常に表示され続けることになる。これにより、教習者は、模範演奏のピッチと振幅レベルの内容を予め把握してからその演奏箇所の実演奏を行うことができるので、模範演奏の習得が更に容易になる。
第3実施形態では、入力された実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回った場合、その振幅レベルと共に検出されたピッチがマスキングされるようになっていた。これに対し、入力された実演奏波形データが別の条件を満たした場合にピッチがマスキングされるようにしてもよい。このような条件としては、例えば、実演奏波形データから検出したピッチが不安定であった場合や、ある演奏箇所の実演奏波形データから検出したピッチが、同じ演奏箇所の模範演奏波形データから検出したピッチが該当する音名と対応付けられた所定の周波数域を外れた場合などが想定できる。
第4実施形態では、ハードディスク5から読み出されたグラフ表示態様パラメータによって、基準ピッチの周波数値とその基準ピッチを一致させる鍵盤を特定した後、その他の鍵盤と一致させるピッチの高さを12分割平均律によって計算していた。これに対し、他の鍵盤と一致させるピッチの高さを純正律に従って計算してもよい。かかる変形例によれば、和音演奏を行うことがあるような類の楽器の教習であっても円滑に行うことができる。要するに、楽器の種別毎に用意されたパラメータの内容に応じて各鍵盤とそれらの鍵盤が示すピッチの高さとの関係が切り替えられるようになっていれば、ピッチの計算手法は問わない。
第5実施形態では、ハードディスク5から読み出したピッチ検出特性パラメータの内容に応じて、ピッチ検出部13のローパスフィルタとハイパスフィルタのカットオフ周波数を切り替えるようになっていた。これに対し、ピッチ検出部13の別のピッチ検出特性をピッチ検出特性パラメータによって切り替えるようにしてもよい。ピッチ検出パラメータによって切り替えられる別のピッチ検出特性としては、例えば、波形データを蓄積するバッファのバッファ長といったものが想定できる。
また、上記実施形態では、模範演奏波形データと実演奏波形データからピッチを検出する役割を担うピッチ検出部13と、検出したピッチをグラフ化するピッチグラフ表示制御部15とを別部として構成していたが、ピッチグラフ制御部15がピッチ検出部13の役割をも担うような構成としてもよい。同様に、上記実施形態では、振幅レベル検出部14とエンベロープグラフ表示制御部16とを別部として構成していたが、エンベロープグラフ表示制御部16が振幅レベル検出部14の役割をも担うような構成としてもよい。
上記実施形態では、楽器の演奏の特徴の1つであるピッチと、別の特徴の1つである振幅レベルとを模範演奏波形データ及び実演奏波形データからそれぞれ抽出し、ピッチの遷移の違いを表すピッチグラフと振幅エンベロープの違いを表すエンベロープグラフとを共に表示するようになっていた。これに対し、振幅レベルとはまた別の特徴を表す特徴値を模範演奏波形データ及び実演奏波形データから抽出し、抽出した特徴値の遷移の違いを表すグラフをピッチグラフと共に表示するようにしてもよい。
かかる変形例に好適な特徴値の例としては、以下のものが挙げられる。
第1の例としては、振幅パワーエンベロープがある。振幅パワーエンベロープをグラフ表示することで、教習者は、実演奏による演奏音の強さやその演奏音が受聴者に与える感覚を模範演奏のそれに近づけることができる。
第2の例としては、基本周波数以外の特定の周波数成分のスペクトラムがある。例えば、基本周波数を除いた1番大きな倍音成分のスペクトラムの遷移をグラフ表示することで、教習者は、実演奏による演奏音の音色を模範演奏のそれに近づけることができる。スペクトラムの遷移は、周波数成分の多少を色の濃淡に変えたグラフとして表示させるとなおよい。
第3の例としては、音のつながり度を表す特徴値がある。この特徴値は、波形データが表す時間波形の無音区間を特定することで検出できる。音のつながり度を表す特徴値の遷移をグラフ表示することで、教習者は、実演奏による演奏音の滑らかさを模範演奏のそれに近づけることができる。
第4の例としては、振幅エンベロープの微分値がある。つまり、振幅エンベロープの傾きの遷移をグラフ表示するものである。このようなグラフを表示することで、教習者は、各演奏区間でのアクセントのかけ方を、模範演奏のそれに近づけることができる。
第5の例としては、基本周波数成分に対する倍音成分の比率を表す特徴値がある。このような比率の遷移をグラフ表示することによっても、教習者は、実演奏の演奏音の音色を模範演奏のそれに近づけることができる。
第6の例としては、基本周波数成分と倍音成分とを除いた調和成分を表す特徴値がある。この特徴値の遷移をブレス成分の遷移としてグラフ表示し、これを教習者に把握させてもよい。
第7の例としては、演奏音のピッチの高さとその演奏音が対応する鍵盤が示すピッチの高さとのずれを表す特徴値がある。この特徴値の遷移をグラフ表示することにより、教習者は、実演奏のピッチを模範演奏のそれに近づけることができる。
