JP2007047565A - Musical scale reader and sound generating device - Google Patents

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JP2007047565A JP2005233188A JP2005233188A JP2007047565A JP 2007047565 A JP2007047565 A JP 2007047565A JP 2005233188 A JP2005233188 A JP 2005233188A JP 2005233188 A JP2005233188 A JP 2005233188A JP 2007047565 A JP2007047565 A JP 2007047565A
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Katsunori Shinohara
克徳 篠原
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Nitto Optical Co Ltd
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Nitto Optical Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a musical score reading method in which a user can enjoy musical composition and a musical performance very inexpensively and easily by generating pseudo notes by himself or herself and reading them by an LED scanner. <P>SOLUTION: In a musical scale reader equipped with a plurality of light emitting diodes, a light emitting means of making the plurality of light emitting diodes emit light, and a photodetecting means of measuring quantities of photodetection of the plurality of light emitting diodes, the light emitting means irradiates a musical scale pattern image displaying a musical scale and the photodetecting means optically reads the musical scale pattern image out of the reflected light of a light emitted by the light emitting means and converts the musical scale pattern image into an electric signal. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、LEDを用いた音階読み取り装置及び前記音階読み取り装置から出力される音信号を音響信号に変換して放射する音響発生装置に関する。   The present invention relates to a scale reading device using LEDs and a sound generation device that converts a sound signal output from the scale reading device into an acoustic signal and radiates the sound signal.

近年、楽曲を演奏する電子楽器等の開発が著しく、自動演奏可能な楽器が一般的となっている。自動演奏を行うための楽譜読み取り方法としては、例えば、記録再生機能を有する楽器を人が演奏し、その演奏をデジタル信号に変換して、磁気ディスク、磁気テープ、光ディスク等のメディアに記録し、このメディアにより自動演奏を行う方法がある。その他には、譜面に記載された楽譜が表す音楽情報を、人が解析し、その解析結果を入力することによりデジタル信号に変換して磁気ディスク、磁気テープ、光ディスクなどのメディアに記録し、このメディアにより自動演奏を行う方法も知られている。   In recent years, electronic musical instruments and the like for playing music have been remarkably developed, and musical instruments that can be automatically played are common. As a score reading method for performing an automatic performance, for example, a person plays a musical instrument having a recording / playback function, converts the performance into a digital signal, and records it on a medium such as a magnetic disk, a magnetic tape, an optical disk, There is a method of performing an automatic performance with this media. In addition, the music information represented by the score written on the musical score is analyzed by a person, and the analysis result is input to be converted into a digital signal and recorded on a medium such as a magnetic disk, magnetic tape, or optical disk. There is also known a method of performing an automatic performance using media.

また、最近では、楽譜イメージ画像を予め作成し、そのイメージ画像を表示した譜面上にスキャナの光源を照射する。そして、照射された光を譜面上で反射させ、譜面上をスキャナを移動させながらその反射光を受光し検出することで、譜面上の画像を読み取る。そして、画像として読み取った楽譜が表す楽音情報を解析し、楽音を発生する読み取り方法が開示されている(特許文献1、参照。)。
特開平5−011752号公報
Recently, a musical score image is created in advance, and the light source of the scanner is irradiated onto the musical score on which the image is displayed. The irradiated light is reflected on the musical score, and the reflected light is received and detected while moving the scanner on the musical score, thereby reading the image on the musical score. A reading method for analyzing musical tone information represented by a score read as an image and generating a musical tone is disclosed (see Patent Document 1).
JP-A-5-011752

しかしながら、従来の楽譜読み取り方法では、CCD素子を使用したスキャナにより読み取り、画像認識処理をし、PC(Personal Computer)などに取り込み電子楽譜に変換するため、装置が大掛かりなものになるだけでなく、装置が高価であるという問題があった。   However, in the conventional score reading method, reading is performed by a scanner using a CCD element, image recognition processing is performed, and the result is taken into a PC (Personal Computer) and converted into an electronic score. There was a problem that the device was expensive.

本発明の課題は、擬似音符を自分で作成し、それを複数のLEDで構成された、例えば、LEDスキャナで読み取ることにより、非常に安価に且つ手軽に作曲及び演奏を楽しむことが可能な楽譜読み取り方法による音階読み取り装置を実現し、更に、その音階読み取り装置から出力される音信号を音響信号に変換して放射する音響発生装置を実現することである。   An object of the present invention is to create a musical note by yourself and read it with a plurality of LEDs, for example, an LED scanner, so that it is possible to enjoy composition and performance very inexpensively and easily. It is to realize a scale reading device by a reading method, and further to realize a sound generating device that converts a sound signal output from the scale reading device into an acoustic signal and emits it.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、複数個の発光ダイオードと、前記複数個の発光ダイオードを発光させる発光手段と、前記複数個の発光ダイオードの受光光量を測定する受光手段とを備える音階読み取り装置において、前記発光手段は、音階を表示する音階パターン画像に照射し、前記受光手段は、前記発光手段から照射された光の反射光から前記音階パターン画像を光学的に読み取って電気信号に変換することを特徴としている。   In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a plurality of light emitting diodes, a light emitting means for emitting light from the plurality of light emitting diodes, and a light receiving device for measuring the amount of light received by the plurality of light emitting diodes. In the scale reading device, the light emitting means irradiates a scale pattern image displaying a scale, and the light receiving means optically converts the scale pattern image from the reflected light of the light emitted from the light emitting means. It is characterized by being read and converted into an electrical signal.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の音階読み取り装置において、前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、読み取った前記音階パターン画像に対応する周波数の音信号を生成する信号処理手段を更に備えることを特徴としている。   The invention according to claim 2 is a signal for generating a sound signal having a frequency corresponding to the read scale pattern image based on the electrical signal output from the light receiving means in the scale reading device according to claim 1. It further comprises a processing means.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の音階読み取り装置において、前記音階パターン画像は、所定間隔をおいて一方向に配列された一又は複数の音階ドット画像で構成されていることを特徴としている。   The invention according to claim 3 is the scale reading device according to claim 1 or 2, wherein the scale pattern image is composed of one or a plurality of scale dot images arranged in one direction at a predetermined interval. It is characterized by being.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の音階読み取り装置において、前記音階ドット画像は、濃色と淡色で構成され、前記音階ドット画像の濃淡を判定する判定手段を更に備えることを特徴としている。   According to a fourth aspect of the present invention, in the scale reading device according to the third aspect, the scale dot image is composed of a dark color and a light color, and further comprises a determination means for determining the light and shade of the scale dot image. It is a feature.

