JP2006517679A - オーディオ再生装置、方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

スポーツトレーニング目的のオーディオ再生装置（１００）は、選択されたテンポ（Ｔ）を例えば心拍計等のスポーツ測定装置からのデータ信号（ｄ１，ｄ２，ｄ３）に基づいて導出するテンポ導出ユニット（１０３）と、入力オーディオ信号に基づいて出力オーディオ信号を上記選択されたテンポ（Ｔ）から所定の許容偏差内のテンポで供給するように構成されたオーディオ調整ユニット（１０４）とを有している。これによれば、オーディオ調整ユニット（１０４）は上記入力オーディオ信号の入力テンポ（ＴＩ）を算出するように構成されたテンポ算出ユニット（１０６）有する。そして、オーディオ調整ユニット（１０４）は、上記出力オーディオ信号を上記入力テンポ（ＴＩ）に依存して供給するように構成されている。

Description

本発明は、スポーツトレーニングの間に使用するのに適したオーディオ再生装置であって、
− 入力オーディオ信号を入力する入力端子と、
− 出力オーディオ信号を出力する出力端子と、
− データ出力を供給することが可能なユーザ動作識別ユニットと、
− 該ユーザ動作識別ユニットからのデータ出力に依存して上記出力オーディオ信号を調整する調整ユニットと、
を有するようなオーディオ再生装置に関する。

本発明は、更に、選択されたテンポから所定の偏差内の出力テンポで出力オーディオ信号を供給する方法であって、
− 入力オーディオ信号を入力するステップと、
− 選択されたテンポをデータ信号に基づいて導出するステップと、
− 上記入力オーディオ信号に基づいて、出力オーディオ信号を上記選択されたテンポから所定の偏差内の出力テンポで供給するステップと、
を有するような方法にも関する。

本発明は、更に、プロセッサが上記方法を実行するのを可能にするコマンドを有するようなコンピュータプログラムにも関する。

このような装置の変形例が、米国特許出願公開第2001/0035087号から既知である。該装置は、身振り入力及び解釈モジュールであるようなユーザ動作識別ユニットの一実施例を含んでいる。該既知の装置において、身振り入力及び解釈モジュールは、典型的には、例えばユーザにより移動されるマウスの動き等の軌道を解析する。また、該既知の装置は、音楽データベースから、なされる身振りに対応した特定の情緒的特徴を持つ楽曲を選択するための、再生判断モジュールと呼ばれるオーディオ調整（conditioning）ユニットも含んでいる。例えば、マウスを上下にキビキビした方法で移動させると、ドラム音を含む楽曲が選択され得る。引用された該文献において言及されている、選択のために使用することが可能な情緒的特徴の１つは、楽曲の選択されたテンポである。

上記既知の装置の欠点は、該装置に柔軟性がない点にある。各楽曲は、当該楽曲の情緒的特徴を記述するタグで人により前もってタグ付けされねばならず、これが、該既知の装置で使用することが可能な楽曲の数を著しく制限してしまう。身振りが楽曲の構成を作成するために使用される場合、選択するための限られた組しか存在しないと、余り綺麗なサウンドにはならないであろう。更に、タグは典型的にはテンポを、“速く”、“非常に速く”、“遅く”又は“キビキビした”等の曖昧な形で特定する。前記既知の装置の更なる問題は、各楽曲が、タグに記されたような固定のテンポを有する点にある。この問題を解決するために、前記既知の文献は、上記既知の装置の楽器デジタルインターフェース（ＭＩＤＩ）コーダを含むような実施例を記載している。既知のテンポのＭＩＤＩ信号は新たなテンポに再符号化することができる。しかしながら、これは電子音楽にしか当てはまらないという事実が、再び柔軟性の限界となる。

本発明の第１の目的は、冒頭の段落で述べた種類の装置であって、実質的に選択されたテンポの出力オーディオ信号を供給するために入力として使用することが可能な、例えば音楽等の入力オーディオ信号のタイプに関して比較的柔軟性のある装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、冒頭の段落で述べた種類の方法であって、実質的に選択されたテンポの出力オーディオ信号を供給するために入力として使用することが可能な、例えば音楽等の入力オーディオ信号のタイプに関して比較的柔軟性のある方法を提供することにある。

上記第１の目的は、
− 前記ユーザ動作識別ユニットが、選択されたテンポであるような前記データ出力をデータ信号に基づいて導出するテンポ導出ユニットであり、
− 前記オーディオ調整（audio conditioning）ユニットが、前記入力オーディオ信号の入力テンポを算出するように構成されたテンポ算出ユニットを有し、
− 前記オーディオ調整ユニットが、前記出力オーディオ信号を前記選択されたテンポから所定の偏差内の出力テンポで供給するように構成され、該出力オーディオ信号が前記入力テンポに依存する、
ことにより実現される。

