JP4816360B2 - 発音制御装置 - Google Patents
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Description
このような場合に打楽器が用いられている場合が多い。
また、楽器の操作に不慣れな人であっても、容易に楽曲の演奏を行うことができる発音制御システムも提案されている(特許文献1、2、3)。
特許文献1、特許文献2、特許文献3には、容易な操作で曲の演奏を行うことができる発音制御システムのための操作ユニット、内部に加速度センサを備えたハンドコントローラ、利用者の指先や腕、脚、胴などに加速度センサを取り付けることや靴に加速度センサを内蔵させることが提案されている。加速度センサの出力の大きさにより音量を制御し、ピーク値の間隔に基づいてテンポを制御するようにしている。このような発音制御システムによれば簡単な動作で楽器の演奏や合奏を行うことができる。
特許文献4には、内部に空気などの流体を入れた可撓性体からなる把持部と、感圧面が前記把持部の内部からの連通路に設けられ、楽音コントロール用出力端子を備える圧力センサとを備えた楽音コントロール用操作体が記載されている。ただし、この発明における把持部は掌で押圧操作されるもの、具体的にはテニスボール状のゴム製の把持部であり、体全体を使うエクササイズで使用できるものではない。
また、特許文献5には、弾性体の外皮を有する空気室と、この空気室を外気に連絡する管体と、この管体内に設けられ気流によって振動する振動子と、この振動子の振動を検出して出力するピックアップ手段とを設けた楽器が記載されている。
しかしながら、スティックで叩くものや、手で叩くものにおいて、パッド部分が木であったり、ゴムで作られたものであっても、長い時間叩くと指先や手が痛くなる。特に、お年寄りの場合には、問題となる。
また、太鼓は折り畳めないため、持ち運びが不便であった。
そこで、手で長時間叩いても、手が痛くならない太鼓の類いの楽器が求められている。
また、リハビリ、ストレッチ、腰痛予防などにエクササイズ用のボールを使ったトレーニングが行われている。この場合、通常は、音楽に合わせてボールを使ったトレーニングをするのみであった。
このようなボールを用いたエクササイズをより楽しく行うことが望ましい。
また、使用者が操作体を操作することにより、楽音の発生や演奏を制御することができる発音制御装置を提供することを目的としている。
また、前記計測データは、前記操作体の内部圧力であり、前記検出手段は、チューブを介して前記操作体の内部に連通された受圧室に設けられた圧力センサにより前記操作体の内部圧力の計測データを取得するものである。
さらに、前記検出手段は、前記操作体を載せる設置台に配列された複数のフォトセンサ又は接触圧力を検出することができるセンサとされているものである。
さらにまた、前記受圧室には、計測可能範囲が異なる複数の圧力センサが設けられているものである。
また、持ち運びのときに操作体内部の流体を抜けば、コンパクトになって持ち運びがしやすい。
さらに、電子音源のため、音色を自由に選択することができる。
さらにまた、操作体を使ったエクササイズによって楽音の発生を制御することができるので、トレーニングをより楽しくすることができる。
さらにまた、非接触で操作体の動き、位置、圧力等を検出し、演奏を制御することが可能となる。
さらにまた、計測可能範囲の異なる圧力センサを複数設置することにより、各センサに異なるしきい値を設定し、広いダイナミックレンジと細かいしきい値制御が可能となる。
この図において、1は使用者によって操作されるボール、例えば、エクササイズ用のボールである、このボールは、塩化ビニールやゴムなどの可撓性を有する材料により構成された外皮を有する、直径が25cm〜75cm程度のものである。使用者は、このボールを叩いたり、両手又は両ひじで挟み込んだり、両ひざで挟み込んだり、床面にバウンドさせたり、床面上を転がしたり、ボールの上に腰掛けたり、腹ばいになったりして、使用者が全身の各部位を使ってボールを操作することができる。
2は前記ボール1の内部空間に一端が接続されたチューブである。例えば、チューブ2の一端を、前記ボール1に空気を入れるために設けられている空気孔に挿入することで、前記ボール1に接続することができる。
3は前記チューブ2の他端が接続される圧力検出部である。この圧力検出部3は、前記ボール1の空気圧を計測して、計測したデータを演奏制御装置4に送出するものである。31は前記チューブ2の他端が接続され、前記ボール1と連通している受圧室、32は該受圧室31に取り付けられた圧力センサ、33は圧力センサ32の出力信号を増幅するとともに、オフセットの調整や温度補償を行って出力するセンサアンプ、34は該センサアンプ33の出力をデジタルデータに変換するA/D変換器である。