請求項5に記載の発明は、請求項3又は4に記載の音階読み取り装置において、前記発光手段及び前記受光手段は、前記音階ドット画像の配列方向と同じ方向に所定間隔を置いて配置されることを特徴としている。   The invention according to claim 5 is the scale reading device according to claim 3 or 4, wherein the light emitting means and the light receiving means are arranged at a predetermined interval in the same direction as the arrangement direction of the scale dot images. It is characterized by that.

請求項6に記載の発明は、請求項2に記載の音階読み取り装置において、前記信号処理手段は、前記各音階ドット画像に対応する前記電気信号をデジタルビット信号に変換するA/D変換器と、変換されたデジタルビット信号に基づいて音階コードを生成する音階コード生成手段と、前記音階コード毎に対応付けられた周波数テーブルを参照して入力音階コードに対応する音信号を生成する音信号生成手段とを備えたことを特徴としている。   According to a sixth aspect of the present invention, in the scale reading device according to the second aspect, the signal processing means includes an A / D converter that converts the electrical signal corresponding to each scale dot image into a digital bit signal; A scale code generation means for generating a scale code based on the converted digital bit signal, and a sound signal generation for generating a sound signal corresponding to the input scale code with reference to a frequency table associated with each scale code And a means.

請求項7に記載の発明は、請求項1から6の何れか一項に記載の音階読み取り装置と、音階読み取り装置から出力される音信号を音響信号に変換して放射する音響交換手段とを備えたことを特徴としている。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the scale reading device according to any one of the first to sixth aspects, and an acoustic exchange unit that converts the sound signal output from the scale reading device into an acoustic signal and radiates the sound signal. It is characterized by having prepared.

本発明によれば、擬似音符の作成は容易であり、また、ユーザが好きな楽曲の擬似音符を作成できるため、手軽に作曲及び演奏を楽しむことが可能となる。また、複数のLEDで構成されたLEDスキャナを備える読み取り装置は、非常に安価であるため、コストが大幅に削減できる。   According to the present invention, it is easy to create a pseudo note, and a pseudo note of a song that the user likes can be created, so that composition and performance can be easily enjoyed. In addition, since a reading device including an LED scanner composed of a plurality of LEDs is very inexpensive, the cost can be greatly reduced.

以下、図を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1に、本発明の実施形態に係る音階読み取り装置1の主要部構成を示す。図に示すように、音階読み取り装置1は、信号処理手段としての処理回路2と発光手段及び受光手段により構成される信号増幅回路3を有し、5つのLED1〜5を備える。また、処理回路2は、A/D変換部4、判定処理部13、ビット処理部5、データ保存部6、音信号変換処理部7、音信号出力部8、LED発光制御出力部9等により構成される。音信号変換処理部7、音信号出力部8は音響発生装置としての動作を行う。   First, FIG. 1 shows a main configuration of a scale reading device 1 according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the scale reading device 1 has a processing circuit 2 as signal processing means, a signal amplification circuit 3 composed of light emitting means and light receiving means, and includes five LEDs 1 to 5. The processing circuit 2 includes an A / D conversion unit 4, a determination processing unit 13, a bit processing unit 5, a data storage unit 6, a sound signal conversion processing unit 7, a sound signal output unit 8, an LED light emission control output unit 9, and the like. Composed. The sound signal conversion processing unit 7 and the sound signal output unit 8 operate as a sound generator.

本実施形態において、5個のLED1〜5のうちLED1、LED3、LED5は発光用LED(発光手段)であり、LED2及びLED4は、受光用LED(受光手段)として使用する。発光用LED1、LED3、LED5は、LED発光制御出力部9により制御される。一方、LED2及び/又はLED4は、LED発光制御出力部9により点灯されたLED1、LED3、LED5が音階パターン画像11に発した光による反射光を受光する。なお、LED1〜5は、PN接合を有する発光ダイオードである。   In the present embodiment, among the five LEDs 1 to 5, LED1, LED3, and LED5 are light emitting LEDs (light emitting means), and LED2 and LED4 are used as light receiving LEDs (light receiving means). The LED 1, LED 3, and LED 5 for light emission are controlled by the LED light emission control output unit 9. On the other hand, the LED 2 and / or the LED 4 receive reflected light by light emitted from the LED 1, LED 3, and LED 5 lit by the LED light emission control output unit 9 to the scale pattern image 11. LEDs 1 to 5 are light emitting diodes having a PN junction.

具体的には、LED発光制御出力部9は、発光ダイオードLED1〜5のうち、LED1、LED3、LED5に接続され、これらのLEDを点灯させるための制御を実行する。LED発光制御出力部9の出力がLOのとき、発光用LED1、LED3、LED5に所定の電位が供給され、発光用LED1、3、5のカソード側にバイアス電圧が与えられる。そして、電圧が与えられたLED1、3、5は発光する。そして、LED発光制御出力部9の出力がHIのときには、消灯する。PN接合を有する受光用LED2に、音階パターン画像11から反射する反射光が照射されると、PN接合を順方向にバイアスする向きに光起電力を生ずる。この場合、開放起電力をVoとすると、Vo=k(T/q)×In(I/Is)であることは公知である。なお、この式において、Isは逆方向の飽和電流、kはボルツマン定数、Tは絶対温度、qは電子の電荷、Iは光電流である。   Specifically, the LED light emission control output unit 9 is connected to the LED 1, LED 3, and LED 5 among the light emitting diodes LEDs 1 to 5, and executes control for lighting these LEDs. When the output of the LED light emission control output unit 9 is LO, a predetermined potential is supplied to the light emitting LEDs 1, LED 3, and LED 5, and a bias voltage is applied to the cathode side of the light emitting LEDs 1, 3, and 5. And LED1,3,5 to which the voltage was given emits light. When the output of the LED light emission control output unit 9 is HI, the light is turned off. When the light-receiving LED 2 having a PN junction is irradiated with reflected light reflected from the scale pattern image 11, a photovoltaic force is generated in a direction that biases the PN junction in the forward direction. In this case, if the open electromotive force is Vo, it is known that Vo = k (T / q) × In (I / Is). In this equation, Is is the saturation current in the reverse direction, k is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, q is the charge of the electrons, and I is the photocurrent.