楽器演奏教習装置のハードウェア構成図である。 CPUにより実現される各部の論理構成図である。 模範演奏グラフ化処理を示すフローチャートである。 グラフ画面である。 グラフ画面である。 実演奏グラフ化処理を示すフローチャートである。 グラフ画面である。 第2実施形態の動作を示すフローチャートである。 グラフ画面である。 実演奏グラフ化処理を示すフローチャートである。 実演奏のピッチの遷移と振幅スペクトルとが描画されたグラフ画面である。 CPUにより実現される各部の論理的構成図である。 ピッチスケール設定処理を示すフローチャートである。 CPUにより実現される各部の論理的構成図である。 ピッチ検出特性設定処理を示すフローチャートである。
符号の説明
1…CPU、2…クロック発生器、3…ROM、4…RAM、5…ハードディスク、6…コンピュータディスプレイ、7…読込ドライブ、8…マイク、9…スピーカ、11…模範演奏データ読込部、12…実演奏データ入力部、13…ピッチ検出部、14…振幅レベル検出部、15…ピッチグラフ表示制御部、16…エンベロープグラフ表示制御部、17…楽音再生部、18…同期制御部、19…パラメータ読込部、20…グラフ表示態様制御部、21…ピッチ検出特性制御部

Claims (14)

  1. 模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、
    実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、
    表示手段と、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表す第1のグラフを前記表示手段に表示する第1グラフ表示制御手段と、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、ピッチ以外の演奏音の特徴を表す特徴値を各々検出し、両波形データの各々の前記特徴値の遷移を表し、かつ、前記第1のグラフと時間軸を同じくする第2のグラフを前記表示手段における前記第1のグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する第2グラフ表示制御手段と
    を備えた楽器演奏教習装置。
  2. 模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、
    実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、
    表示手段と、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に表示するピッチグラフ表示制御手段と、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、時間波形の振幅レベルを各々検出し、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表し、かつ前記ピッチグラフと時間軸を同じくする振幅エンベロープグラフを、前記表示手段における前記ピッチグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する振幅エンベロープグラフ表示制御手段と
    を備えた楽器演奏教習装置。
  3. 請求項2に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記ピッチグラフ表示制御手段は、
    前記入力手段から実演奏波形データが入力される前に、前記模範演奏波形データから、模範演奏の全部又は一部の演奏音のピッチを検出し、検出した一連のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に予め表示しておく一方で、前記入力手段からの実演奏波形データの入力が始まると、入力された実演奏波形データから演奏音のピッチを順次検出し、検出した一連のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記予め表示されたピッチグラフに重ねて前記表示手段に表示させる
    楽器演奏教習装置。
  4. 請求項2に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記振幅エンベロープグラフ表示制御手段は、
    前記入力手段から実演奏波形データが入力される前に、前記模範演奏波形データから、模範演奏の全部又は一部の演奏音の時間波形の振幅レベルを検出し、検出した一連の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記表示手段に予め表示しておく一方で、前記入力手段からの実演奏波形データの入力が始まると、入力された実演奏波形データから時間波形の振幅レベルを順次検出し、検出した一連の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記予め表示された振幅エンベロープグラフに重ねて前記表示手段に表示させる
    楽器演奏教習装置。
  5. 請求項2に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記入力手段から入力される実演奏波形データと同じ演奏箇所の模範演奏波形データを前記記憶手段から特定する演奏箇所特定手段を備え、
    前記ピッチグラフ表示制御手段は、
