JP4196892B2 - 楽音信号加工装置および楽音信号加工方法を実現するためのプログラム - Google Patents

Description

本発明は、所定の物体の位置を検出し、該検出した位置に応じて、楽音信号を加工する楽音信号加工装置および楽音信号加工方法を実現するためのプログラムに関する。

所定の物体の位置を検出し、該検出した位置に応じて、楽音信号を加工する楽音信号加工装置は、従来から知られている。

このような楽音信号加工装置として、ＧＰＳ（Global Positioning Systems）を用いて、ユーザの携帯している端末の位置を検出するとともに、ヘッドフォンに設けた方位センサを用いて、ユーザの顔の向いている方向を検出し、これら検出した端末の位置およびユーザの顔の向いている方向と仮想的な発音地点の位置とに基づいて、その発音地点に予め関連付けられた種類の音が、その発音地点の位置から発せられているように音像を定位するようにしたものがある（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４７２８３号公報

しかし、上記従来の楽音信号加工装置では、ＧＰＳを用いて端末の位置を検出する専用の装置が必要となり、端末の位置を安価に検出することは難しかった。

本発明は、この点に着目してなされたものであり、所定の物体の位置を安価に検出することができ、該検出した位置に応じて、楽音信号を加工することができる楽音信号加工装置および楽音信号加工方法を実現するためのプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の楽音信号加工装置は、複数の発光素子を、該各発光素子の発光視点がそれぞれ異なるように配置して形成した発光手段であって、前記各発光素子を順に発光させて行き、重複して発光させないようにした発光手段と、該発光手段から発生された光を受光し、その受光強度を検出する受光手段であって、前記発光手段との相対位置を自由に変更できる受光手段と、該受光手段によって検出された受光強度に基づいて、前記複数の発光素子のうち、受光強度が最大である発光素子を判別する判別手段と、該判別手段によって判別された発光素子およびその受光強度に基づいて、前記発光手段と前記受光手段との相対位置を検出する検出手段と、楽音信号を生成する生成手段と、前記検出手段によって検出された相対位置に基づいて、前記生成手段によって生成された楽音信号を加工する加工手段とを有することを特徴とする。

好ましくは、前記複数の発光素子の各発光強度をそれぞれ個別に調整する調整手段と、所定の条件の下で、前記複数の発光素子をそれぞれ発光させたときに、前記受光手段によって検出されるであろう、該各発光素子の理想の受光強度を推定する推定手段と、前記所定の条件の下で、前記複数の発光素子をそれぞれ発光させたときに、前記受光手段によって実際に検出された各受光強度と、前記推定手段によって推定された各受光強度との差分を発光素子毎に算出する算出手段と、該算出手段によって算出された差分が所定の閾値を越えた発光素子に対して、該差分が前記所定の閾値内に収まるように、その発光強度を調整するように前記調整手段を制御する制御手段とをさらに有することを特徴とする。

上記目的を達成するため、請求項３に記載のプログラムは、請求項１と同様の技術的思想によって実現できる。

請求項１または３に記載の発明によれば、複数の発光素子を、該各発光素子の発光視点がそれぞれ異なるように配置して形成した発光手段であって、前記各発光素子を順に発光させて行き、重複して発光させないようにした発光手段から発生された光を受光し、その受光強度を検出する受光手段であって、前記発光手段との相対位置を自由に変更できる受光手段によって検出された受光強度に基づいて、前記複数の発光素子のうち、受光強度が最大である発光素子が判別され、該判別された発光素子およびその受光強度に基づいて、前記発光手段と前記受光手段との相対位置が検出され、該検出された相対位置に基づいて楽音信号が加工されるので、発光手段と受光手段との相対位置が安価に検出でき、該検出した位置に応じて、楽音信号を加工することができる。

請求項２に記載の発明によれば、所定の条件の下で、前記複数の発光素子をそれぞれ発光させたときに、前記受光手段によって実際に検出された各受光強度と、推定された各受光強度との差分が発光素子毎に算出され、該算出された差分が所定の閾値を越えた発光素子に対して、該差分が前記所定の閾値内に収まるように、その発光強度が調整されるので、各発光素子の製造過程におけるバラツキや劣化による光量変化を調整することができ、これにより、精度の高い位置検出を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る楽音信号加工装置の概略構成を示すブロック図である。