ユーザの身振りを解析する場合、マウスの上下運動の興奮度（excitedness）を、選択されるテンポの近似指示子の導出のために使用することができる。しかしながら、選択されるテンポは、例えばランニングシューズ上のペースメータからのデータ信号に基づいて一層正確に導出することができる。このようなテンポ測定装置は、例えばスポーツにおける新たなアプリケーションを可能にする。走者が音楽演奏のテンポに対応するペースで走る傾向があることは知られているので、走者に対して正しいテンポの音楽を供給する装置は、該走者のトレーニングを促進させることができる。一般的に、本発明による装置においては、選択されるテンポは、人が自身の要件に従ってスポーツを行っている又は行軍中の兵士のように同様の行動に関わっていることにより、選択される。

前記テンポ算出ユニットは、当該装置が例えばラジオからの実際の音楽若しくはＭＰ３復号されたオーディオ、電子音楽、又はもし必要なら音声等の入力オーディオ信号の殆どのタイプの入力テンポを決定するのを可能にするために、本発明による装置のキーとなる機能として含まれている。

本発明によるオーディオ再生装置の一実施例は、オーディオ源からの或るオーディオを前記入力オーディオ信号として選択することができる選択手段を有し、前記オーディオ調整ユニットは、選択されたテンポと入力テンポとの間の絶対差が所定偏差より小さいという条件が満たされた場合に、出力オーディオ信号を入力オーディオ信号に基づいて供給するように構成される。上記選択手段は、概ね選択されたテンポのオーディオ又は楽曲が見付かるまで、上記オーディオ源を検索すると共に該オーディオ源から入力オーディオ信号として異なるオーディオ又は楽曲を選択するように構成されている。当該実施例の簡単な変形例においては、前記調整ユニットは、前記条件が満たされると、入力オーディオ信号を出力端に出力オーディオ信号として送出するように構成されている。この場合、出力信号は入力信号となるから、出力テンポに対する前記絶対差条件は入力テンポに対する絶対差条件として決定することができる。上記オーディオ源の有利な例は、ＭＰ３符号化オーディオを含むメモリである。最近では、オーディオ再生装置に含まれることができる典型的なメモリは、数百の楽曲を記憶することができるので、どの様なトレーニング過程に対しても、これら楽曲から素晴らしいトレーニング用合成曲を構築することができる。当該選択手段の他の変形例は、正しい音楽を見付けるようにラジオチャンネルを検索するように構成される。

当該実施例の進んだ変形例においては、前記オーディオ調整ユニットは、前記入力オーディオ信号に基づいて、前記入力テンポより前記選択されたテンポに近い出力テンポを持つ出力オーディオ信号を導出するように構成されたオーディオ処理ユニットを更に有する。該オーディオ処理ユニットは、前記オーディオ源からの選択された入力オーディオ信号の正しくないテンポを微細に調和させる又は一般的に調整するオプションを提供するような、ソフトウェア又はハードウェアで実現されるテンポ調整を適用するように構成することができる。これは、実質的に選択されたテンポを持つような多くの音楽が上記オーディオ源において利用可能でない場合に興味深い。上記オーディオ処理ユニットは、選択された楽曲内でのテンポの変動を補償するようにも構成することができる。テンポを変更するための単純なアルゴリズムは、選択されたテンポにより決定される時点（time instances）で入力信号のサンプルを略零の出力信号に加算すると共に補間フィルタを適用することにより、出力オーディオ信号を構築する。このアルゴリズムの結果、入力及び出力オーディオ信号の音高（pitch）の差が生じ、これは、大きなテンポの調整の場合、歌う声の漫画的再生及びキーの外れた音楽となる。音高を保存するテンポ変更アルゴリズムは、別の実施例に関して後述するように、当該進んだ変形例の高品質変形例に適用することができる。

本発明によるオーディオ再生装置の他の実施例は、前記入力オーディオ信号に基づいて、前記出力オーディオ信号を入力テンポより選択されたテンポに近い出力テンポで、且つ、入力信号の入力音高に略等しい出力音高で構築するように構成されたオーディオ処理ユニットを有する。この様なオーディオ処理ユニットを組み込むことにより、選択手段を有する必要がなくなる。何故なら、各入力オーディオ信号を、概ね選択されたテンポの出力オーディオ信号を得るように処理することができるからである。勿論、入力オーディオ信号を例えばユーザによる等の異なる規準に基づいて選択するために、選択手段は存在しても良い。