光起電力を生ずるためには、エネルギーギャップをEg(ev)としたとき、λ=1240/Eg(nm)の波長以下の光を必要とする。従って、例えば、λ=660(nm)の波長で発光する透明部材で封止された赤色LEDを受光素子として使用した場合、660(nm)よりも短波長側に受光感度を持つことになり、660(nm)よりも短波長ではない赤外領域の波長には感度を持たないことになる。つまり、受光素子であるフォトダイオードにおいて必要とされている視感度補正フィルタが必要ない。   In order to generate photovoltaic power, light having a wavelength of λ = 1240 / Eg (nm) or less is required when the energy gap is Eg (ev). Therefore, for example, when a red LED sealed with a transparent member that emits light at a wavelength of λ = 660 (nm) is used as a light receiving element, it has light receiving sensitivity on the shorter wavelength side than 660 (nm), There is no sensitivity to wavelengths in the infrared region that are not shorter than 660 (nm). That is, the visibility correction filter required for the photodiode as the light receiving element is not necessary.

LED2によって発生する開放起電力をVoとし、バイアス電圧をVkとすると、MOSFET31(後述)のゲート31aには、Vo+Vkの電圧が入力電圧として印加される。これによって、MOSFET31のゲート・ソース間に出力電圧として生ずることとなる。なおLED4に反射光が照射された場合も同様である。   When the open electromotive force generated by the LED 2 is Vo and the bias voltage is Vk, a voltage of Vo + Vk is applied as an input voltage to the gate 31a of the MOSFET 31 (described later). As a result, an output voltage is generated between the gate and source of the MOSFET 31. The same applies when the LED 4 is irradiated with reflected light.

ここで、信号増幅回路3の回路構成について説明する。受光用LED4には、信号増幅回路3aが接続され、受光用LED2には、信号増幅回路3bが接続される。なお、信号増幅回路3a、3bは、同様の構成のため、信号増幅回路3bの説明は省略する。受光用LED4のアノード側には、MOSFET(電界効果トランジスタ)31のゲート31aを接続する。また、MOSFET31のドレイン31bには、負荷抵抗32を接続し、ソース31cには、帰還抵抗33を接続する。そして、負荷抵抗32とMOSFET31の間には、受光用LED4が受光する受光出力を測定するために分岐した分岐配線20を有し、この分岐配線20から受光出力をA/D変換部4へ出力する。なお、MOSFET31及びMOSFET35はともに、エンハンスメント形PチャネルMOSFETである。   Here, the circuit configuration of the signal amplifier circuit 3 will be described. A signal amplifier circuit 3a is connected to the light receiving LED 4, and a signal amplifier circuit 3b is connected to the light receiving LED 2. Since the signal amplifier circuits 3a and 3b have the same configuration, description of the signal amplifier circuit 3b is omitted. A gate 31 a of a MOSFET (field effect transistor) 31 is connected to the anode side of the light receiving LED 4. Further, a load resistor 32 is connected to the drain 31b of the MOSFET 31, and a feedback resistor 33 is connected to the source 31c. Between the load resistor 32 and the MOSFET 31, there is a branch wiring 20 that branches to measure the light reception output received by the light receiving LED 4. The light reception output is output from the branch wiring 20 to the A / D converter 4. To do. Both MOSFET 31 and MOSFET 35 are enhancement type P-channel MOSFETs.

A/D変換部4は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路部である。具体的には、各音階の画像に対応する電気信号を、デジタルビット信号に変換する。上述した処理により、MOSFET31及びMOSFET35が導通可能となり、入力電圧に比例した電圧がMOSFET31のゲート31a・ソース31c間及びMOSFET35のゲート35a・ソース35c間に生じると、ドレイン31b及びドレイン35bにはそれぞれ電流が発生する。MOSFET31及びMOSFET35はともに、エンハンスメント形PチャネルMOSFETであるため、MOSFET31のゲート31a・ソース31c間及びMOSFET35のゲート35a・ソース35c間に生ずる電圧が高くなると、ドレイン31b及びドレイン35bに生ずる電流は低くなる。従って、A/D変換部4に出力される電圧値も、MOSFET31のゲート31a・ソース31c間及びMOSFET35のゲート35a・ソース35c間に生ずる電圧が高くなると低くなる。従って、LED2及びLED4が強い光を受ける、つまり、淡色のエリアに反射した反射光を受けると、A/D変換部4に出力される電圧値が低くなり、LED2及びLED4が弱い光を受ける、つまり、濃色のエリアに反射した反射光を受けると、とA/D変換部4に出力される電圧値が高くなるのである。A/D変換部4は、入力された電圧値をデジタルビット信号に変換すると、その信号を判定処理部13へ出力する。   The A / D conversion unit 4 is a conversion circuit unit that converts an analog signal into a digital signal. Specifically, an electrical signal corresponding to an image of each scale is converted into a digital bit signal. With the above-described processing, the MOSFET 31 and the MOSFET 35 can be made conductive, and when a voltage proportional to the input voltage is generated between the gate 31a and the source 31c of the MOSFET 31 and between the gate 35a and the source 35c of the MOSFET 35, currents are respectively supplied to the drain 31b and the drain 35b. Will occur. Since both the MOSFET 31 and the MOSFET 35 are enhancement type P-channel MOSFETs, when the voltage generated between the gate 31a and the source 31c of the MOSFET 31 and between the gate 35a and the source 35c of the MOSFET 35 increases, the current generated in the drain 31b and the drain 35b decreases. . Therefore, the voltage value output to the A / D converter 4 also decreases as the voltage generated between the gate 31a and source 31c of the MOSFET 31 and between the gate 35a and source 35c of the MOSFET 35 increases. Therefore, when the LED 2 and the LED 4 receive strong light, that is, when the reflected light reflected on the light-colored area is received, the voltage value output to the A / D conversion unit 4 becomes low, and the LED 2 and the LED 4 receive weak light. In other words, the voltage value output to the A / D conversion unit 4 increases when the reflected light reflected by the dark area is received. When the A / D conversion unit 4 converts the input voltage value into a digital bit signal, the A / D conversion unit 4 outputs the signal to the determination processing unit 13.