35は、圧力検出部3の制御を行う制御部であり、例えば、マイクロコンピュータで構成されている。36は、この圧力検出部3についての各種設定を行う設定部であり、複数のボール1と複数の圧力検出部3が用いられる場合等にこの圧力検出部3を識別するための識別番号などを設定するためにも用いられる。37は前記制御部35から出力される圧力の計測データを変調してアンテナ38から演算制御装置4に送信するための無線回路部である。なお、無線回路部を使用せずに、演算制御装置4とケーブルで接続して、圧力計測データを有線伝送するようにしてもよい。
前記受圧室31内部の空気圧は、前記チューブ2を介して連通しているボール1の内圧と同じ圧力となり、前記圧力センサ32からは、前記ボール1の内圧に対応した電気信号が出力される。この電気信号は、前記センサアンプ33を介して前記A/D変換器34に供給され、所定のサンプリング周期でデジタルデータに変換され、前記制御部35に入力される。前記サンプリング周期は、例えば、2.5msec(サンプリング周波数400Hz)とされており、前記制御部35からは、前記ボール1内の空気圧の測定データが2.5msecごとに前記無線回路部37及びアンテナ38を介して、演奏制御装置4に送信される。このように、2.5msec周期で測定値を送信し、演奏制御装置4で演奏制御を行うことで、使用者が処理に要する遅延を感じることなく、演奏処理を行うことができる。
前記大容量記憶部45には、各種制御プログラムや楽曲データが記憶されている。楽曲データは、例えば、SMF(Standard MIDI File)形式のデータであり、楽音を発生するためのイベントデータと該イベントデータのタイミングを示すタイミングデータが含まれている。
前記制御部43は、前記制御プログラムにより、モード設定処理、演奏制御装置及び自動演奏処理などの各種処理を実行する。その詳細については、後述するが、これらの処理により、前記圧力検出部3から所定周期ごとに送られてくる前記ボール1の内圧の計測データのピークを検出し、該ピークの間隔に応じたテンポで楽曲データを自動演奏したり、該ピークのタイミングを発音タイミングとして設定された音を発音させることができる。
これにより、使用者は、自分で前記ボール1を叩いたり、挟み込んだり、ボール1の上に腰掛けてバウンドさせるといった動作をすることで、楽曲の演奏や発音を制御することが可能となる。
この実施の形態では、両手で持つのに適した大きさ(例えば、直径30cm程度)のボール1とそのボールを保持する保持具5を備えており、(a)は外観を示す図であり、(b)は保持具5を断面で示した図である。
図示するように、保持具5は、上部が開口し、上部の直径が下部の直径よりも大きくなっているバケツ状の有底の容器である。この保持具5の上部に前記ボール1の下部を入れることによりボール1を保持することができる。
図2(b)の断面図に示すように、保持具5の底部には、前述した圧力検出部3が設けられており、前記ボール1を保持具5の上部に置いたときに、前記チューブ2を保持具5内の空間に収めることができるようになされている。
ボール1を操作する動作としては、(a)手で叩く、(b)ひざでボールを挟み込む、及び、(c)両手で挟み込む、の3通りの動作が基本となる。
図3の(a)は、椅子に腰掛けた使用者が、前記保持具5にボール1を保持した状態で、前記保持具5を椅子の上に乗せて両足で支え、前記ボール1を両手で叩いている状態を示す。
このように、叩くパッド部分をボール形状(球体)とすることにより、手にフィットしやすくなる。また、叩くパッド部分を空気圧によって膨らましたボール(内圧によって平衡を保っている)の部分を叩くので、手首や手のひら、指先が痛くなることがないという効果を奏することができる。
図3の(b)は、保持具5を床に置き、椅子に腰掛けた使用者が、ボール1を両ひざでギュッ、ギュッと挟み込む動作をしている様子を示している。また、図3の(c)は、保持具5を床に置き、椅子に腰掛けた使用者が、ボール1を両手で挟み込む動作をしている様子を示している。このようにボール1を使用してエクササイズを行うことができる。
その他に、ボールをつかむ、足で踏む、脇ではさむなどの動作を全身の各部位を使って操作することができる。
この実施の形態では、ボール1としてバランスボール(エクササイズボール)を使用する。このバランスボールは、直径が55cm〜75cm程度であり、図4に示すように、使用者は、ボール1の上に座った姿勢で、体を上下させてボール1をバウンドさせることで、エクササイズを行う。
このときのボール1の内圧をチューブ2を介して接続された圧力検出部3で計測し、演奏制御装置4に送信することで、テンポと音量を制御しながら選択した曲の演奏をコントロールすることができる。また、自分でコントロールした曲に合わせて手を動かしたりすることもできる。
そこで、このような不都合を防止するために、図5に示すように、前記ボール1と前記圧力検出部3の受圧室31の間に複数本のチューブ2を接続することもできる。