同図に示すように、本実施の形態の楽音信号加工装置は、音高情報を入力するための鍵盤を含む演奏操作子１と、各種情報を入力するための複数の操作子からなるパネル操作子２と、演奏操作子１の各操作子の操作状態を検出する検出回路３と、パネル操作子２の各操作子の操作状態を検出する検出回路４と、装置全体の制御を司るＣＰＵ５と、該ＣＰＵ５が実行する制御プログラムや各種テーブルデータ等を記憶するＲＯＭ６と、楽曲データ、各種入力情報および演算結果等を一時的に記憶するＲＡＭ７と、タイマ割込み処理における割込み時間や各種時間を計時するタイマ８と、各種情報等を表示する、たとえば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および発光ダイオード（ＬＥＤ）等を備えた表示装置９と、前記制御プログラムを含む各種アプリケーションプログラムや各種楽曲データ、各種データ等を記憶する外部記憶装置１０と、演奏操作子１を用いて入力された演奏データや上記記憶された楽曲データ等を楽音信号に変換する音源回路１１と、該音源回路１１からの楽音信号に各種効果を付与するための効果回路１２と、該効果回路１２からの楽音信号を音響に変換する、たとえば、ＤＡＣ（Digital-to-Analog Converter）やアンプ、スピーカ等のサウンドシステム１３と、光を発生する発光部２０と、該発光部２０からの光を受光する受光部１４とにより構成されている。

上記構成要素３〜１２，１４および２０は、バス１５を介して相互に接続され、ＣＰＵ５にはタイマ８が接続され、通信Ｉ／Ｆ１３には外部制御機器１００が接続され、音源回路１１には効果回路１２が接続され、効果回路１２にはサウンドシステム１３が接続されている。

外部記憶装置１０としては、たとえば、フレキシブルディスクドライブ（ＦＤＤ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、ＣＤ−ＲＯＭドライブおよび光磁気ディスク（ＭＯ）ドライブ等を挙げることができる。そして、外部記憶装置１０には、前述のように、ＣＰＵ５が実行する制御プログラムも記憶でき、ＲＯＭ６に制御プログラムが記憶されていない場合には、この外部記憶装置１０に制御プログラムを記憶させておき、それをＲＡＭ７に読み込むことにより、ＲＯＭ６に制御プログラムを記憶している場合と同様の動作をＣＰＵ５にさせることができる。このようにすると、制御プログラムの追加やバージョンアップ等が容易に行える。

発光部２０は、主として、複数個のＬＥＤ２０ａと、ＣＰＵ５からの制御信号を受信し、この制御信号に従って各ＬＥＤ２０ａを駆動するインターフェース２０ｂとにより構成されている。ここで、制御信号とは、具体的には、複数のＬＥＤ２０ａのうち、制御対象となる１つのＬＥＤ２０ａに対して、設定した電流値の電流を設定した時間だけ流すことを規定した信号を言う。なお、ＬＥＤ２０ａは、可視光を発生するものであっても、可視光でない光を発生するものであってもよい。

受光部１４は、主として、発光部２０が発生した光を受光し、その受光強度に応じたレベルのアナログ電気信号を生成する光センサ１４ａと、該光センサ１４ａからのアナログ電気信号を増幅するとともに、デジタル電気信号に変換するインターフェース１４ｂとにより構成されている。

図２は、本実施の形態の楽音信号加工装置を適用したエレクトリックギターＧの外観を示す図である。

同図に示すように、エレクトリックギター（以下、「ギター」と略して言う）Ｇは、制御信号が送信される電気ケーブルを介して発光部２０と接続され、ギターＧのボディには、光センサ１４ａが取り付けられている。演奏操作子１は、この場合、ギターの弦に相当する。なお、他の構成要素２〜１３，１４ｂおよび１５は、図示しないが、ギターＧ側に設けられている。もちろん、これに限らず、ギターＧ側には、演奏操作子１、検出回路３および受光部１４のみを設け、他の構成要素２，４〜１３および１５は、発光部２０の筐体側に設けるようにしてもよいし、あるいは、発光部２０の筐体とは独立した筐体（たとえば、ギターアンプの筐体）側に設けるようにしてもよい。また、発光部２０のインターフェース２０ｂとバス１５とは、図示例では、有線接続されているが、これに限らず、無線接続するようにしてもよい。

