JP4520952B2 - 音楽練習支援機器 - Google Patents

Description

本発明は、楽器練習や声楽練習を支援する音楽練習支援機器に関する。

楽器の音や、音声を入力し、その音程を所定の基準音程と比較し、その偏差を表示する電子調律器が、正確な発音や発声をするための練習に用いられている。またカラオケ上達の方法として、模範ボーカルの信号と練習ボーカルの信号を入力して、音程を検出し、模範ボーカルの音程と練習ボーカルの音程とのズレを歌唱中に視認できるように、音程を縦軸、時間を横軸とした音程座標に、模範ボーカル信号の音程座標軌跡と練習ボーカル信号の音程座標軌跡を表示手段に表示させる技術が開示されている。（特許文献１参照）。
特開平８−１２３４５４

しかしながら、電子調律器は入力音の音程と基準音の音程との偏差を正確に表示するので音楽練習支援に有用であるが、入力音の瞬時の状況を表示するのみであるので、発音の特徴を把握し、理想的な発音をするための矯正訓練をする場合や、発音の安定性を訓練したりする場合に認識容易な表示ができないという問題を有している。

また、特許文献１に記載された従来の技術は、カラオケの練習などで用いるため、音程のダイナミックレンジが１．５から２オクターブ程度必要となり、この広いダイナミックレンジを縦軸に表示するため、楽器や声楽練習のように精密な音程のズレを認識したいという目的に応えることが困難であるという問題を有している。

また、従来の技術には、模範ボーカルの信号に対する練習ボーカルの偏差を見ようとした際、模範ボーカルの表示が時間の経過とともに動いており、偏差がどの程度であるかを見て確認するのが困難であるという課題もある。

また、従来の技術は、入力した音の音量変化を表示しないため、音量コントロールの練習や、音量変化時の音程安定化の練習等を支援することができないという課題をも有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、楽器や声楽などの音（音程及び音量を含む評価対象の物理量）を入力し、練習者のこれらの音と、予め決められた基準となる音との偏差を高い精度を求めて表示し、それらの偏差の変化を、従来例に比較して練習者に対して分かりやすい表示及び指示として与える音楽練習支援機器を提供する。

本発明の音楽練習支援機器は、楽器の楽音を入力し、予め決められた基準音とのピッチまたは音量の偏差を表示する音楽練習支援機器であり、音を入力して該音を電気信号に変換した入力信号を出力する信号入力部と、入力部から出力された入力信号を増幅する信号増幅部と、増幅された入力信号を、矩形波に変換、入力信号データを記憶するタイミング信号を出力するタイマ部と、入力信号データをタイミング信号に対応して記憶する第一データメモリ部と、第一データメモリ部に記憶された入力信号データを表示する表示部と、を有することを特徴とする。

また本発明の音楽練習支援機器は、入力信号データを記憶する第二データメモリ部を有し、第二データメモリ部が、第一データメモリ部が記憶容量を超えた場合、第一データメモリ部の記憶の古い方から入力信号データを消去し、消去された入力信号データを第二データメモリ部へ記憶し、新しい入力信号データを第一データメモリ部へ記憶することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、画面に表示する横軸の設定と縦軸の設定をする表示方法設定部を有し、表示部は表示方法設定部の設定に応じて表示をすることができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、第一データメモリ部に記憶された入力信号データを表示するか、第二データメモリ部に記憶された入力信号データを表示するか選択する表示情報切替部と、表示部に表示させるデータを記憶する表示データメモリ部とを有し、表示データメモリ部が、表示情報切替部によって選択された内容に基づいてデータを記憶することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、表示方法設定部が入力信号データを入力し、入力された最初の入力信号データを、表示されるレンジにおける所定の値として設定することができる。好ましくは上記所定の値はレンジの中央値である。

また本発明の音楽練習支援機器は、表示方法設定部が入力信号データを入力し、入力された入力信号データの最低値と最高値を、各々表示するレンジの下限、上限として設定することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、信号入力部が、振動を電気信号に変換する振動センサと、信号入力部を楽器に固定する固定部とを有することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、波形処理部が、増幅した入力信号の波形を矩形波に変換する波形整形部と、整形した入力信号データから入力された楽音の周波数を求め、この周波数から音程情報を検出する音程検出部とを有することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、波形処理部が、増幅した入力信号の波形を矩形波に変換する波形整形部と、整形した入力信号データから楽音の周波数を求め、この周波数から音程情報を検出する音程検出部とを有し、表示方法設定部が、中心音程とレンジの設定を有し、音程情報の表示を表示部へ、画面の縦軸方向の所定位置に中心音程を表示し、中心音程からの偏差を縦軸方向に表示し、時間の経過を横軸方向に表示することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、波形処理部が、入力信号増幅部で増幅した入力信号のレベルを検出するサンプルホールド部と、サンプルホールド部の出力保持期間を設定するホールド時間設定部と、を有し、入力信号データは入力信号の音量情報であることができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、波形処理部が、入力信号増幅部で増幅した入力信号のレベルを検出するサンプルホールド部と、サンプルホールド部の出力保持期間を設定するホールド時間設定部とを有し、入力信号データが入力信号の音量情報であり、表示方法設定部が、中心音量とレンジの設定を有し、音量情報の表示を表示部へ、画面の縦軸方向の所定位置に中心音量を表示し、中心音量からの偏差を縦軸方向に表示し、時間の経過を横軸方向に表示することができる。