判定処理部13は、デジタルビット信号が入力されると、予め設定されたスレッショルド値よりビット値が高いか否かを判定し、その判定結果をビット処理部5へ出力する。   When the digital bit signal is input, the determination processing unit 13 determines whether or not the bit value is higher than a preset threshold value, and outputs the determination result to the bit processing unit 5.

ビット処理部5は、判定処理部13の判定結果に基づいて音階コードを生成する音階コード生成手段としての動作を実行する。具体的には、判定処理部13により、A/D変換部4により変換されたデジタルビット信号が、予め設定されたスレッショルド値より低いと判定されると、ビット処理部は、音階パターン画像11のうち照射されたエリアが淡色であると判定し、バイナリ−コードのビット値を「0」に設定する。一方、予め設定されたスレッショルド値より高ければ音階パターン画像11のうち照射されたエリアが濃色であると判定し、バイナリ−コードのビット値を「1」に設定する。   The bit processing unit 5 performs an operation as a scale code generation unit that generates a scale code based on the determination result of the determination processing unit 13. Specifically, when the determination processing unit 13 determines that the digital bit signal converted by the A / D conversion unit 4 is lower than a preset threshold value, the bit processing unit reads the scale pattern image 11. It is determined that the irradiated area is light, and the bit value of the binary code is set to “0”. On the other hand, if it is higher than the preset threshold value, it is determined that the irradiated area of the scale pattern image 11 is dark, and the bit value of the binary code is set to “1”.

例えば、上述した処理により、ビット処理部5へ判定処理部13による判定結果が入力されると、その判定結果に基づくビット値をデータバイトの0ビット目に設定する。次に、LED3の発光による反射光をLED2が受けることにより、同様の処理が行われ、ビット処理部5は、入力された電圧値がスレッショルド値より高いか否かを判定し、その判定結果に基づくビット値をデータバイト1ビット目に設定する。このようにして、0から3までのバイナリ−コード(以下、音階コード)を生成する。   For example, when the determination result by the determination processing unit 13 is input to the bit processing unit 5 by the above-described processing, the bit value based on the determination result is set to the 0th bit of the data byte. Next, when the LED 2 receives the reflected light from the light emission of the LED 3, the same processing is performed, and the bit processing unit 5 determines whether or not the input voltage value is higher than the threshold value, and the determination result is as follows. Set the bit value based on the first bit of the data byte. In this way, binary codes from 0 to 3 (hereinafter referred to as scale codes) are generated.

データ保存部6は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記録媒体(図示省略)を有しており、この記録媒体は、磁気的、光学的記録媒体若しくは半導体メモリで構成されている。この記録媒体は、データ保存部に固定的に設けられるもの、若しくは、着脱自在に装着するものである。具体的には、ビット処理部5により設定された複数のビットデータに各音階の周波数を対応させたビットデータを保存する(図3、参照)。   The data storage unit 6 includes a recording medium (not shown) in which programs, data, and the like are stored in advance, and the recording medium is configured by a magnetic or optical recording medium or a semiconductor memory. This recording medium is fixedly provided in the data storage unit or is detachably mounted. Specifically, bit data in which the frequency of each scale is associated with a plurality of bit data set by the bit processing unit 5 is stored (see FIG. 3).

音信号変換処理部7は、ビット処理部5で生成された音階コード毎に対応づけられた周波数テーブル(図3、参照)を参照して、入力音階コードに対応する音信号を生成する音信号生成手段としての動作を実行する。そして、音階コードに対応付けられた周波数で、スピーカ10より音を出力する。   The sound signal conversion processing unit 7 refers to the frequency table (see FIG. 3) associated with each scale code generated by the bit processing unit 5 and generates a sound signal corresponding to the input scale code. An operation as a generation unit is executed. Then, a sound is output from the speaker 10 at a frequency associated with the scale code.

次に、図2に、濃淡のある音階パターン画像(以下、画像)11と、その上方にLEDを設置した模式図を示し、LEDでの濃淡パターンの読み取り方法について説明する。   Next, FIG. 2 shows a tone scale pattern image (hereinafter referred to as image) 11 having light and shade, and a schematic diagram in which an LED is installed above, and a method of reading the light and shade pattern with the LED will be described.

図に示すように、LED1〜5を一列に均等距離で配置する。そして、画像11上に配置されたエリア1〜4の濃淡パターンに対して、ある程度距離をおいて一列のLED1〜5を設置する。画像11において、淡色がエリア2、4であり、濃色をエリア1、3とする。LED1〜5のうち、発光用LEDと受光用LEDは、交互に配列する。従って、本実施形態では、LED1、3、5が発光用LEDであり、LED2、4が受光用LEDであるため、図2に示すように配列する。なお、発光用LEDと受光用LEDは交互に配列する構成としたが、これに限定されない。   As shown in the figure, the LEDs 1 to 5 are arranged in a line at an equal distance. Then, a row of LEDs 1 to 5 are installed with a certain distance from the shade patterns of areas 1 to 4 arranged on the image 11. In the image 11, light colors are areas 2 and 4, and dark colors are areas 1 and 3. Among the LEDs 1 to 5, the light emitting LED and the light receiving LED are alternately arranged. Therefore, in the present embodiment, the LEDs 1, 3, and 5 are LEDs for light emission, and the LEDs 2 and 4 are LEDs for light reception, so that they are arranged as shown in FIG. Although the light emitting LED and the light receiving LED are alternately arranged, the present invention is not limited to this.