上記他の実施例の特定の変形例においては、前記オーディオ調整ユニットは、入力オーディオ信号に基づいて、略零値の出力オーディオ信号から開始して、入力オーディオ信号における連続するサンプルの入力オーディオセグメントを出力オーディオ信号に、選択されたテンポと入力テンポとの間の比により決定される出力時点において加算することにより、上記入力テンポより上記選択されたテンポに近い出力テンポで出力オーディオ信号を構築するように構成されたオーディオ処理ユニットを有する。この場合、上記入力オーディオセグメントは所定のオーディオセグメント類似規準に基づいて選択され、斯かるセグメントにおけるサンプルは、出力オーディオ信号に加算される前に、所定の加重関数により重み付けられる。このアルゴリズムの背後にある思想は、音高はオーディオ信号の短い時間目盛の変化に対応するが、テンポは例えば１秒の四分の一のような長い時間目盛で現れるということである。短い時間目盛上では、オーディオ信号の連続するセグメントは比較的類似している。例えば、特定のオーディオ信号に対して、斯かるセグメントは秒間隔の各４００分の一においては類似し、人の耳が音高を決定するために利用する自然界の事実である。前記所定のオーディオセグメント類似規準により、入力オーディオ信号における類似するセグメントが抽出される。これらは、所要の時間位置において出力オーディオ信号に加算される。例えば、出力テンポが入力テンポの半分の速さであるなら、入力オーディオセグメントは出力オーディオ信号に、入力オーディオ信号におけるより２倍遠く離れて配置される。これらの間のギャップは、当該入力オーディオセグメントを出力オーディオ信号に再度コピーすることにより、又は当該局部的入力オーディオセグメントに類似した算出されたセグメントを加算することにより充填される。隣接するセグメントは類似しているから、これらの類似セグメントのより多い又は少ないものを出力オーディオ信号に加算することは、テンポ又は持続時間は別として、入力オーディオ信号と比較して出力オーディオ信号の知覚的特徴を殆ど変化させることはない。前記重み付けは出力オーディオ信号を一層滑らかにさせるために含まれるもので、知覚可能なアーチファクトの量の低減につながる。

前記オーディオ処理ユニットが、第１入力オーディオセグメントと第１出力オーディオセグメントとの間で該第１オーディオセグメントに基づいて第１テンポ変更による第１テンポ調整を適用する一方、第２入力オーディオセグメントと第２出力オーディオセグメントとの間で該第２入力オーディオセグメントに基づいて第２テンポ変更による第２テンポ調整を適用するように構成された局部的テンポ変化ユニットを有し、上記第１テンポ変更が第２テンポ変更とは異なるようにすると有利である。例えば、トランペット等で演奏される幾つかの音の期間を、それらの時間的環境における音の期間より一層遅くすることにより、低速化の付加的暗示をシミュレーションすることができ、これはリラックスさせる音楽を得るのに有利である。

当該オーディオ再生装置は、一連の連続する選択されたテンポの指定を可能にするよう構成された、練習方法指定（specification）ユニットを更に有することができる。これは、ユーザが全体の練習方法をテンポの組としてのみ指定するのを可能にするので、演奏される実際の音楽は依然としてユーザの望みに応じて変化させることができる。上記指定は、練習の間に実行することができるか、又は家庭においてＰＣ上で実行し当該装置にダウンロードすることもできる。ユーザ以外の他の人が、上記指定に貢献することもできる。

前記第２の目的は、当該方法が、入力オーディオ信号の入力テンポが算出され、出力信号が該入力テンポに依存して供給されることを特徴とすることにより実現される。

本発明によるオーディオ再生装置の、これら及び他の態様は、以下に述べる構成及び実施例並びに限定するものではない図としてのみの添付図面から明らかになると共に、これらを参照して解説される。

尚、これらの図において、破線で描かれた要素は、所望の実施例に依存するオプション的なものである。

図１は、入力オーディオ信号ｉを入力する入力端１０１と、典型的には該入力オーディオ信号から導出される出力オーディオ信号ｏを出力する出力端１０２とを備えるオーディオ再生装置１００を示している。該オーディオ再生装置は、スポーツトレーニング又は同様の活動を意図するもので、選択されたテンポＴをデータ信号ｄ１、ｄ２、ｄ３に基づいて導出するテンポ導出ユニット１０３を有している。該オーディオ再生装置１００は、例えば携帯可能で、装着可能なスポーツ測定装置に接続可能とすることができるか、又はフィットネス装置に取り付けることができる。例えば、走者はペース計１３４を格納したスポーツ靴を装着することができ、該ペース計は例えば加速センサ又は変形センサに基づいて当該走者のペースを、即ち毎秒どれだけ多くのステップが掛かるかを測定する。例えば加速時間線（timeline）に基づいて、上記加速センサはペースを表す数を第１データ信号ｄ１としてテンポ導出ユニット１０３に伝送することができる。他の例として、テンポ導出ユニット１０３は、上記加速時間線を有する入力第１データ信号ｄ１に基づいて、ペースの計算を実行するように構成することもできる。テンポ導出ユニット１０３は、選択方法に従って、選択されたテンポＴを測定された走者のペースに基づいて算出するように構成することができる。例えば、選択されたテンポは当該ペースに等しく、又は当該ペースの所定範囲内に設定することができる。かくして、走者は該走者のペースに略等しい出力テンポの音楽を聴くことができ、これは該走者の走りを容易にさせる。上記ペースは、例えば複数の時点で測定することができ、平均ペースを基本線（baseline）として決定することができる。当該走者が次いで、短い時間の間、上り坂を走る場合、上記選択されたテンポ、従って出力テンポは調整されず、かくして当該音楽は該走者を同じペースで走り続けるよう促す。