また本発明の音楽練習支援機器は、波形処理部が、入力信号増幅部で増幅した入力信号のレベルを検出するサンプルホールド部と、サンプルホールド部の出力保持期間を設定するホールド時間設定部と、を有し、入力信号データは入力信号の音量情報であり、表示方法設定部は、中心音量とレンジの設定を有し、音量情報の表示を表示部へ、画面の縦軸方向の所定位置に中心音量を表示し、中心音量からの偏差を縦軸方向に表示し、時間の経過を横軸方向に表示し、表示方法設定部が、音程情報と音量情報の表示に関して、レイアウトの設定をすることができる。

本発明は、予め決められた目標音の音程と入力した音の音程との偏差と、予め決められた目標音の音量と入力した音の音量との偏差を、時間経過に従い表示することで分かり易くした。また、一定期間における、音程や音量の目標音からの偏差、または音程や音量の変化を表示し、その表示を見ることで、目標音に合わせる演奏や発音の練習が容易に可能となり、効果的に音楽練習ができる。

以下本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施形態を表すブロック図である。

信号入力部１は、楽器の音を入力し、その音を電気信号に変換する。入力信号部１は、例えば、機械的振動を電気信号に変換するマイク、圧電素子、振動センサなどを用いることができる。しかし、マイク、圧電素子、振動センサなどの出力信号は微小なので、信号を増幅する必要がある。信号増幅部２は信号入力部１で入力された入力信号を増幅し、波形整形部５とサンプルホールド部８へ増幅した入力信号を出力する。信号増幅部２は信号入力部１で入力された入力信号を波形整形部５とサンプルホールド部８における処理に適した電圧レベルに変換する。

タイマ部３は、基準信号、制御部２０で用いる制御タイミング信号、各メモリ部や信号処理部４で用いるタイミング信号を生成し、出力する。

図中破線で囲われている信号処理部４は信号増幅部２で増幅された入力信号をデジタル処理可能な信号に変換する。信号処理部４は、入力される入力信号の音程及び音量を処理する、波形整形部５及びサンプルホールド部８の２つの処理部から成る。波形整形部５は、信号増幅部２からの入力信号を入力し、波形を整形、例えば、コンパレータにより、予め設定された設定値より大きいか否かによって、入力信号をこの設定より大きい場合に「Ｈ」レベル、小さい場合に「Ｌ」レベルとし、これにより入力された入力信号を矩形波として出力する。このコンパレータにおける設定値は、一例としてほぼ入力信号であるアナログ波形の中央の電圧としておく。すなわち、信号増幅部２からはアナログ的な信号が出力されるが、この信号を波形整形部５によってデジタル的な、「Ｈ」レベルと「Ｌ」レベルで示される矩形波（パルス）信号に波形整形する。音程検出部６は波形整形部５で整形された入力信号データから音程を検出する。矩形波列の周期性を検出し、その繰り返し周波数から入力信号の基本周波数を求め、その周波数がどの音程に当てはまるかを、内蔵する音程テーブルから、周波数に対応する音程を抽出して、その抽出結果を制御部２０へ、音程情報として出力する。ここで、上記音程テーブルは、音程と、各音程に対応する周波数範囲とが対応づけて記憶されている。音程検出部６は、波形整形部５から、入力信号の矩形波が入力されると、この周波数を求め、上記音程テーブルからこの周波数が含まれる周波数範囲に対応する音程を抽出し、音程情報として出力する。

サンプルホールド部８は、信号増幅部２からの入力信号を、ホールド時間設定部７で設定した時間ごとの入力信号の値を検出し、この値をＡ／Ｄ変換部９へ出力する。ここで、ホールド時間設定部７は、利用者などにより入力され、所定の時間が予め設定されている。サンプルホールド部８は、ホールド時間設定部７に設定された時間だけ入力信号の検出値を保持して出力する。そして、サンプルホールド部８は、所定の期間ごとの入力信号の値をメモリに記憶することで、設定された時間単位の入力信号のレベル値である音量情報を記憶する。

Ａ／Ｄ変換部９は、サンプルホールド部８で検出された値が入力され、この入力される値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換処理を行う。そして、Ａ／Ｄ変換部９は、変換した入力信号を音量情報として制御部２０へ出力する。

入力部１０は、本音楽学習支援機器の設定値の入力、表示やモードの切替などの入力操作をするキーである。また、入力部１０には、外部入力端子も備わり、信号入力部１の代わりにこの外部入力端子からも入力信号を入力することができる。