LED1が点灯することにより発せられた光は、画像11のエリア1で反射され、LED1の隣のLED2に入射される。このとき、エリア1は濃色であるため、LED2に入射される反射光は弱い。一方、LED3が点灯することにより発せられた光は、隣のLED2及びLED4に入射される。まず、LED2に入射される反射光は、淡色であるエリア2に反射した光であるため、反射光は強い。一方、LED4に入射される反射光は、濃色であるエリア3に反射した光であるため、反射光は弱い。このようにして入射した反射光の強さの違いにより、MOSFET31及び35のドレイン31b及び35bに発生する出力電圧が異なる。ビット処理部5は、この出力電圧が予め設定されたスレッショルド値よりも高いか否かを判定し、エリア1〜4の濃淡を判定し、ビット値を設定するのである。   The light emitted when the LED 1 is turned on is reflected by the area 1 of the image 11 and is incident on the LED 2 adjacent to the LED 1. At this time, since the area 1 is dark, the reflected light incident on the LED 2 is weak. On the other hand, the light emitted when the LED 3 is turned on enters the adjacent LED 2 and LED 4. First, the reflected light incident on the LED 2 is light reflected on the light-colored area 2, and thus the reflected light is strong. On the other hand, the reflected light incident on the LED 4 is light reflected by the dark area 3, and thus the reflected light is weak. The output voltages generated at the drains 31b and 35b of the MOSFETs 31 and 35 differ depending on the intensity of the incident reflected light. The bit processing unit 5 determines whether or not the output voltage is higher than a preset threshold value, determines the shading of the areas 1 to 4, and sets the bit value.

なお、画像11のエリア1〜4の濃淡パターンは、白と黒、赤と青などを用いることが可能である。例えば、赤色LEDを使用した場合、画像11の濃淡パターンが赤と青であれば、赤色は赤の光を強く反射し、青色は赤の光を吸収するため反射光が弱くなる。   Note that white and black, red and blue, and the like can be used for the shade patterns of the areas 1 to 4 of the image 11. For example, when a red LED is used, if the shading pattern of the image 11 is red and blue, red reflects red light strongly, and blue absorbs red light, so reflected light becomes weak.

次に、図3(a)に、ビット処理部5で設定した音階コードを、音階に相当する周波数に割り当てたテーブルを示し、(b)に音階「ド」の音階パターン画像を示す。   Next, FIG. 3A shows a table in which the scale code set by the bit processing unit 5 is assigned to a frequency corresponding to the scale, and FIG. 3B shows a scale pattern image of the scale “do”.

図に示すように、ビット処理部5が設定した音階コードに対応づけて、それぞれの音階の周波数を割り当てる。例えば、音階コードが「0001」の場合、「ド」の音を出力させるために必要な周波数値261.6を割り当てる。   As shown in the figure, the frequency of each scale is assigned in association with the scale code set by the bit processing unit 5. For example, when the scale code is “0001”, a frequency value 261.6 necessary for outputting a “do” sound is assigned.

音階コード「0001」の濃淡パターンは図3(b)に示す構成である。LED1が淡色であるエリア1に発光し、その反射光を受光するLED2のデータに基づいてビット処理部5は、0ビット目にビット値を設定する。従って、エリア1は淡色であるため、0ビット目のビット値は淡色を示す「0」となる。   The shading pattern of the scale code “0001” has the configuration shown in FIG. The bit processor 5 sets a bit value at the 0th bit based on the data of the LED 2 that emits light to the area 1 where the LED 1 is light and receives the reflected light. Therefore, since area 1 is light color, the bit value of the 0th bit is “0” indicating light color.

次に、LED3が淡色であるエリア2に発光し、その反射光を受光するLED2のデータに基づいてビット処理部5は、1ビット目にビット値を設定する。従って、エリア2は淡色であるため、1ビット目のビット値は淡色を示す「0」となる。   Next, the bit processing unit 5 sets a bit value to the first bit based on the data of the LED 2 that emits light to the light-colored area 2 and receives the reflected light. Accordingly, since area 2 is light color, the bit value of the first bit is “0” indicating light color.

同様にして、LED3が淡色であるエリア3に発光し、その反射光を受光するLED4のデータに基づいてビット処理部5は、2ビット目にビット値を設定する。エリア3は淡色であるため、2ビット目のビット値は淡色を示す「0」となる。   Similarly, the bit processing unit 5 sets a bit value to the second bit based on the data of the LED 4 that emits light to the light-colored area 3 and receives the reflected light. Since area 3 is light color, the bit value of the second bit is “0” indicating light color.

LED5が濃色であるエリア4に発光し、その反射光を受講するLED4のデータに基づいて、ビット処理部5は、3ビット目にビット値を設定する。エリア4は濃色であるため、3ビット目のビット値は濃色を示す「1」となる。従って、図3(b)に示す濃淡パターンに相当する音階コードは「0001」となる。この音階コードに音階「ド」の周波数を割り当てることにより、「0001」の濃淡パターンが読み取られると、スピーカ10から「ド」の音が出力されるのである。   The bit processing unit 5 sets a bit value at the third bit based on the data of the LED 4 that emits light in the dark area 4 and receives the reflected light. Since area 4 is dark, the bit value of the third bit is “1” indicating dark color. Therefore, the scale code corresponding to the shading pattern shown in FIG. 3B is “0001”. By assigning the frequency of the scale “do” to this scale code, the tone “do” is output from the speaker 10 when the density pattern “0001” is read.

音階「レミファソラシド」も同様である。例えば、「レ」は、音階コードが「0010」であるから、エリア3が濃色の濃淡パターンであることがわかる。同様に、「ミ」は音階コードが「0011」であるから、エリア3及びエリア4が濃色の濃淡パターンであることがわかる。   The same applies to the scale “Remifasolaside”. For example, “Le” has a scale code “0010”, so that it can be seen that area 3 is a dark and light pattern. Similarly, since “Mi” has the scale code “0011”, it can be seen that the areas 3 and 4 are dark and light patterns.