    前記入力手段から実演奏波形データが入力される度に、入力された実演奏波形データからピッチを検出すると共に、その実演奏波形データと同じ演奏箇所の時間波形を表すものとして前記演奏箇所特定手段が特定した模範演奏波形データからもピッチを検出し、両波形データから検出したピッチを前記表示手段における所定の表示エリア上の座標位置にそれぞれプロットしていくことによって、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記所定の表示エリアに描画する
    楽器演奏教習装置。
  6. 請求項2に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記入力手段から入力される実演奏波形データと同じ演奏箇所の模範演奏波形データを前記記憶手段から特定する演奏箇所特定手段を備え、
    前記振幅エンベロープグラフ表示制御手段は、
    前記入力手段から実演奏波形データが入力される度に、入力された実演奏波形データから時間波形の振幅レベルを検出すると共に、その実演奏波形データと同じ演奏箇所の時間波形を表すものとして前記演奏箇所特定手段が特定した模範演奏波形データからも振幅レベルを検出し、両波形データから検出した振幅レベルを前記表示手段における所定の表示エリア上の座標位置にそれぞれプロットしていくことによって、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表す振幅エンベロープグラフを前記所定の表示エリアに描画する
    楽器演奏教習装置。
  7. 請求項3又は5に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記ピッチグラフ表示制御手段は、
    前記入力手段から入力されたある実演奏波形データが所定の条件に該当する場合は、その実演奏波形データから検出したピッチを前記所定の表示エリア上の座標位置にプロットしない
    楽器演奏教習装置。
  8. 請求項7に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記所定の条件は、
    前記入力されたある実演奏波形データから検出された振幅レベルが所定値を下回ることである
    楽器演奏教習装置。
  9. 請求項7に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記所定の条件は、
    前記入力されたある実演奏波形データからピッチを検出できないことである
    楽器演奏教習装置。
  10. 請求項7に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記所定の条件は、
    前記入力されたある実演奏波形データから検出されたピッチが、所定の音名と対応付けられた周波数域から外れることである
    楽器演奏教習装置。
  11. 請求項2乃至10に記載の楽器演奏教習装置において、
    前記表示手段は、
    鍵盤を模した画像をピッチのスケールとして縦方向に複数配列したピアノロール画像を、ピッチグラフを描画する所定の表示エリアに表示する
    楽器演奏教習装置。
  12. 請求項11に記載の楽音演奏教習装置において、
    ピッチグラフの表示態様を定義するパラメータを各楽器の種別毎に記憶したパラメータ記憶手段と、
    実演奏を行なう楽器の種別を入力する種別入力手段と
    前記種別入力手段から入力された種別と対応付けられたパラメータを前記パラメータ記憶手段から読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、前記ピアノロール画像の各鍵盤とそれら各鍵盤が示すピッチの高さとの対応関係を切り替える表示態様制御手段と
    を更に備えた楽器演奏教習装置。
  13. 請求項2乃至12に記載の楽器演奏教習装置において、
    ピッチの検出特性を定義するパラメータを各楽器の種別毎に記憶したパラメータ記憶手段と、
    実演奏を行なう楽器の種別を入力する種別入力手段と、
    前記種別入力手段から入力された種別と対応付けられたパラメータを前記パラメータ記憶手段から読出し、読み出したパラメータの内容に応じて、前記ピッチグラフ表示制御手段のピッチ検出特性を切り替える検出特性制御手段と
    を更に備えた楽器演奏教習装置。
  14. 模範演奏の個々の演奏音の時間波形を表す模範演奏波形データを記憶する記憶手段と、
    実演奏の個々の演奏音の時間波形を表す実演奏波形データを入力する入力手段と、
    表示手段と
    を備えたコンピュータ装置に、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データからピッチを各々検出し、両波形データの各々のピッチの遷移を表すピッチグラフを前記表示手段に表示させるピッチグラフ表示制御機能と、
    前記模範演奏波形データ及び前記実演奏波形データから、時間波形の振幅レベルを各々検出し、両波形データの各々の振幅レベルの遷移を表し、かつ前記ピッチグラフと時間軸を同じくする振幅エンベロープグラフを、前記表示手段における前記ピッチグラフの表示エリアと重複しない表示エリアに表示する振幅エンベロープグラフ表示制御機能と
    を実現させるプログラム。
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