上記制御部２０は、本音楽学習支援機器の回路全体の動作を制御する。ここで、制御部２０は、例えば、メモリ部１３に記憶されているプログラムに従い、本音楽学習支援機器における演算、各部の動作の管理、制御を行い音楽学習支援機器の動作の制御を行う。この制御部２０はＣＰＵを有し、このＣＰＵがメモリ部１３に記憶されているプログラムに従い処理を行い、その結果、制御部２０における各種制御、演算を行う。メモリ部１３は、ＲＯＭ及びＲＡＭ等から構成されている。メモリ部１３におけるＲＯＭは、ＣＰＵの制御プログラムや設定値が記憶されている。上記ＲＯＭとしては、フラッシュメモリなどの書き込み可能なＲＯＭを用いることもできる。メモリ部１３におけるＲＡＭは各種処理のための一時的なデータ、設定値、演算結果、演算途中のデータ等を記憶する。

表示部１１は、入力信号の音程と音量を表示する。表示部１１は、制御部２０によって制御され、各種設定に従い表示する。表示部１１の表示画面は好ましくはＬＣＤまたはＥＬディスプレイである。ＬＣＤやＥＬディスプレイは小型で軽量なので携帯しやすい音楽学習支援機器を構成できる。音出力部１２は基準となる音を出力する。例えば、スピーカーによって音を出力する。また、音出力部１２は、出力用のジャックを備え、外部機器に接続ができる。

第一データメモリ部１４は、読み書き可能なメモリであり、例えばＲＡＭである。また、この第一データメモリ部１４は、読み書き可能な不揮発性のメモリなど、例えばフラッシュメモリを用いることもできる。第一データメモリ部１４は制御部２０によって制御される。第一データメモリ部１４には、入力信号の音程情報と音量情報とが、予め設定された時間ごとに制御部２０によって記憶される。また、第一データメモリ部１４には、表示画面に表示するレンジや中央値が、補助データとして制御部２０により記憶される。また、第一データメモリ部１４には、入力データがファイルごとに記憶されている。第一データメモリ部１４には、入力信号の音程情報と音量情報とが、入力の度に制御部２０により書き込まれて、記憶される。制御部２０は、上記第一データメモリ部１４の記憶容量をオーバーする量の情報を入力された場合、古いデータから順に、新たなデータが記憶できる容量のデータを、第二データメモリ部１５に移す。また、制御部２０は、新たに入力されるデータを、上述したデータの移動により、第一データメモリ部１４の空いた領域に対して書き込む。第一データメモリ部１４は、メモリ容量として、好ましくは一画面分のデータが記憶できる容量で設定されている。設定された容量を超えるデータが入力された場合、他の記憶手段に対して、データを別途保存する。

また、第一データメモリ部１４は、新たな入力信号があった場合に、それまでに記憶していたデータを第二データメモリ部１５へ記憶し、新たな入力信号のデータを保存する。

第二データメモリ部１５も、第一データメモリ部１４と同様に、読み書き可能なメモリであり、例えばＲＡＭである。また、フラッシュメモリも用いることができる。第二データメモリ部１５は制御部２０によって制御される。第二データメモリ部１５は、入力信号の音程情報と音量情報とを、予め設定された時間ごとに記憶する。また、第二データメモリ部１５は、表示するレンジや、中央値を補助データとして記憶することができる。また、第二データメモリ部１５は、入力データをファイルごとに記憶し、後から読み出すことができる。

制御部２０は、入力した信号に関する情報をリアルタイムに表示部１１へ表示させる場合、第一データメモリ部１４から表示するデータを読み出し、表示データメモリ部１６へ記憶させる。制御部２０は、過去のデータを表示部１１へ表示させる場合、第二データメモリ部１５からデータを読み出し、表示データメモリ部１６へ記憶させる。リアルタイムに表示するか、過去のデータを表示させるかの切替は、表示情報切替部１９によって行われる。表示情報切替部１９において、表示情報の切替の選択入力が行われ、選択された表示情報に対応する切替データ情報が記憶され、記憶された切替データ情報に基づいて制御部２０は制御を行う。

モード設定部１７は、利用者の入力に対応して、表示するモードや、表示させる過去のデータの選択や、初期設定するための設定モードなどのモードの設定や選択を行い、その設定情報が記憶される。制御部２０の制御により、その選択された設定状態に遷移、または選択が行われる。

表示方法設定部１８は、利用者の入力に対応して、音程情報の表示の設定、音量情報の表示の設定、縦軸のレンジの設定、スクロール速度の設定、横軸のレンジの設定、音程情報と音量情報のレイアウトの設定を行い、設定情報を記憶する。制御部２０は、設定された情報に基づき制御する。

図２は、メモリの内容を示す図である。横に、メモリ、ファイル、タイム、音程データ、音量データ、補助データを、縦に第一データメモリ、第二データメモリを表した表である。

第一データメモリ部１４は、メモリ列の第一データメモリの行の内容を記憶している。第一データメモリ部１４はファイルとしてＦ１２１が記憶されている。ファイルＦ１２１は、タイムＴ３における音程データＤＡ３、音量データＤＢ３、補助データＤＣ３と、タイムＴ４における音程データＤＡ４、音量データＤＢ４、補助データＤＣ４と、以下同様に各タイムにおける音程データ、音量データ、補助データを、タイムＴｎ、音程データＤＡｎ、音量データＤＢｎ、補助データＤＣｎに至るまでのデータで構成されている。