以上のように、発光用LEDと受光用LEDを交互に複数配列し、濃色及び淡色からなるエリアを有する画像に発光用LEDにより照射する。そして、受光用LEDにて受光された反射光の強さにより発生する電圧と、バイアス電圧とによる電圧値が信号増幅回路を介して発生する電圧値に基づいて、濃色か淡色かを判定して、ビットデータを作成し、そのビットデータそれぞれに、各音階の周波数を割り当てて保存しておくことにより、音階コードに対応する濃淡パターンを読み取ることで音階を奏でることが可能となる。この音階コードは各音階に割り当てられているため、濃淡パターンは各音階に1パターンであるため、大量のデータを必要とせず、濃淡パターンの組み合わせにより、さまざまな曲を容易に奏でることが可能となる。また、LEDの数も少量でよく、コスト削減も実現できるだけでなく、装置の形状も簡略でき、音階読み取り装置の設置は少スペースで足りる。   As described above, a plurality of light emitting LEDs and light receiving LEDs are alternately arranged, and an image having an area composed of dark and light colors is irradiated by the light emitting LEDs. Based on the voltage value generated by the intensity of the reflected light received by the light receiving LED and the voltage value generated by the bias voltage via the signal amplifier circuit, it is determined whether the color is dark or light. Thus, by creating bit data and assigning and saving the frequency of each scale to each bit data, it is possible to play the scale by reading the tone pattern corresponding to the scale code. Since this scale code is assigned to each scale, the tone pattern is one pattern for each scale, so a large amount of data is not required and various tunes can be easily played by combining the tone patterns. Become. Further, the number of LEDs may be small, and not only can the cost be reduced, but the shape of the device can be simplified, and the scale reading device can be installed in a small space.

次に、上述したビットデータに対応する濃淡パターンを音階毎に図4に示し、図3(a)の音階コードの周波数割り当てテーブルを参照しつつ、音階発生方法について説明する。   Next, the tone pattern corresponding to the above-described bit data is shown in FIG. 4 for each scale, and the scale generation method will be described with reference to the scale code frequency assignment table of FIG.

図4は、音階パターン画像を複数の音階ドット画像で構成した鍵盤画像12(以下、擬似音符)を示す。図3と同様に、エリア1はビットデータの0ビット目、エリア2は1ビット目、エリア3は2ビット目、エリア4は3ビット目に相当する。上述したように、ビット処理部5は、予め設定されたスレッショルド値より電圧値が低ければ、該当するエリアが淡色であると判定し、ビット値を0に、スレッショルド値より電圧が高ければ濃色と判定し、ビット値を1に設定する。従って、図3に示す音階コード「0001」は、擬似音符12で表すと、図4の「ド」に相当する。   FIG. 4 shows a keyboard image 12 (hereinafter referred to as a “pseudo note”) in which a scale pattern image is composed of a plurality of scale dot images. Similarly to FIG. 3, area 1 corresponds to the 0th bit of bit data, area 2 corresponds to the 1st bit, area 3 corresponds to the 2nd bit, and area 4 corresponds to the 3rd bit. As described above, the bit processing unit 5 determines that the corresponding area is light color if the voltage value is lower than the preset threshold value, and sets the bit value to 0 and dark color if the voltage is higher than the threshold value. And the bit value is set to 1. Therefore, the scale code “0001” shown in FIG. 3 corresponds to “do” in FIG.

図に示すように、各音階の濃淡パターンを鍵盤のように順番に並べて、そのパターン上にLED1〜5を設置し、それぞれの音階を発生させる。そして、この擬似音符12上を動かすことにより音を変化させて曲を奏でる。LED1〜5は、音階ドット画像の配列方向と同じ方向に所定間隔を置いて設置する。   As shown in the figure, the tone patterns of each scale are arranged in order like a keyboard, and LEDs 1 to 5 are installed on the pattern to generate each scale. Then, by moving on the pseudo note 12, the music is changed and the music is played. The LEDs 1 to 5 are installed at a predetermined interval in the same direction as the arrangement direction of the scale dot images.

また、図4では、「ドレミファソラシド」の順に音階ドット画像を作成する音階シールを貼ったが、音階シールをある曲に従った音階順に並べて擬似音符12を作成し、その擬似音符12上にLED1〜5を設置し、一定方向に動かすことにより、曲を奏でることができる。なお、一方方向へのLED1〜5の移動はこれに限られず、擬似音符12を移動させるとしてもよい。また、移動する速度を変化させることで、曲の速さを変更でき、各音階シールの間隔を変化させることで、四分音符や二部音符などを奏でることができる。   Further, in FIG. 4, scale stickers for creating scale dot images in the order of “Doremifasolaside” are pasted, but pseudo note 12 is created by arranging scale stickers in order of scale according to a certain tune, and LED 1 is placed on pseudo note 12. -5 can be installed and moved in a certain direction to play music. The movement of the LEDs 1 to 5 in one direction is not limited to this, and the pseudo note 12 may be moved. In addition, the speed of music can be changed by changing the moving speed, and quarter notes, bipart notes, etc. can be played by changing the interval of each scale seal.

次に、図5のフローチャートを参照して、この音階読み取り装置1で実行される処理について説明する。   Next, processing executed by the scale reading device 1 will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、LED発光制御出力部9は、LED1、LED3、LED5について制御を開始する。そして、LED1を点灯し、LED3及びLED5を消灯する制御を実行すると(ステップS1)、LED2は、LED1が照射した画像11のエリア1からの反射光を受光し、LED2に接続された信号増幅回路を介して発生する電圧をA/D変換部4へ出力する。そして、A/D変換部4は、電圧を取得する(ステップS2)。   First, the LED light emission control output unit 9 starts control for LED1, LED3, and LED5. When the LED 1 is turned on and the LED 3 and the LED 5 are turned off (step S1), the LED 2 receives the reflected light from the area 1 of the image 11 irradiated by the LED 1 and is connected to the LED 2. Is output to the A / D converter 4. And the A / D conversion part 4 acquires a voltage (step S2).

ステップS2において、A/D変換部4は電圧を取得すると、A/D変換し、デジタルデータに変換した電圧値データをビット処理部5へ出力する。そして、ビット処理部5は、この電圧値データを取得すると、予め設定された電圧値より高いか否かを判定し、高い場合はLED1が照射したエリアが淡色であると判定し、ビット値を「0」に設定する。予め設定された電圧値より低い場合は、LED1が照射したエリアが濃色であると判定し、ビット値を「1」に設定する。このビット値は、ビット0(0ビット目)に設定する(ステップS3)。   In step S <b> 2, when the A / D conversion unit 4 acquires the voltage, the A / D conversion unit 4 performs A / D conversion, and outputs the voltage value data converted into digital data to the bit processing unit 5. Then, when acquiring the voltage value data, the bit processing unit 5 determines whether or not the voltage value is higher than a preset voltage value. If the voltage value data is higher, the bit processing unit 5 determines that the area irradiated by the LED 1 is light and determines the bit value. Set to “0”. If the voltage value is lower than the preset voltage value, it is determined that the area irradiated by the LED 1 is dark and the bit value is set to “1”. This bit value is set to bit 0 (0th bit) (step S3).