他のテンポ選択方法においては、所望のトレーニングレベルを設定することができる。例えばフィットネス室における歩行マシン上の心拍計（heart rate meter）１３２は、テンポ導出ユニット１０３に対して、訓練ユーザの心拍率を送信することができる。所望の心拍率が該歩行マシンに設定される。ユーザの実際の心拍率が、増加された訓練負荷条件に対する該ユーザの心拍率の適応化を考慮するための所定の期間の間にわたって上記所望の心拍率より低い限り、速い音楽が再生される。この場合、ユーザは該音楽の出力テンポに従って自身の歩みを速めることができる。上記所望の心拍率は、ユーザの実際の心拍率と共に第２データ信号ｄ２として一時に入力することができるか、又はこれらはテンポ導出ユニット１０３への２つの異なるデータ信号とすることもできる。ユーザは、選択されたテンポＴをユーザ入力部１３０により第３データ信号ｄ３として指定することもできる。例えばオキシメータ、呼吸分析器、又は例えば回転カーペットの速度をデータ信号として送出するトレーニング装置のオンボードコンピュータ等の、スポーツ活動を特徴付ける他の測定装置を使用することもできる。

訓練方法指定ユニット１８０も存在し、該ユニットはユーザが自身の希望に従い一連の連続する選択されたテンポＴを指定して、連続した期間にわたり訓練計画を作成するのを可能にするように構成されている。例えば、ユーザは緩やかなウォームアップ音楽で訓練を開始したいと欲し、次いで１０分の速いテンポの活発な訓練を必要とする音楽で継続したいと思い、そして、クールダウン及び緊張緩和の目的で緩やかな音楽で終了する。該訓練方法指定ユニット１８０に同期手段１８２が接続される場合（例えばマスタサーバ又は他の同様のオーディオ再生装置に対する有線又は無線接続）、第１のユーザが上記選択されたテンポを第２のユーザのために選択するようなグループトレーニング又はトレーニングゲームが可能となる。例えば、当該選択手段は、個人トレーナが日々のトレーニングプロファイルを記憶しているインターネットサーバへの接続を有することができる。

選択されたテンポＴが与えられたとして、オーディオ調整ユニット１０４は入力オーディオ信号ｉに基づいて出力オーディオ信号ｏを、上記の選択されたテンポＴから所定の偏差ｄ内の出力テンポＴＯで供給するように構成されている。入力オーディオ信号ｉは複数オーディオのオーディオ源から発生し、該オーディオ源は例えばラジオ受信機とすることができるが、有利には、圧縮されたオーディオファイルを格納するメモリ等の当該オーディオ再生装置における楽曲のデータベース、又はＣＤ読取器とすることができる。テンポ算出ユニット１０６は、入力オーディオ信号ｉの入力テンポＴＩを算出するように構成されている。選択されたテンポＴと入力テンポＴＩとの間の絶対差分が所定偏差ｄより小さいという条件が満たされる場合、オーディオ調整ユニット１０４は入力信号ｉを出力信号ｏとして出力端１０２に送出するように構成することができる。単純な実現例では、テンポ算出ユニット１０６は第１制御接続部１５４を介してスイッチ１５２に制御信号を送出するように構成される。上記入力オーディオ信号が概ね所望の選択されたテンポのものである場合、スイッチ１５２は閉成され、それ以外では開成される。出力端子１０２は、スピーカ又は有利にはヘッドフォン等のサウンド生成手段１２２に接続することができる。

選択されたテンポＴと入力テンポＴＩとの間の絶対差分が所定偏差ｄよりも大きい場合は、当該入力オーディオ信号は上記の選択されたテンポＴで表される当該ユーザの好みには一致せず、当該オーディオ調整ユニット１０４により何らかのアクションがとられねばならない。さもなければ、前記単純な実現例では、ユーザは前記条件が満たされない限りスイッチ１５２が開成されているので何の出力オーディオも聞くことができない。該スイッチは強制的に閉成することができるが、その場合は、誤った出力テンポの音楽が出力される。オーディオ再生装置１００の一実施例は、オーディオ源１２０から個々のオーディオを選択するように構成された選択手段１５０を有する。該選択手段１５０は、例えば、入力テンポＴＩが正しくない場合に
“次の歌”コマンド又は歌のインデックスを伝送する、オーディオ源１２０に対するデータ接続部又はバスとして実現することができる。当該選択処理は、実質的に前記選択されたテンポのオーディオが見付かるまで継続する。オーディオの入力テンポＴＩを実行しながら算出する代わりに、メモリ１６０（図２参照）を含めることができ、該メモリは前記オーディオデータベースからの各オーディオのインデックス及び対応する入力テンポＴＩのテーブルを格納し、該テーブルは典型的には各オーディオが入力信号としてロードされる毎に拡大され得、該オーディオのテンポがテンポ算出ユニット１０６により算出される。このようなテーブルの利点は、その都度連続して全てのオーディオを調べて分析しなければならない代わりに、実質的に正しい入力テンポＴＩのオーディオを即座に選択することができる点にある。オーディオ源１２０は、同じ歌又はオーディオの異なるテンポを持つような一群のバージョンを有することができる。これは、実質的に所望のテンポの入力オーディオのみを選択するように構成され、選択されたオーディオのテンポを変更するようには構成されていないような、当該オーディオ再生装置１００の変形例にとり興味深いものである。この場合、或る歌は例えばＰＣ上で異なるテンポを持つ１０個のバージョンを得るように処理され、これらバージョンを例えば携帯可能な固体ＭＰ３プレーヤ又はＣＤプレーヤのオーディオ源１２０にダウンロードすることができる。