第二データメモリ部１５には、メモリ列の第二データメモリの行の内容が記憶されている。第一データメモリ部１４の記憶容量を超えた分をファイルＦ１２２として記憶している。ファイルＦ１２２は、タイムＴ１における音程データＤＡ１、音量データＤＢ１、補助データＤＣ１と、タイムＴ２における音程データＤＡ２、音量データＤＢ２、補助データＤＣ２で構成されている。このように、ファイルＦ１を第二データメモリ部１５には古いデータを、第一データメモリ部１４には新しいデータを記憶するようにし、一連の入力データが欠損しないように、記憶容量を超えた場合は古いデータを移す。ファイルＦ１２２のデータにファイルＦ１２１のデータが続いている。タイムＴ１は古くタイムＴｎが最新のデータとして時系列に記憶されている。

また、すでに入力が終了したデータに関しては、ファイルＦ２、ファイルＦ３のように、ファイルごとにタイム、音程データ、音量データ、補助データを記憶し、後ほど再表示ができるように保存しておく。

図３は、本発明の信号処理部の第二実施の形態をしめすブロック図である。振動ピックアップ部２３は圧電素子が配置され、楽器に取り付けられる。振動ピックアップ部２３は楽器が奏でられときの振動を圧電素子が振動に応じた電気信号に変換して出力する。入力信号増幅部２４は振動ピックアップ部２３から出力される電気信号を増幅する。入力信号増幅部２４は増幅した信号をアンチエリアシングフィルタ部２５へ入力する。Ａ／Ｄ変換時にエリアシングが起こらないように、Ａ／Ｄ変換をする前に、増幅した信号をアンチエリアシングフィルタ部２５のアンチエリアシングフィルタに通す、すなわち、折り返し雑音をなくす目的で、ナイキスト周波数以上の信号を除去するためにフィルタリングを行う。その後Ａ／Ｄ変換部２６へ入力する。Ａ／Ｄ変換部２６でアナログ信号をデジタル信号に変換し、音程検出部２７に出力する。音程検出部２７では、音程を検出し後段に音程情報を出力する。このように、Ａ／Ｄ変換をする前に、信号の前処理を行い、誤検出の防止をする。

図４は、本発明の第三の実施の形態を示すブロック図である。楽音収集部２８は信号入力部であり楽器の音を入力し、電気信号に変換する。変換した入力信号は入力波形処理部２９へ出力する。入力波形処理部２９では、入力信号の増幅、波形整形、アンチエリアシングフィルタなどの信号の処理を行い、マイコン３３とＡ／Ｄ変換部３２へ信号の出力を行う。Ａ／Ｄ変換部３２ではアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデータをマイコンに出力する。マイコン３３はＲＯＭ３０に記憶されたプログラムに基づき音楽学習支援装置の全体の制御を司る。入力波形処理部２９から入力された信号を基に音程を演算する。Ａ／Ｄ変換部から入力された時間の関数である信号を周波数の関数に変換し周波数領域でのピークを求め基準周波数、即ち音程を求める。

ＲＯＭ３０は、マイコン３３の制御プログラムや設定値が記憶されている。ＲＯＭ３０は、フラッシュメモリなどの書き込み可能なＲＯＭを用いることもできる。ＲＡＭ３１は各種処理のための一時的なデータ、設定値、演算結果、演算途中などのデータを記憶する。

表示部３４は、基準となる音程と音量に対する入力信号の音程と音量の偏差を表示する。表示部３４は、マイコン３３によって制御される。また、表示部３４は、各種設定の表示、入力指示、メッセージの表示を行う。表示部３４の表示画面は好ましくはＬＣＤまたはＥＬディスプレイである。ＬＣＤまたはＥＬディスプレイは、小型で軽量なので携帯しやすい音楽学習支援装置を構成することができる。音出力部３６は基準音を出力する。基準音は目標とする音であり、メロディーであっても良い。また、予め設定された基準音は、音程と音量の制御を制御部２０が行い、設定された基準音を音出力部３６のスピーカーから出力する。また、出力用のジャックを備え、外部機器に接続ができる。操作部３５は音楽学習支援機器の設定値の入力、表示やモードの切替などの操作入力をするキーである。また、操作部３５は外部入力端子も備わり、楽音収集部２８の代わりにこの外部入力端子から入力信号を入力することができる。本実施の形態は、図１で説明した実施の形態の制御部２０をマイコン３３に置き換えたものである。このように、マイコンにより制御部２０の実施も可能である。

図５は、本発明の音程表示を表す図である。横軸に時間、縦軸に音程をとったグラフである。入力信号３７は時間の経過に従い音程を変化させている。このような時間と音程の変化を第二データメモリ部１５が記憶している。図中破線で囲っている第一表示エリア３９は一画面に表示するデータを示している。Ｗ１の時間分を一画面に表示する。図中破線で囲っている第二表示エリア４０は、Ｗ２の時間分を一画面に表示することを意味している。このようにどのくらいの時間分のデータを一画面に表示するかは表示方法設定部１８で設定する。この設定によって表示部１１では一画面に表示する時間を変えて表示する。一度に表示する時間が長くなれば、粗い表示となる。また、変化矢印３８は移動のスピードを表している。単位時間当たり矢印の大きさだけスクロールすることを示している。このスクロールの速さも表示方法設定部１８で設定する。この設定によって表示部１１ではスクロールの速さを変えて表示する。