この場合には、1本のチューブ2がボール1と床の間に挟まれたときでも、他のチューブ2を介して前記圧力検出部3の受圧室31とボール1が連通しているため、正確な空気圧を計測することができる。
図6は、前記圧力検出部3の動作を示すフローチャートである。
前記圧力検出部3は、起動されると、前記設定部36の設定値の読み込みなど各種の初期化処理を行い(S11)、前記圧力センサ32からの計測信号を読み込むタイミングとなったら、前記圧力センサ32からの計測信号を読み込み(S12,S13)、該計測信号を符号化し、前記無線回路部37から送信する(S14)。以下、この動作を繰り返す。
このように、圧力検出部3は、サンプリング周期(例えば、2.5msec)ごとに、前記圧力センサ32による計測データを前記演奏制御装置4に送信する。
図7は、モード設定処理の流れを示すフローチャートである。
本発明の発音制御装置のこの実施の形態では、使用者の前記ボール1を使った動作のタイミングで、使用者に聞かせるために演奏される音楽に合わせて使用者が選択した音を発生させる単音発音モードと、使用者が自動演奏される楽曲のテンポと音量を制御する自動演奏モードの2つの動作モードを有している。
前記操作部46などを用いて動作モードの選択操作がなされると(S21)、選択された動作モードが自動演奏モードであるか単音発音モードであるかが判定される(S22)。
自動演奏モードが選択されたときには、使用者に自動演奏する曲の選曲を行わせる(S23)。すなわち、前記大容量記憶部45などに記憶されている楽曲データのリストを前記表示部47に表示し、使用者に選択させる。楽曲が選択されると、その楽曲のデータを前記記憶部44に読み出し(S24)、自動演奏処理を起動する(S25)。ただし、この段階では、テンポデータが設定されていないので、楽曲データの再生は開始されない。
そして、スタートの指示を待ち(S29)、スタートが指示されたら、前記S26で選択された楽曲の楽曲データで指定されているテンポ情報をテンポデータとして設定して(S30)、使用者に聞かせる楽曲の自動演奏処理を開始する(S31)。
前述のように、前記圧力検出部3から定期的(例えば、2.5msecごと)に送信されてくる計測データを受信すると(S41がYES)、その値がピーク値であるか否かを判定するピーク検出処理が実行される(S42)。すなわち、受信した計測データを記憶するとともに、前回受信した計測データと比較する。ピーク値でなかったときは、今回の処理を終了し、次の計測データの受信を待つ(S43がNO)。
ピーク値であったことを検出すると(S43がYES)、動作モードを判定する(S44)。
動作モードが自動演奏モードであるときは、ピーク値の大きさに基づいて音量を設定する(S45)とともに、検出したピークのタイミングと過去に検出されたピークのタイミングからテンポを算出し(S46)、該算出したテンポを自動演奏処理のテンポデータとして設定する(S47)。そして、次の計測データが受信されるのを待つ。
これにより、使用者が、前記ボール1を早く叩いたり、挟み込んだり、バウンドさせたりしたときは、自動演奏のテンポが速くなり、ゆっくり叩いたり、挟み込んだり、バウンドさせたときは、ゆっくりしたテンポで自動演奏が行われることとなる。
これにより、使用者がボール1に対して行った動作のタイミングで選択された音を発生させることができ、使用者は、自動演奏される曲に合わせて、前記ボール1を叩いたり、挟み込んだり、バウンドさせたりすることで、選択した音色の音を発生させることができる。
なお、発音させる音の音量をピーク値に応じて設定するようにしてもよい。
自動演奏処理は、楽音を発生するためのイベントデータと該イベントのタイミングを示すタイミングデータを含む楽曲データに基づいて、指定されたタイミングでイベントデータに対応する発音指示データを音源に送出して楽音を発生させることにより、楽曲を再生する処理である。
起動されると、まず、前記楽曲データの最初のイベントデータの発生タイミングをイベントタイミングとして設定しておき、設定されているテンポデータに応じてクロックを計数する(S51)。そして、設定されているタイミングになると(S52)、対応するイベントデータに応じた発音指示データを前記音源48に送出する(S53)。これにより、設定されたテンポに応じたタイミングで楽音が発音される。
そして、前記楽曲データから次のイベントのタイミングを取得し、イベントタイミングとして設定し(S54)、ステップS51に戻る。
前記自動演奏モードのときは、前記図8のステップS46で算出されたテンポがS47でテンポデータとして設定されているため、使用者の動作の速度に応じたテンポで自動演奏が行われる。また、前記単音発音モードのときは、楽曲データにより指定されているテンポ(図7のステップS30)で自動演奏が行われる。
これにより、楽しんでトレーニングやエクササイズを行うことができる。
さらに、ボール1の保持具5への押し込み深さに応じて、楽音パラメータを変更することもできる。