前記選択手段が正しい歌を検索しており、条件が満たされない場合、検出手段１９４によりスイッチ１５２の状態を検出する代替（fallback）オーディオ設定ユニット１９０は、例えばデフォルトのオーディオ又は前のオーディオを一時的に供給することにより出力オーディオ信号ｏを供給することができる。代替オーディオ設定ユニット１９０は、ドラムビートを含む一連のオーディオセグメント又は一連の電子ブザー音等の人工的出力オーディオ信号ｏを一時的に生成するように構成された人工的オーディオ発生器１９２を有することができる。

他の実施例は付加的に又は代替的にオーディオ処理ユニット１０８を有することができ、該オーディオ処理ユニットは、概ね前記選択されたテンポＴである（即ち、選択されたテンポＴの前記偏差ｄ内の）出力テンポＴＯを持つ出力オーディオ信号ｏを入力信号ｉに基づいて構築するように構成される。当該オーディオ再生装置の全ての機能的構成要素と同様に、上記ユニットはハードウェア回路として、又はプロセッサ上でソフトウェアとして動作する方法として実現することができる。入力オーディオ信号ｉと類似しているが変更されたテンポの出力オーディオ信号ｏを導出するための第１の可能な方法は、当該入力信号をサンプリングし、斯かるサンプルを異なるサンプル間距離で出力信号中に配置し、補間及び／又はフィルタ処理する。変形例においては、当該入力オーディオ信号における複数の連続するサンプルが、例えばモデル予測により、出力オーディオサンプルを決定するために使用される。これらのアルゴリズムは、一般的に、音高の知覚可能な変化を生じる。従って、図５を参照して説明されるもののような音高保存テンポ変更アルゴリズムを、オーディオ処理ユニット１０８により使用することもできる。テンポ調整を実現するために、オーディオ処理ユニット１０８は典型的には入力テンポＴＩ及び選択されたテンポＴ、又はこれらテンポの比を必要とし得、これらはテンポ接続部１４０を介して信号、符号化された数又は従来から既知の如何なる等価情報としても伝送することができる。入力オーディオ信号と出力オーディオ信号との間のテンポ調整は、特定のテンポの入力オーディオ信号の選択無しで（従って、例えば固定の入力オーディオ信号を用いて）行うことができ、又は例えば入力テンポＴＩの出力オーディオ信号ｏのための選択されたテンポＴからの小さな偏差を補正するために入力オーディオ信号の選択との組合せで行うことができる。選択のための前記所定の偏差ｄの値は、テンポ調整のためのものより大きくてよいことに注意されたい。前者の場合、上記値はオーディオデータベースから選択することが可能な歌の数を制限するが、後者の場合は、上記値はテンポ調整の精度に対する許容誤差となる。

図２はオーディオ調整ユニット１０４の一実施例を概念的に示し、該実施例において点線の構成要素は異なる構成では存在しても又はしなくてもよい。入力テンポ算出部２００が明示的に記載されており、該入力テンポ算出部は入力テンポＴＩを得るために例えば図４により説明されるアルゴリズムを適用するように構成される。テンポ比較器２０２は、算出された入力テンポＴＩを選択されたテンポＴと比較すると共に、これらの絶対差分が所定の偏差ｄの範囲外である場合に、又は他のテンポ発見法により、“次のオーディオ”信号を選択手段１５０を介して伝送するように構成されている。この実施例の図示の例では、テンポ比較器２０２により第１制御接続部１５４の制御信号も選択手段１５０を介して伝送されるようになっているが、これは別の接続部を用いて実施化することもできることに注意されたい。テンポ比較器２０２は、該テンポ比較器２０２の判定方法の評価の結果として前記オーディオ処理ユニットによるテンポ調整が必要である場合に、入力テンポＴＩ及び選択されたテンポＴをテンポ接続部１４０を介して伝送するようにもなっている。