図６は、本発明のロール表示モードを表す図である。図中上から信号入力部１から信号が入力し、処理が開始されてからの経過時間を一秒ごとに示した図である。音程線４１は時間とともに変化する音程を示す線である。点線で囲った部分が画面を示す。画面の右端から音程線４１が表示される。毎秒同じ速度で表示がされる。１秒、２秒、３秒、４秒と時間が進むと音程線４１は右端から左端へ到達する。新しいデータが常に右端から現れ、古いデータは左に進む表示である。５秒後、最初のデータは左端を通り越して画面から消える。表示されているデータは第一データメモリ部１４に記憶されているデータであり、６秒後の画面で左端４２から消えた信号は第二データメモリ部１５へ保存される。

図７は、本発明のシングル表示モードを表す図である。シングル表示モードは一画面に表示されるデータ分の入力がされるとそこでストップするという表示モードである。この表示モードの場合に偏差の表示は画面の左端４３から表示が開始される。表示は信号の入力と同時に行われる。１秒後、２秒後、３秒後、４秒後と画面は左から右へ音程線が表示される。４秒後、右端４４で丁度一画面の表示が終了する。一画面の表示が終了すると入力が停止される。

図８は、第１の表示形態を表す図である。表示画面の上段に音量の変化を示すグラフ、下段に練習した楽譜が表示される。また、表示画面を選択して、上段のみの音量変化グラフ４５を表示するようにも設定できる。上レンジ線４６は基準音量より＋２０ｄｂの位置に表示された線である。下レンジ線４７は基準音量より−２０ｄｂの位置に表示した線である。音量線５１は、入力された音の音量の時間変化を表示した線である。下段には練習の楽譜の表示がされている。ｃの音の全音符４８を演奏を始めてからクレッシェンド４９の記号が示すように徐々に大きな音にして目標の音量を一端保ち、デクレッシェンド５０の記号が示すように徐々に小さな音にする練習用の表示である。音量変化画面４５では、入力された音の音量を示す音量線５１が表示される。音量線５１は徐々に音量が大きくなり、一定を保ち、徐々に音量をが下がっていることが表示され、表示により入力された音の音量が分かる。予め楽譜の設定を行うことで楽譜の表示と楽譜からの偏差を表示することができる。

図９は、第２の表示形態を表す図である。表示画面の上段に音量の変化を示すグラフ、下段に練習した楽譜が表示される。また、表示画面を選択して、上段のみの音量変化グラフ５２を表示するようにも設定できる。上レンジ線５３は基準音量より＋２ｄｂの位置に表示された線である。下レンジ線５４は基準音量より−２ｄｂの位置に表示した線である。上レンジ線５３と下レンジ線５４の中間にある一点鎖線は基準となる音量を表す。音量線５６は、入力された音の音量の時間変化を表示した線である。下段には練習の楽譜の表示がされている。ｃの音の全音符５５を一定の音量保つ練習である。音量変化画面５２では、音量線５６が示すように、基準音量を中心に音量を保っていることが分かる。この音量線５６の変化を見ながら、音量を一定に保つ練習をする。

図１０は、第３の表示形態を表す図である。表示画面の上段に音程の変化を示すグラフ、下段に練習した楽譜が表示される。また、表示画面を選択して、上段のみの音程変化グラフ５７を表示するようにも設定できる。レンジ幅ＲＡ１は中心音程線Ｆ＃５８を中心にＣ５９から一オクターブ上のＣ６０までの予め設定した一オクターブ分のレンジを表示している。音程線６１はＣ５９からＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ａ、Ｂ、Ｃ６０までを演奏したときの音程の変化を示している。

図１１は、第４の表示形態を表す図である。表示画面の上段に音程の変化を示すグラフ、下段に練習した楽譜が表示される。また、表示画面の種類の選択をして、上段のみの音程変化グラフ６２を表示するようにもを中心にレンジ幅ＲＡ２で表示を行う。レンジ幅ＲＡ２は音程からの偏差を表している。音程線６５は、Ｃ６４の音を演奏したときの音程の変化を示している。中心音程線６３に重なるように練習を行うことができる。

図１２は、第５の表示形態を表す図である。表示画面の上段に音程の変化を示すグラフ、下段に練習した楽譜が表示される。また、表示画面を選択して、上段のみの音程変化グラフ６６を表示するようにも設定できる。レンジ幅ＲＡ３は、Ｇ７１の音からＥ７０の音までの幅をレンジの幅とした。上レンジ線６８はＥの音程、下レンジ線６９はＧの音程を示している。中心音程線６７はＣの音の音程である。音程線７２は音程の時間的な変化を示した線である。楽譜の音符を演奏するに従い音程線７２も変化することが分かる。このとき、目標とする楽譜の音になるべく添うように練習をすることで、楽譜に忠実な音程の演奏を練習することができる。