発光部２０は、所定の場所に固定され、発光部２０の表面には、指向性の強い、複数個のＬＥＤ２０ａが、指向方向（発光視点）を少しずつずらしながら配置されている。

受光部１４の光センサ１４ａとしては、各ＬＥＤ２０ａからそれぞれ出力された光を検出するために、指向性の低いものが採用されている。

以上のように構成された楽音信号加工装置が実行する制御処理を、まず図３および図４を参照してその概要を説明し、次に図５〜図７を参照して詳細に説明する。

本実施の形態の楽音信号加工装置は、主として、次の処理を行う。すなわち、
（１）ギターＧの位置を検出する位置検出処理
（２）検出されたギターＧの位置に応じて、楽音信号を加工する楽音信号加工処理
（３）各ＬＥＤ２０ａの発光強度のバラツキ等を調整する発光調整処理
である。

上記（１）の位置検出処理では、まず、図３に示すように、１周期（各ＬＥＤ２０ａが発光を開始してから次の発光に至るまでの時間）ＣＴ中、いずれか１つのＬＥＤ２０ａのみが所定時間Ｔだけ発光するように、ＣＰＵ５は、インターフェース２０ｂに制御信号を送信する。次に、このようにして、各ＬＥＤ２０ａから時分割で出力された光は、光センサ１４ａを介して受光され、インターフェース１４ｂを介して所定形式のデータに変換された後、前記ＲＡＭ７の所定位置に確保された、ＬＥＤ２０ａ毎の受光量格納領域（図示せず）に格納される。そして、受光量格納領域に格納された受光量データから、受光量が最大である受光量データと、この受光量データを生成したＬＥＤ２０ａを検出し、ギターＧは、このＬＥＤ２０ａの発光視点の方向および受光量に応じた距離に位置していると判別する。

上記（２）の楽音信号加工処理では、ユーザがギターＧを演奏することにより、前記音源回路１１を介して生成した楽音信号を、上記（１）位置検出処理によって検出されたギターＧの位置に応じて加工する。加工態様としては、たとえば、楽音信号の音量レベルの変更、効果のオン／オフ、楽音信号に施す変調などの速度の変更、音像定位位置の変更などを挙げることができる。

発光部２０と受光部１４が所定の位置関係になるように配置して、上記（１）位置検出処理と同様の発光方法で受光部１４を発光させると、前記受光量格納領域に格納される受光量データのレベルは、所定の理想曲線（図４の曲線Ｃ）を描くはずである。しかし、ＬＥＤ２０ａの製造過程におけるバラツキや劣化による光量変化により、実際に検出された受光量データのレベルと、これに対応する理想曲線上の値との間に、ずれが生ずることがある。そこで、上記（３）の発光調整処理では、受光量データのレベルと、これに対応する理想曲線上の値との間の差分を、各受光量データについて算出し、算出された差分が所定の閾値を越えたＬＥＤ２０ａについて、その差分が、少なくとも閾値内に収まるように、そのＬＥＤ２０ａに流す電流値を増減させる。

次に、この制御処理を詳細に説明する。

図５は、本実施の形態の楽音信号加工装置、特にＣＰＵ５が実行するメインルーチンの手順を示すフローチャートである。

本メインルーチンでは、次の処理を実行する。すなわち、
（Ｉ）ＲＡＭ７をクリアしたり、各種パラメータの値をデフォルト値に設定したりする等の初期化処理（ステップＳ１）
（ＩＩ）パネル操作子３中、ユーザが操作した操作子に応じたパネル設定処理（ステップＳ２）
（ＩＩＩ）ユーザが操作した演奏操作子１（本実施の形態では、ギターＧの弦）を検出する演奏指示検出処理（ステップＳ３）
（ＩＶ）前記（１）位置検出処理を実現する位置検出処理（ステップＳ４）
（Ｖ）上記（ＩＩＩ）の演奏指示検出処理によって検出された演奏操作子１に応じた楽音信号を生成し、該生成された楽音信号を、上記（ＩＶ）の位置検出処理によって検出されたギターＧの位置に応じて加工した後、発音する楽音生成＆発音処理（ステップＳ５）
の各処理を実行する。ここで、（Ｉ）の初期化処理は、本メインルーチンが起動されたときに１回のみ実行され、その後、本メインルーチンが停止するまで、（ＩＩ）〜（Ｖ）の各処理が繰り返し実行される。なお、（Ｉ），（ＩＩＩ）および（Ｖ）の各処理は、本発明の特徴をなすものではなく、公知の処理を適宜採用すればよいので、その詳細な説明は省略する。