オーディオ処理ユニット１０８は、出力オーディオ信号の選択された局部的時間セグメントに対して他のテンポ調整を適用するように構成された局部的テンポ変化ユニット２１０も有することができる。言い換えると、局部的テンポ変化ユニット２１０は、第１入力オーディオセグメントと第１出力オーディオセグメントとの間で当該第１入力オーディオセグメントに基づいて第１テンポ変更による第１テンポ調整を適用すると共に、第２入力オーディオセグメントと第２出力オーディオセグメントとの間で当該第２入力オーディオセグメントに基づいて第２テンポ変更による第２テンポ調整を適用し、上記第１テンポ変更が第２テンポ変更とは相違するように構成される。当該調整は、全体のテンポ調整の後に出力オーディオ信号の或る部分を再処理することにより行うこともできる。特に特定のタイプの音楽に関しては、当該歌の残部のテンポに対して例えば金管楽器で演奏される短音を伸張することは、当該音楽に一層緩やかな印象を与えることができる。これは、トレーニングの後のくつろぎの間において関心があり得る。局部的テンポ変化ユニット２１０は、特定の楽器が存在するか、及び何の時間セグメントにおいてであるかを検出するための自動的分析を実行することができる。また、該ユニットは特定の楽器により特定の時間において演奏される音が存在することを示すタグをチェックするように構成することもできる。

図３は、楽曲の韻律（meter）を特徴付けるために使用される命名体系（nomenclature）を示す。韻律は、特定の楽曲を記述する特定の事象（イベント）の時点（time instances）の階層構造である。イベントとは、例えば或る音を演奏する又は或る音を強調することである。最下レベル３０６はテータム（tatum）と呼ばれ、短音の演奏に一致する。音の検出が典型的なテンポ算出の開始点である。第２のレベル３０４は、拍子（beat）又はタクトゥス（tactus）のレベルである。分当たりの拍の数はテンポの尺度となる。それは、強調音を印すことにより識別される。強調は音に対して、該音をより大きな音で演奏することにより、又は例えば音高の変化、時間的ずれ等の多数の他の変化により付与することができる。図示した最上レベル３０２は、小節（measure）又は縦線（bar）である。

図４ａはテンポ算出部２００の一実施例４００を概念的に示している。正確なテンポ算出のためには、オーディオ信号をフィルタ４０２、４０４及び４０６により複数の周波数帯域に分割することが有効であることが分かった。これらのフィルタ４０２、４０４及び４０６は、当該計算が音高（pitch）の時間軸ではなくテンポの時間軸で行われるのを保証するようにも設計されている。フィルタ処理された信号は整流器４１０、４１２及び４１４により整流され、空間差分信号が微分器４２０、４２２及び４２４により算出される。増加する傾斜の差分のみが保持されるように、更なる整流器４３０、４３２及び４３４が存在する。整流器差分パルスの周期性を評価するために、相関器４４０、４４２及び４４４が存在する。分析ロジック４５０は、これらの周期性を結合し（最もありそうなテータム予測となる）、該テータムパターン内の強調パターンを探索する（最終的に、テンポとなる）。周期性を分析するために発信器を使用する特定の変形例が、Journal of the acoustic Society of America 103, no. 1, 1998における588〜601頁のEric D. Scheirerによる“音響音楽信号のテンポ及び拍子の分析”に記載されている。

図４ｂは、第３処理枝路４８４において当該オーディオ信号がどの様であるかを、即ち第３フィルタ４０６の後のフィルタ処理された信号４６０及び第６整流器４３４の後の整流された差分信号４７０を概略図示している。

図５は、入力テンポＴＩが選択されたテンポＴの２倍であるような場合における特定の音高保存テンポ変更アルゴリズムの信号処理を示している。基本的な思想は、オーディオは繰り返しパターンからなるので、類似のパターンが間に挿入されれば、当該オーディオの特には音高のような他の知覚的特徴の著しい変化無しで、より長い期間のオーディオが得られるというものである。同様に、より短い持続期間のオーディオ信号が必要とされる場合は、多数の類似のパターンの幾つかを削除することができる。

多数の異なる類似評価により検証することができるように、第１入力セグメント５３０及び第２信号セグメント５３２は類似している。出力オーディオ信号ｏは、先ず全ての所要のサンプルを零に等しいように設定することによりデジタル的に構築することができる。第１入力時点５１０（time instance）における第１入力セグメント５３０のサンプルは、第１出力時点５２０にコピーされて第１出力オーディオセグメント５４０を得る。第２入力セグメントは僅かに大きく描かれており、当該入力オーディオ信号の包絡線（エンベロープ）の振幅が緩やかに上昇していることを示している。テンポを半分にするために、出力オーディオ信号の振幅変化は２倍遅くなくてはならないので、第２入力セグメント５３２は第３出力時点５２４にコピーされて第３出力オーディオセグメント５４４を得る。第２出力時点５２２に対しては、入力データは存在しない。しかしながら、ここにあるべき出力オーディオセグメントは、第１及び第２出力オーディオセグメント５４０及び５４４に類似しなければならない。従って、第２出力オーディオセグメント５４２は、例えば第１及び第２入力オーディオセグメント５３０及び５３２からのサンプルの加重合成に基づいて、例えば、