図１３は、第６の表示形態を表す図である。音楽学習支援機器の正面から見た図である。

音楽学習支援機器の正面７３はディスプレイ８７と入力部８６がある。右下点線で囲った部分のボタン８６は機器の操作や設定入力する入力部である。ディスプレイ８７は上段が音程の偏差の時間経過を表示したグラフを表示し、下段が音量の変化を表示したものである。ＰＩＴＣＨマーク７５が音程の表示を表すマークである。ここにグラフが何を表示しているかを、表示方法設定部１８の上段に何を表示するかの設定に対応して表示する。ＶＯＬＵＭＥマーク８０が音量の表示を表すマークである。ここにグラフが何を表示しているかを、表示方法設定部１８の下段に何を表示するかの設定に対応して表示する。

上段レンジ７４は音程表示のレンジを示す。レンジはプラスマイナス５０セントのレンジを持つことを表している。下段レンジ８１は音量表示のレンジを示す。プラスマイナス５ｄｂのレンジを持つことを表している。上段中央線７６は基準とする音程をあらわす。音程線７９は入力した音の音程を示している。上段中央線７６からの距離が音程のズレを表す。Ｂフラットマーク７８は基準とする音程を表している。ここでは、Ｂフラットが基準である。音を鳴らし続けたときに基準からどのくらいズレているのか時間経過とともに表示され、見ることができる。下段中央線８２は音量の基準を表している。音量線７７は入力した音の音量を示している。

楽器の発音の音程と音量を一定に保ちながら安定した発音を長くできるように練習するときに用いることができる。

ここで、表示方法設定部１８の内容に関して、図２０の設定データ表を用いて説明する。この設定表は図１３の第６の表示形態の設定である。設定表は項目とそれに対応する設定値を持つ。表示エリアの項目は、表示画面上のレイアウトに関する項目である。画面を何分割して、どのように配置するかを設定する。設定値は、２と上下である。２とは画面を２つに分けることを、上下は上下に配置することを意味する。表示エリアサイズはそれぞれの画面のサイズを百分率で設定する。上段下段ともに５０％であり、画面の上半分と下半分に分ける。表示エリア内容は、各表示エリアに何を表示するかを示す。上段は音程、下段は音量を表示する。音符やメッセージなども設定できる。

基準音は何を基準に表示するかを設定する。上段はＢフラット、下段は初期音である。上段はＢフラットの音を基準にする。入力した音とＢフラットの音の偏差を演算し、表示する。下段は最初に入力した音の強度を基準にする。

縦軸単位は縦軸に何を表示するかを設定する。上段は偏差であり、基準音からの偏差を表示する。下段は強度であり、基準強度との差を表示する。

縦軸レンジは縦軸のレンジ幅を設定する。上段はプラスマイナス５０セント、下段はプラスマイナス５ｄＢである。

横軸単位は横軸に何を表示するかを設定する。上段は時間であり、下段は時間である。

横軸レンジは横軸のレンジ幅を設定する。上段のレンジは１０秒であり、下段のレンジは１０秒である。一画面に表示するレンジはそれぞれ１０秒分のデータである。

移動速度は画面が移動する速度を設定する。上段は１０秒／画面で、下段は１０秒／画面である。一画面を１０秒で移動する速度で表示する。

表示モードは表示するモードを設定する。上段はロールモード、下段はロールモードである。それぞれ、一画面を１０秒で移動しながら表示を続ける。

このような設定を表示方法設定部１８で行い、制御部２０の制御によって、入力された音に関して第６の表示形態の表示を行う。設定を変えることで、さまざまな表示形態をすることができる。例えば上述したような第１から第５の表示形態や以下述べる表示形態なども表示できる。

図１４は、第７の表示形態を表す図である。図１３で示した第６の表示形態において、ディスプレイ８７の下段のレンジをプラスマイナス２０ｄｂとしたものである。これは、楽器から発音される音程を一定に保ちながら、音量を変化させる練習に用いることができる。レンジを変えることで、音の変化が大きいときにも小さいときにも対応ができる。表示方法設定部１８の下段のレンジの設定に対応して表示する。

図１５は、第８の表示形態を表す図である。ディスプレイ８７に音程の表示をさせた場合である。レンジ８３は音程表示のレンジを示す。レンジはプラスマイナス５００セントのレンジを持つことを表している。中央線８５は基準音であるＢフラットの音程を表している。音程線８４は入力した音の音程を表している。これは、金管楽器でタンギングを使用せずに倍音間の音の移動をスムーズに行い、アンブッシャコントロール、シラブルの使い分け、ブレスコントロールを練習するときに用いることができる。このようにレンジを大きく取りたいときにはなるべく画面を広く用いたいので、一画面表示をしている。

図１６は、第９の表示形態を表す図である。表示の設定は図１３の第６の表示形態と同じである。入力された音の音程と音量を表示している。アタック８８、コア８９、リリース９０のときの音程や音量の状態から楽器の発音のくせを見ることができる。

図１７は、第１の使用形態を表す図である。ベル９１に音楽練習支援機器９３をクリップ９２により取り付けた状態を示す図である。クリップ９２で楽器に固定し、音楽練習支援機器９３を演奏者に向け、演奏しながら音程、音量の状態を確認できる。音楽練習支援機器９３を楽器に固定するためにクリップを取り付けたものである。