ステップS3において、データバイトビット0、つまり、0ビット目にビット値を設定すると、次に、LED発光制御出力部9は、LED1及びLED5を消灯し、LED3を点灯する制御を実行する(ステップS4)。   In step S3, when the bit value is set to the data byte bit 0, that is, the 0th bit, the LED light emission control output unit 9 next performs control to turn off LED1 and LED5 and turn on LED3 (step S4). ).

ステップS4において、LED1及びLED5を消灯し、LED3を点灯する制御を実行すると、LED2は、LED3が照射した画像11のエリア2からの反射光を受光し、LED2に接続された信号増幅回路を介して発生する電圧をA/D変換部4へ出力する。そして、A/D変換部4は、電圧を取得する(ステップS5)。   In step S4, when LED1 and LED5 are turned off and LED3 is turned on, LED2 receives reflected light from area 2 of image 11 irradiated by LED3, and passes through a signal amplification circuit connected to LED2. The generated voltage is output to the A / D converter 4. And the A / D conversion part 4 acquires a voltage (step S5).

ステップS5において、A/D変換部4は電圧を取得すると、A/D変換し、デジタルデータに変換した電圧値データをビット処理部5へ出力する。そして、ビット処理部5は、この電圧値データを取得すると、予め設定された電圧値より高いか否かを判定し、データバイトビット1、つまり、1ビット目にビット値を設定する(ステップS6)。   In step S <b> 5, when the A / D conversion unit 4 acquires the voltage, the A / D conversion unit performs A / D conversion, and outputs the voltage value data converted into digital data to the bit processing unit 5. Then, when acquiring the voltage value data, the bit processing unit 5 determines whether or not the voltage value is higher than a preset voltage value, and sets the bit value to the data byte bit 1, that is, the first bit (step S6). ).

ステップS6において、データバイトビット1を設定すると、LED4も同様にして、LED3が照射した画像11のエリア3からの反射光を受光し、LED2に接続された信号増幅回路は電圧をA/D変換部4へ出力する。A/D変換部4は、電圧を取得する(ステップS7)。   In step S6, when data byte bit 1 is set, LED 4 receives the reflected light from area 3 of image 11 irradiated by LED 3 in the same manner, and the signal amplification circuit connected to LED 2 performs A / D conversion of the voltage. Output to unit 4. The A / D conversion unit 4 acquires a voltage (step S7).

ステップS7において、A/D変換部4は電圧を取得すると、A/D変換し、デジタルデータに変換した電圧値データをビット処理部5へ出力する。そして、ビット処理部5は、この電圧値データを取得すると、予め設定された電圧値より高いか否かを判定し、データバイトビット2、つまり、2ビット目にビット値を設定する(ステップS8)。   In step S <b> 7, when the A / D conversion unit 4 acquires the voltage, the A / D conversion unit 4 performs A / D conversion, and outputs the voltage value data converted into digital data to the bit processing unit 5. Then, when acquiring the voltage value data, the bit processing unit 5 determines whether or not the voltage value is higher than a preset voltage value, and sets the bit value to the data byte bit 2, that is, the second bit (step S8). ).

ステップS8において、データバイトビット2を設定すると、次に、LED発光制御出力部9は、LED1及びLED3を消灯し、LED5を点灯する制御を実行する(ステップS9)。   When the data byte bit 2 is set in step S8, the LED light emission control output unit 9 next performs control to turn off the LEDs 1 and 3 and turn on the LEDs 5 (step S9).

ステップS9において、LED1及びLED3を消灯し、LED5を点灯する制御を実行すると、LED4は、LED5が照射した画像11のエリア4からの反射光を受光し、LED2に接続された信号増幅回路を介して発生する電圧をA/D変換部4へ出力する。そして、A/D変換部4は、電圧を取得する(ステップS10)。   In step S9, when LED1 and LED3 are turned off and LED5 is turned on, LED4 receives the reflected light from area 4 of image 11 irradiated by LED5, and passes through a signal amplification circuit connected to LED2. The generated voltage is output to the A / D converter 4. And the A / D conversion part 4 acquires a voltage (step S10).

ステップS10において、A/D変換部4は電圧を取得すると、A/D変換し、デジタルデータに変換した電圧値データをビット処理部5へ出力する。そして、ビット処理部5は、この電圧値データを取得すると、予め設定された電圧値より高いか否かを判定し、データバイトビット3、つまり、3ビット目にビット値を設定する(ステップS11)。   In step S <b> 10, when the A / D conversion unit 4 acquires the voltage, the A / D conversion unit 4 performs A / D conversion, and outputs the voltage value data converted into digital data to the bit processing unit 5. Then, when acquiring the voltage value data, the bit processing unit 5 determines whether or not the voltage value is higher than a preset voltage value, and sets the bit value at the data byte bit 3, that is, the third bit (step S11). ).

次に、ステップS3、S6、S8、S11で設定し取得したビットデータと、データテーブル(図3)に基づいて、音周波数を選択する(ステップS12)。ステップS12において、音周波数を選択すると、音信号出力部8から選択した周波数によりHi、Loのパルス発振制御を行い、スピーカ10に音階を出力する(ステップS13)。   Next, a sound frequency is selected based on the bit data set and acquired in steps S3, S6, S8, and S11 and the data table (FIG. 3) (step S12). When the sound frequency is selected in step S12, Hi and Lo pulse oscillation control is performed by the frequency selected from the sound signal output unit 8, and the scale is output to the speaker 10 (step S13).

以上のように、濃淡パターンによる擬似音符(鍵盤画像)は、容易に作成でき、また、1画像上に複数の音階を表示できるため、コストが削減できるとともに、1曲のデータ量を削減できるため、データの紛失等の問題を回避できる。また、各音階の間隔を調整することで、音の長さを変化させることができ、二部音符や四分音符を奏でることができることにより、幅広い音楽の擬似音符を用いて、演奏すること可能となる。   As described above, a pseudo note (keyboard image) with a light and shade pattern can be easily created and a plurality of scales can be displayed on one image, so that the cost can be reduced and the data amount of one song can be reduced. , Problems such as data loss can be avoided. In addition, by adjusting the interval of each scale, the length of the sound can be changed, and by playing two-part notes and quarter notes, it is possible to perform using a wide range of musical pseudo notes It becomes.