なる式（１）に基づいて構築される。式（１）において、出力オーディオ信号ｙ(k)は、全ての離散時間ｋにおいて、入力オーディオ信号ｘから切り取られたオーディオセグメントのｉにより示され且つ時間距離Ｄだけ離れて配置された離散数の合成時点におけるオーバーラップにより合成される。更に、式（１）においては、切り取られた及び合成された両オーディオセグメントは、同一の加重関数ｗにより重みが付けられると仮定されている。τ^-1(iD)は、入力オーディオ信号からのオーディオセグメントの切り取りが行われるべき合成時点ｉＤに対応する分析時点である。しかしながら、切り取られたオーディオセグメントを既に合成された出力オーディオ信号の一部に加算する場合、該入力オーディオ信号からの切り取られたオーディオセグメントが、既に合成された出力オーディオ信号の当該部分に後続すると予測されるオーディオセグメントに密に類似するよう注意を払わねばならない。従って、小さなオフセットΔ_ｉが導入され、該オフセットはτ^-1(iD)とは僅かに異なる離散時間におけるオーディオセグメントの切り取りを可能にする。

図６ａは、ユーザにより指定され、もし必要なら例えばユーザの名前及びデータ等の追加データと一緒に訓練方法指定ユニット１８０におけるメモリに記憶することが可能な時間的訓練指定（specification）６００の一例を示している。この場合、訓練方法指定ユニット１８０はオーディオ調整ユニット１０４に対してテンポを対応する時点で送出するように構成される。時間的訓練指定６００は、ウォーミングアップ用の第１期間６０２のような指定された期間及び第１の選択されたテンポ６３０のような対応する所望の選択されたテンポの連続する組を有する。当該オーディオ再生装置１００が、固定の時間的訓練指定を使用するというよりは短時間尺度でユーザの行動に適応化するようなモードにある場合、ユーザは、特定の期間の間において該オーディオ再生装置１００が当該時間的訓練指定６００における現在の選択されたテンポを更新すること無しに、或る時点において所望の選択されたテンポから逸脱したいと欲し得る。これは、ユーザが短時間上り坂を走行している場合に便利である。これを達成するために、訓練方法指定ユニット１８０は当該指定に許容誤差６２０のような許容誤差を許容にするように構成される。斯かる許容誤差は、関連する期間における所望の選択されたテンポからの下側及び上側のズレとして、及び／又は現在の選択されたテンポＴの例えば当該走者のペースに対応する偏差が、当該時間的訓練指定６００における現在の期間に対する所望の選択されたテンポから任意の量だけずれてもよいような期間として決定することができる。これは、例えばユーザが赤信号で走行を中断しなければならないような場合に便利である。

図６ｂは他の訓練指定６５０を示し、該訓練指定は当該オーディオ再生装置が表示器、メモリ内の近所の地図及び全地球測位システム（ＧＰＳ）ユニットのような位置特定手段を含んでいる場合に有利であり得る。この場合、ユーザは例えば区間を第１の空間的区間６７０は第１通り６６０の表示上に、第２の空間的区間６７２は第２通り６６２の表示上に、のように描き、対応するテンポを指定することができる。ユーザが第１通りを走行している限り、選択されたテンポは第１値に等しい、等々となる。

コンピュータプログラムとは、汎用又は専用に限らずプロセッサが、コマンドを該プロセッサに投入する一連のローディングステップの後に、本発明において開示された特徴的機能の何れかを実行するのを可能にするコマンドの集合の如何なる物理的実現でもあると理解されるべきである。特に、斯かるコンピュータプログラムは、例えばディスク若しくはテープのような担体上のデータ、メモリ内に存在するデータ、有線若しくは無線のネットワーク接続を介して移動するデータ、又は紙上のプログラムコード等として実現することができる。

上述した実施例は、本発明を限定するというよりも解説するものであり、当業者であれば請求項の範囲から逸脱すること無しに代替例を設計することができることに注意すべきである。また、請求項において組み合わされた本発明の構成要素の組合せは別として、当業者により理解される本発明の範囲内での上記構成要素の他の組合せも本発明によりカバーされるものである。また、構成要素の如何なる組合せも、単一の専用の構成要素において実現することができる。また、請求項における括弧内の如何なる符号も、当該請求項を限定しようというものではない。また、“有する”なる用語は、請求項に記載されていない要素又は態様の存在を排除するものではない。また、単数形の構成要素は、複数の斯かる構成要素の存在を排除するものではない。

また、本発明は、ハードウェアにより、又はコンピュータ上で動作し、データ担体上に事前に記憶され若しくは信号伝送系を介して伝送されたソフトウェアにより実施化することができる。