図１８は、第２の使用形態を表す図である。ベル９１に振動センサ付クリップ９４を固定し、楽器の音をこの振動センサ付クリップ９４で入力する。入力した信号は、コード９５を経由してジャック９６を介して音楽練習支援機器９３へ入力される。このようにすることで、振動センサ付クリップ９４は音楽練習支援機器９３より軽いので、楽器に取り付けたときの重さによる負担を小さくして演奏の音程、音量の状態を確認できる。

従来の技術においては、模範ボーカル音声や、伴奏音等、音程検出対象となる練習ボーカル音以外の音も同時にマイクに入力されるが、これらのいわゆる雑音と検出対象音をどのように識別するかという技術的な課題に対して解決策を与えていないという問題がある。

しかしながら、この振動センサを楽器に搭載させて、振動により音の情報を入力する構成により、音程検出対象以外の雑音の入力を抑制し、検出対象音のみを検出することができ、演奏の音程、音量の状態を正確に入力することができる。特に振動センサを楽器に装着することで、外部の音を入力せずに楽器の振動のみを直接入力することができるので、検出対象となる楽器の音に関して正確に入力できるという効果を奏する。

図１９は、第３の使用形態を表す図である。マイク９７により音声や楽器などの演奏の音を入力する。入力した信号はコード９９を経由してジャック９８を介して音楽練習支援機器９３へ入力される。コード９９の代わりに無線によって信号を伝えることも可能である。

この第１の使用形態の動作について説明を加える。楽器のベル９１に固定部としてクリップ９２を用いて固定し、音楽練習支援機器９３に内蔵されている信号入力部１の圧電センサにより、楽器演奏時のベル９１の振動を電気信号に変換する。変換した入力信号は信号増幅部２へ入力され、増幅される。増幅された入力信号は波形整形部５とサンプルホールド部８へ入力される。波形整形部５は、入力信号波形を矩形波に変換し、音程検出部６に出力する。音程検出部６では音程を検出し、音程データを制御部２０へ出力する。サンプルホールド部８ではホールド時間設定部７で設定された値、例えば０．１秒間ごとレベルを検出し、Ａ／Ｄ変換して値をデジタルデータに変換し、０．１秒ごとの音量情報を制御部２０へ出力する。

制御部２０では、タイマ部３で０．１秒ごとに第一データメモリ部１４へ記憶させるためのタイミング信号を生成し、０．１秒ごとの音程データと音量データを第一データメモリ部１４へ記憶する。蓄積されるデータが第一データメモリ部１４の記憶容量を超えると第二データメモリ部１５へ、古いデータが移される。また、表示されるデータは表示データメモリ部１６は記憶され、表示部１１で表示される。また、制御部２０は、図２０の設定データ表で示された表示方法設定部１８の設定値で、図１３で示された第６の表示形態の表示を行う。

音楽練習支援機器は、このような動作を行い、演奏している楽器の音の音程と音量の時間変化を表示するので、楽器の音の確認を客観的にできる。

上述したように、音楽の演奏において音程の変化と音量の変化が聴衆を魅了する重要な要素でもある。従って音楽を練習するとき、または自分の演奏を確認するときに、音程の偏差はもちろんであるが、音量の変化の確認も重要である。この音量の変化を練習するための機器が望まれていた。好ましくは、音程と音量の両方の変化を同時に確認できる機器が望まれていた。また、好ましくは、奏でようとする目標の音からの偏差が確認しやすいものが望まれていた。本発明によれば、演奏している音の、音程と音量の変化と、目標とする音からの偏差を同時に表示できるので、上記のような音楽の練習や演奏の確認に最適な機器を提供することができる。

また本発明によれば、楽器の振動を入力して電気信号に変換することで、模範となる入力信号とそれに比較する入力信号が紛れることがないので、正確な音程の判定ができる。また従来の技術では、ディスプレイの左から右に向かって漸次的に延びるように表示され、ディスプレイの右側に至ると表示はリセットされてしまい、改めて左から右に向かって伸びるようになるので、直前の音程が分からなくなるというような課題を有していたが、本発明では第二の記憶手段には画面に入らない音程情報も記憶し、表示することができる。

本発明の実施形態による音楽練習支援装置の構成例を表すブロック図である。 図１における第一データメモリ部１４及び第二データメモリ部１５の記憶内容のテーブルを示す概念図である。 本発明の信号処理部４の第二の実施形態よる構成例を示すブロック図である。 本発明の第三の実施形態による音楽練習支援装置の構成例を示すブロック図である。 本発明における音程表示を表す図である。 本発明のロール表示モードを表す図である。 本発明のシングル表示モードを表す図である。 第１の表示形態を表す図である。 第２の表示形態を表す図である。 第３の表示形態を表す図である。 第４の表示形態を表す図である。 第５の表示形態を表す図である。 第６の表示形態を表す図である。 第７の表示形態を表す図である。 第８の表示形態を表す図である。 第９の表示形態を表す図である。 第１の使用形態を表す図である。 第２の使用形態を表す図である。 第３の使用形態を表す図である。 設定データ表である。