また、発光用LED及び受光用LEDで構成される読み取り部の移動速度を変えることにより、曲の速さを変更でき、自由度が向上する。   Further, by changing the moving speed of the reading unit composed of the light emitting LED and the light receiving LED, the speed of music can be changed, and the degree of freedom is improved.

なお、本実施形態では、音階パターン画像をバイナリ−コードに対応させる構成としたこれに限定されない。通常の楽譜にあるような5線譜上に実際の音階の位置に音階シールを貼った場合でも、LEDの個数を増やすことにより読み取りが可能となる。   In the present embodiment, the scale pattern image is not limited to this and is configured to correspond to the binary code. Even when a scale sticker is affixed to the actual scale position on a 5-line score as in a normal score, reading can be performed by increasing the number of LEDs.

本実施形態に係る音響読み取り装置の主要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the acoustic reader which concerns on this embodiment. 濃淡のある画像11と、その上方にLEDを設置した模式図を示す図である。It is a figure which shows the image 11 with a shading, and the schematic diagram which installed LED in the upper part. (a)は、音階コードを音階に相当する周波数に割り当てたテーブルを示す図であり、(b)は、音階「ド」の音階コードに相当する音階パターン画像を示す図である。(A) is a figure which shows the table which assigned the scale code | cord | chord to the frequency corresponded to a scale, (b) is a figure which shows the scale pattern image corresponded to the scale code | cord | chord of scale "do". 音階パターン画像を複数の音階ドット画像で構成した鍵盤画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the keyboard image which comprised the scale pattern image by the some scale dot image. 本実施形態に係る音階読み取り装置で実行される処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process performed with the scale reading apparatus which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 音階読み取り装置
2 処理回路部
3、3a、3b 信号増幅回路部
31、35 MOSFET
32、36 負荷抵抗
33、37 帰還抵抗
31a、35a ゲート
31b、35b ドレイン
31c、35c ソース
4 A/D変換部
5 ビット処理部
6 データ保存部
7 音信号変換処理部
8 音信号出力部
9 LED発光制御出力部
10 スピーカ
11 音階パターン画像
12 鍵盤画像
13 判定処理部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scale reading apparatus 2 Processing circuit part 3, 3a, 3b Signal amplification circuit part
31, 35 MOSFET
32, 36 Load resistance 33, 37 Feedback resistance 31a, 35a Gate 31b, 35b Drain 31c, 35c Source 4 A / D conversion unit 5 Bit processing unit 6 Data storage unit 7 Sound signal conversion processing unit 8 Sound signal output unit 9 LED light emission Control output unit 10 Speaker 11 Scale pattern image 12 Keyboard image 13 Determination processing unit

Claims (7)

複数個の発光ダイオードと、前記複数個の発光ダイオードを発光させる発光手段と、前記複数個の発光ダイオードの受光光量を測定する受光手段と、を備える音階読み取り装置において、
前記発光手段は、音階を表示する音階パターン画像に照射し、
前記受光手段は、前記発光手段から照射された光の反射光から前記音階パターン画像を光学的に読み取って電気信号に変換することを特徴とする音階読み取り装置。
In a scale reading device comprising a plurality of light emitting diodes, light emitting means for emitting light from the plurality of light emitting diodes, and light receiving means for measuring the amount of light received by the plurality of light emitting diodes,
The light emitting means irradiates a scale pattern image displaying a scale,
The scale reading device characterized in that the light receiving means optically reads the scale pattern image from the reflected light of the light emitted from the light emitting means and converts it into an electrical signal.
前記受光手段から出力される電気信号に基づいて、読み取った前記音階パターン画像に対応する周波数の音信号を生成する信号処理手段を、更に備えることを特徴とする請求項1に記載の音階読み取り装置。   The scale reading device according to claim 1, further comprising signal processing means for generating a sound signal having a frequency corresponding to the read scale pattern image based on an electrical signal output from the light receiving means. . 前記音階パターン画像は、所定間隔をおいて一方向に配列された一又は複数の音階ドット画像で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の音階読み取り装置。   The scale reading device according to claim 1 or 2, wherein the scale pattern image is composed of one or a plurality of scale dot images arranged in one direction at a predetermined interval. 前記音階ドット画像は、濃色と淡色で構成され、前記音階ドット画像の濃淡を判定する判定手段を更に備えることを特徴とする請求項3に記載の音階読み取り装置。   4. The scale reading apparatus according to claim 3, wherein the scale dot image is composed of a dark color and a light color, and further includes a determination unit that determines the light and shade of the scale dot image. 前記発光手段及び前記受光手段は、前記音階ドット画像の配列方向と同じ方向に所定間隔を置いて配置されることを特徴とする請求項3又は4に記載の音階読み取り装置。   5. The scale reading device according to claim 3, wherein the light emitting unit and the light receiving unit are arranged at a predetermined interval in the same direction as the arrangement direction of the scale dot images. 前記信号処理手段は、
前記各音階ドット画像に対応する前記電気信号をデジタルビット信号に変換するA/D変換器と、
変換されたデジタルビット信号に基づいて音階コードを生成する音階コード生成手段と、
前記音階コード毎に対応付けられた周波数テーブルを参照して入力音階コードに対応する音信号を生成する音信号生成手段と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の音階読み取り装置。
The signal processing means includes
An A / D converter for converting the electrical signal corresponding to each scale dot image into a digital bit signal;
Scale code generating means for generating a scale code based on the converted digital bit signal;
Sound signal generating means for generating a sound signal corresponding to an input scale code with reference to a frequency table associated with each scale code;
The scale reader according to claim 2, further comprising:
請求項1から6の何れか一項に記載の音階読み取り装置と、音階読み取り装置から出力される音信号を音響信号に変換して放射する音響交換手段と、
を備えたことを特徴とする音響発生装置。
The scale reading device according to any one of claims 1 to 6, and an acoustic exchange unit that converts a sound signal output from the scale reading device into an acoustic signal and radiates the sound signal;
A sound generator characterized by comprising:
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