図１は、本発明によるオーディオ再生装置を概念的に示す。 図２は、オーディオ調整ユニットの一実施例を概念的に示す。 図３は、楽曲の韻律を特徴付けるために使用される命名体系を示す。 図４ａは、テンポ算出ユニットの例示的実施例を概念的に示す。 図４ｂも、テンポ算出ユニットの例示的実施例を概念的に示す。 図５は、特定の音高保存テンポ変更アルゴリズムの信号処理を概念的に示す。 図６ａは、練習指定の例を示す。 図６ｂも、練習指定の例を示す。

Claims (9)

1. スポーツトレーニングの間において使用するのに適したオーディオ再生装置であって、
   − 入力オーディオ信号を入力するための入力端子と、
   − 出力オーディオ信号を出力するための出力端子と、
   − データ出力を供給することが可能なユーザ動作識別ユニットと、
   − 前記出力オーディオ信号を前記ユーザ動作識別ユニットからの前記データ出力に依存して調整するオーディオ調整ユニットと、
   を有するようなオーディオ再生装置において、
   − 前記ユーザ動作識別ユニットは、選択されたテンポであるような前記データ出力を、データ信号に基づいて導出するテンポ導出ユニットであり、
   − 前記オーディオ調整ユニットは、前記入力オーディオ信号の入力テンポを算出するように構成されたテンポ算出ユニットを有し、
   − 前記オーディオ調整ユニットは、前記出力オーディオ信号を前記選択されたテンポから所定偏差内の出力テンポで供給し、前記出力オーディオ信号が前記入力テンポに依存するように構成されている、
   ことを特徴とするオーディオ再生装置。
2. 請求項１に記載のオーディオ再生装置において、オーディオ源からオーディオを前記入力オーディオ信号として選択することが可能な選択手段を有し、前記オーディオ調整ユニットは、前記選択されたテンポと前記入力テンポとの間の絶対差分が前記所定偏差より小さいという条件が満たされた場合に、前記出力オーディオ信号を前記入力オーディオ信号に基づいて供給するように構成されていることを特徴とするオーディオ再生装置。
3. 請求項２に記載のオーディオ再生装置において、前記オーディオ調整ユニットは、前記入力オーディオ信号に基づいて、前記入力テンポより前記選択されたテンポに近い出力テンポを持つような前記出力オーディオ信号を導出するように構成されたオーディオ処理ユニットを更に有することを特徴とするオーディオ再生装置。
4. 請求項１に記載のオーディオ再生装置において、前記オーディオ調整ユニットは、前記入力オーディオ信号に基づいて、前記入力テンポより前記選択されたテンポに近い出力テンポを持ち且つ前記入力オーディオ信号の入力音高に略等しい出力音高を持つような前記出力オーディオ信号を構築するように構成されたオーディオ処理ユニットを有することを特徴とするオーディオ再生装置。
5. 請求項４に記載のオーディオ再生装置において、前記オーディオ処理ユニットは前記出力オーディオ信号を、
   − 略零値の出力オーディオ信号から開始し、前記入力オーディオ信号の連続するサンプルの入力オーディオセグメントを前記出力オーディオ信号に前記選択されたテンポと前記入力テンポとの間の比により決定される出力時点において加算し、
   − 前記入力オーディオセグメントが、所定のオーディオセグメント類似規準に基づいて選択されるようにし、
   − 前記セグメントにおけるサンプルが、前記出力オーディオ信号に加算される前に所定の加重関数により重み付けられるようにする、
   ことにより構築するように構成されることを特徴とするオーディオ再生装置。
6. 請求項３又は請求項４に記載のオーディオ再生装置において、前記オーディオ処理ユニットは、第１入力オーディオセグメントと第１出力オーディオセグメントとの間に前記第１入力オーディオセグメントに基づいて第１テンポ変更による第１テンポ調整を適用する一方、第２入力オーディオセグメントと第２出力オーディオセグメントとの間に前記第２入力オーディオセグメントに基づいて第２テンポ変更による第２テンポ調整を適用し、前記第１テンポ変更が前記第２テンポ変更とは相違するようにするよう構成された局部的テンポ変化ユニットを有することを特徴とするオーディオ再生装置。
7. 請求項１に記載のオーディオ再生装置において、一連の連続する選択されたテンポの指定を可能にするように構成された訓練方法指定ユニットを有することを特徴とするオーディオ再生装置。
8. 出力オーディオ信号を、選択されたテンポから所定の偏差内の出力テンポで供給する方法であって、
   − 入力オーディオ信号を入力するステップと、
   − 選択されたテンポをデータ信号に基づいて導出するステップと、
   − 前記入力オーディオ信号に基づいて出力オーディオ信号を、前記選択されたテンポから所定の偏差内の出力テンポで供給するステップと、
   を有するような方法において、
   前記入力オーディオ信号の入力テンポが算出され、前記出力オーディオ信号が前記入力テンポに依存して供給されることを特徴とする方法。
9. プロセッサが請求項８に記載の方法を実行するのを可能にするようなコマンドを有することを特徴とするコンピュータプログラム。

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