符号の説明

１ 信号入力部
２ 信号増幅部
３ タイマ部
４ 信号処理部
６，２７ 音程検出部
７ ホールド時間設定部
８ サンプルホールド部
９，２６，３２ Ａ／Ｄ変換部
１０ 入力部
１１，３４ 表示部
１２，３６ 音出力部
１３ メモリ部
１４ 第一データメモリ部
１５ 第二データメモリ部
１６ 表示データメモリ部
１７ モード設定部
１８ 表示方法設定部
１９ 表示情報切替部
２３ 振動ピックアップ部
２４ 入力信号増幅部
２５ アンチエリアシングフィルタ部
２８ 楽音収集部
２９ 入力波形処理部
３０ ＲＯＭ
３１ ＲＡＭ
３３ マイコン
３５ 操作部
３９ 第一表示エリア
４０ 第二表示エリア
４１ 音程線
９１ ベル
９２ クリップ
９３ 音楽練習支援機器
９７ マイク

Claims (11)

1. 楽器の楽音を入力し、予め設定された基準音とのピッチまたは音量の偏差を表示する音楽練習支援機器であり、
   前記楽器に固定する固定部と、
   振動センサからなり、前記楽音の振動を入力し、該楽音の振動を電気信号に変換し、変換された前記楽音の振動を入力信号として出力する信号入力部と、
   前記入力部から入力される前記入力信号を増幅する信号増幅部と、
   前記信号増幅部で増幅された前記入力信号の波形を矩形波に整形する波形整形部と、整形した前記入力信号から音程を検出し、検出した前記音程を音程情報として出力する音程検出部と、前記信号増腹部で増幅された前記入力信号のレベルの値を検出するサンプルホールド部と、検出した前記レベルの値をデジタル値に変換し、変換した前記レベルの値を音量情報として出力するＡ／Ｄ変換部とを有し、前記音程情報と前記音量情報とからなる入力信号データを出力する波形処理部と、
   前記入力信号データを記憶するタイミング信号を出力するタイマ部と、
   前記入力信号データを前記タイミング信号に対応して記憶する第一データメモリ部と、
   前記第一データメモリ部に記憶された前記入力信号データを記憶する第二データメモリ部と、
   前記第一データメモリ部に入力される新しい前記入力信号データが前記第一データメモリ部の記憶容量を超えた場合、前記第一データメモリ部の記憶の古い方から前記入力信号データを消去し、消去された前記入力信号データを前記第二データメモリ部へ記憶し、新しい前記入力信号データを前記第一データメモリ部へ記憶するように前記第一データメモリ部及び前記第二データメモリ部を制御する制御部と、
   前記第一データメモリ部に記憶された前記入力信号データの前記音程情報及び前記音量情報のうち少なくとも一方を表示するか、又は前記第二データメモリ部に記憶された前記入力信号データの前記音程情報及び前記音量情報のうち少なくとも一方を表示するかを選択する表示情報切替部と、
   前記表示情報切替部によって選択された前記入力信号データの前記音程情報及び前記音量情報のうち少なくとも一方を記憶する表示データメモリ部と、
   前記表示データメモリ部に記憶された前記入力信号データの前記音程情報及び前記音量情報のうち少なくとも一方を表示する表示部と、
   を有することを特徴とする音楽練習支援機器。
2. 画面に表示する横軸の設定と縦軸の設定をする表示方法設定部を有し、
   前記表示部は前記表示方法設定部の設定に応じて表示をすることを特徴とする請求項１に記載の音楽練習支援機器。
3. 前記表示方法設定部が前記入力信号データを入力し、入力された最初の前記入力信号データを、表示されるレンジにおける所定の値として設定することを特徴とする請求項２に記載の音楽練習支援機器。
4. 前記表示方法設定部が前記入力信号データを入力し、入力された前記入力信号データの最低値と最高値を、各々表示するレンジの下限、上限として設定することを特徴とする請求項２に記載の音楽練習支援機器。
5. 前記波形処理部において、前記音程検出部は、整形した前記入力信号から入力された楽音の周波数を求め、この周波数から前記音程情報を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
6. 前記波形処理部において、前記音程検出部は、整形した前記入力信号から入力された楽音の周波数を求め、この周波数から前記音程情報を検出し、
   前記表示方法設定部は、中心音程とレンジの設定を有し、前記音程情報の表示を前記表示部へ、画面の縦軸方向の所定位置に前記中心音程を表示し、前記中心音程からの偏差を縦軸方向に表示し、時間の経過を横軸方向に表示することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
7. 前記波形処理部は、さらに前記サンプルホールド部の出力保持期間を設定するホールド時間設定部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
8. 前記波形処理部は、さらに前記サンプルホールド部の出力保持期間を設定するホールド時間設定部を有し、
   前記表示方法設定部は、中心音量とレンジの設定を有し、前記音量情報の表示を前記表示部へ、画面の縦軸方向の所定位置に前記中心音量を表示し、前記中心音量からの偏差を縦軸方向に表示し、時間の経過を横軸方向に表示することを特徴とする請求項２乃至請求項７のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
9. 前記表示部が、前記入力信号データの前記音程情報及び前記音量情報を表示し、
   前記表示方法設定部が、前記音程情報と前記音量情報の表示に関して、レイアウトの設定をすることを特徴とする請求項２乃至請求項８のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
10. 前記固定部がクリップであることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
11. 前記クリップが振動センサ付クリップであることを特徴とする請求項１０に記載の音楽用練習支援機器。

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