図６は、上記（ＩＶ）位置検出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。

本位置検出処理では、複数個のＬＥＤ２０ａのうちのいずれか（ＬＥＤ（ｎ））を発光させて（ステップＳ１５）、その受光量を検出し（ステップＳ１６）、前記受光量格納領域中、対応する領域ＳＴＲ（ｎ）に格納する（ステップＳ１６）。ここで、領域ＳＴＲ（ｎ）に格納された受光量が、前述した受光量データである。

そして、これ以前に検出され、受光量格納領域中、領域ＳＴＲ（ｎ）を除く領域に格納された受光量と、本位置検出処理によって検出された受光量とから、最高強度の受光量ＳＴＲ（ｋ）と、これを発光したＬＥＤ（ｋ）を特定し（ステップＳ１７）、この特定されたデータＳＴＲ（ｋ）およびＬＥＤ（ｋ）に基づいて、ギターＧの位置データ（発光部２０からの方向と距離、または、方向と強度）を生成する（ステップＳ１８）。

なお、本位置検出処理では、ＬＥＤ（ｎ）を発光させる前に、すべてのＬＥＤ２０ａを消灯する処理を行っている（ステップＳ１４）。これにより、複数のＬＥＤ２０ａが重複して発光されないようにしている。

図７は、前記（３）発光調整処理の詳細な手順を示すフローチャートである。本発光調整処理は、前記（ＩＩ）パネル設定処理に含まれる一部処理であり、たとえば、前記パネル操作子２に含まれる発光調整ボタン（図示せず）が押されたときに、実行される。

本発光調整処理では、まず、個々に設定された電流値で、各ＬＥＤ（ｎ）を時分割で順に発光させて行き、これに応じて、受光部１４を介して検出した受光量を、対応する領域ＳＴＲ（ｎ）に格納して行く（ステップＳ２１〜Ｓ２６）。

次に、前記設定された電流値の電流を各ＬＥＤ（ｎ）に時分割で順に流したときに、各ＬＥＤ（ｎ）がそれぞれ発光する光を、受光部１４で受信して検出された受光量の理想値を推定する（ステップＳ２７）。この理想値（理想曲線）は、発光部２０と受光部１４との位置関係が分かれば、すぐに推定できる。したがって、発光部２０と受光部１４とを常に所定の位置関係にした上で、本発光調整処理を実行するようにすれば、理想曲線を１つのみ用意するだけでよい。ただし、本発光調整処理を実行する際に、発光部２０と受光部１４の位置関係を常に固定するのは面倒であり、うっかり忘れることもあるので、ＬＥＤ（ｎ）毎に検出した受光量から、演算によって理想曲線を推定するようにしてもよい。

このようにして推定された理想値と測定値の差分をＬＥＤ（ｎ）毎に算出し（ステップＳ２８）、この差分が、所定の閾値以上となるＬＥＤ２０ａに対して、その差分に応じて、以前に設定された電流値を変更する（ステップＳ３０）。

このように、本実施の形態では、発光部２０の各ＬＥＤ２０ａを時分割で順に発光させて行き、この光を、光センサ１４ａを介して受光して、ＬＥＤ２０ａ毎に受光量データとして記録し、この記録された受光量データから、受光量が最大である受光量データと、この受光量データを生成したＬＥＤ２０ａを検出し、ギターＧは、このＬＥＤ２０ａの発光視点の方向および受光量に応じた距離に位置していると判別するようにしたので、ギターＧの位置を安価に検出することができる。

また、受光量データのレベルと、これに対応する理想曲線上の値との間の差分を、各受光量データについて算出し、算出された差分が所定の閾値を越えたＬＥＤ２０ａについて、その差分が、少なくとも閾値内に収まるように、そのＬＥＤ２０ａに流す電流値を増減させるようにしたので、各ＬＥＤ２０ａの製造過程におけるバラツキや劣化による光量変化を調整することができ、これにより、精度の高い位置検出を行うことができる。

なお、本実施の形態では、本発明をエレクトリックギターに適用したが、これに限らず、他の電子楽器に適用してもよい。さらに、電子楽器に限らず、楽音信号を生成する機器であって、携帯可能なもの、たとえば、ラジカセに適用するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、発光部を固定し、受光部を可動に構成したが、これとは逆に、受光部を固定し、発光部を可動に構成してもよい。

なお、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムまたは装置に供給し、そのシステムまたは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ５やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、本発明の目的が達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が本発明の新規な機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、たとえば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。また、通信ネットワークを介してサーバコンピュータからプログラムコードが供給されるようにしてもよい。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ５などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

本発明の一実施の形態に係る楽音信号加工装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施の形態の楽音信号加工装置を適用したエレクトリックギターの外観を示す図である。 図１中の発光部が発光する状態と、これに応じて図１中の受光部が受光した状態の一例を示す図である。 図１の楽音信号加工装置が実行する発光調整処理を説明するための図である。 図１の楽音信号加工装置、特にＣＰＵが実行するメインルーチンの手順を示すフローチャートである。 図５中の位置検出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 図５中のパネル設定処理に含まれる発光調整処理の詳細な手順を示すフローチャートである。

符号の説明

５…ＣＰＵ（判別手段、検出手段、生成手段、加工手段、調整手段、推定手段、算出手段、制御手段），１１…音源回路（生成手段），１２…効果回路（加工手段），１４…受光部（受光手段），２０…発光部（発光手段），２０ａ…ＬＥＤ（発光素子）

Claims (3)

1. 複数の発光素子を、該各発光素子の発光視点がそれぞれ異なるように配置して形成した発光手段であって、前記各発光素子を順に発光させて行き、重複して発光させないようにした発光手段と、
   該発光手段から発生された光を受光し、その受光強度を検出する受光手段であって、前記発光手段との相対位置を自由に変更できる受光手段と、
   該受光手段によって検出された受光強度に基づいて、前記複数の発光素子のうち、受光強度が最大である発光素子を判別する判別手段と、
   該判別手段によって判別された発光素子およびその受光強度に基づいて、前記発光手段と前記受光手段との相対位置を検出する検出手段と、
   楽音信号を生成する生成手段と、
   前記検出手段によって検出された相対位置に基づいて、前記生成手段によって生成された楽音信号を加工する加工手段と
   を有することを特徴とする楽音信号加工装置。
2. 前記複数の発光素子の各発光強度をそれぞれ個別に調整する調整手段と、
   所定の条件の下で、前記複数の発光素子をそれぞれ発光させたときに、前記受光手段によって検出されるであろう、該各発光素子の理想の受光強度を推定する推定手段と、
   前記所定の条件の下で、前記複数の発光素子をそれぞれ発光させたときに、前記受光手段によって実際に検出された各受光強度と、前記推定手段によって推定された各受光強度との差分を発光素子毎に算出する算出手段と、
   該算出手段によって算出された差分が所定の閾値を越えた発光素子に対して、該差分が前記所定の閾値内に収まるように、その発光強度を調整するように前記調整手段を制御する制御手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の楽音信号加工装置。
3. 複数の発光素子を、該各発光素子の発光視点がそれぞれ異なるように配置して形成した発光手段であって、前記各発光素子を順に発光させて行き、重複して発光させないようにした発光手段から発生された光を受光し、その受光強度を検出する受光手段であって、前記発光手段との相対位置を自由に変更できる受光手段によって検出された受光強度に基づいて、前記複数の発光素子のうち、受光強度が最大である発光素子を判別する判別ステップと、
   該判別ステップによって判別された発光素子およびその受光強度に基づいて、前記発光手段と前記受光手段との相対位置を検出する検出ステップと、
   楽音信号を生成する生成ステップと、
   前記検出ステップによって検出された相対位置に基づいて、前記生成ステップによって生成された楽音信号を加工する加工ステップと
   を有する楽音信号加工方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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