図10は、ボール1の保持具5への押し込みの深さに応じて、楽音パラメータを変更する場合について説明するための図である。
この図に示すように、前記保持具5の上部内周面に上下方向に複数のフォトセンサ又はボール1の接触を検知するセンサ11を配列しておく。そして、前記ボール1の保持具5への押し込み量を、前記複数のセンサ11の出力により検出し、動作モードや音色等の楽音パラメータを変更するようにすることができる。
このような実施形態により、さらに多様な操作形態による発音の制御が可能となる。
この図に示す実施の形態は、床面にリング状にボール1の接触圧力を検出することができるセンサやフォトセンサ11が配置されている。ボール1を該リング状に配置されているセンサ11の中央部で床に押し付けたりバウンドさせることにより、センサで検出される接触圧力やフォトセンサ11の受光量が変化する。この受光量を計測データとして用い、ピークを検出することにより、前述と同様に、動作タイミングで発音したり、自動演奏を制御することができる。
この実施の形態によれば、チューブ2を設ける必要がないので、使用者はより自由な動きをすることが可能となる。
また、使用者が、ボール1をセンサ11が配置されたリングの上を転がすように操作したときも、そのことを複数のセンサ11の検出出力の変化により検出することができる。このようにボール1がリングの上を転がされたことを検出したときに、音量や音色、エフェクトをその動きに合わせて変化させるようにすることもできる。
さらに、前記センサ11の近傍に複数のLEDを配置しておき、センサ11がボール1の接触を検知したときに該LEDを発光させるようにすれば、エンターテインメント性が向上し、より楽しくエクササイズをすることができるようになる。
この実施の形態は、床面に複数のフィルムコイル12を配列し、ボール1の表面に複数の磁石13を貼りつけたものである。磁石13としては、フィルム状のものが望ましい。ボール1をフィルムコイル12が配列された床面に押し付けたり、床面上で転がしたりすることにより、前記磁石13との電磁誘導によりフィルムコイル12に電流が発生する。これを検出することにより、ボール1の動き、位置、及び、床面への圧力を検出することができ、これに基づいて前述と同様に、演奏を制御したり、音を発生させたり、楽音パラメータを変更したりすることができる。
前記フィルムコイル12を2次元に配列したときには、各フィルムコイル12からの出力の変化の様子にしたがって、さらに多様な制御を行うことが可能となる。
この実施の形態においても、チューブは必要とされないため、使用者は自由に動作をすることができる。
なお、構造は複雑になるが、ボール1側にフィルムコイル13を設け、床に磁石12を設けるようにすることもできる。
このように、ボール1側に設けた第1の部材とボール1が接触する面側に設けた第2の部材により電磁誘導回路を形成することで、使用者のボール1に対する操作を検出することができる。
この図に示す実施の形態は、前記ボール1を乗せる設置台14を使用する。図13の(a)は設置台14の外観を示す図であり、(b)は設置台14上にボール1が乗せられている状態を示す図である。
図13の(a)に示すように、設置台14のボール1に接触する面には、ボール1の接触圧力を検出するセンサやフォトセンサ11が複数個円周状に配置されている。また、設置台14の内部には、各センサ11の出力を前記演奏制御装置4に送信するための制御部35と無線回路部37に相当する構成が設けられている。
なお、このボール1は、前記図2〜図4の実施の形態に示したようにチューブ2を介して圧力検出部3に接続されているものであってもよいし、あるいは、圧力検出部3に接続されておらず、設置台14に設けられたセンサ11の出力のみを使用するものであっても良い。
前記センサ11により、ボール1を設置台14に乗せたことを検出することができる。また、各センサ11からの出力レベルに応じてボール1を設置台に押し付ける強さを検出することもできる。さらに、各センサ11からの出力の変化の仕方によって、前記設置台14の上でボール1が回転されたことを検出することができる。
これにより、前述と同様に、各種発音の制御を行うことができる。
さらに、上記においては、前記設置台14にセンサ11を一つの円周状に配置していたが、複数の同心円状に配置しても良い。この場合には、ボール1の押し付けされている度合いをより簡単に検出することが可能となる。
そこで、前記圧力検出部3をどのようなボールにも対応することができるようにするためには、前記圧力検出部3に計測可能範囲の異なる圧力センサ32を複数設置する。そして、各センサに異なるしきい値を設定することにより、広いダイナミックレンジと細かいしきい値制御が可能となる。これにより、各センサに対して最適な計測範囲を適用することができる。
図14は、圧力の計測結果の一例を示す図であり、横軸が時間、縦軸が圧力を示している。
この図に示すように、圧力センサ1、圧力センサ2、圧力センサ3の3つの圧力センサを設け、各センサに最適な計測範囲を割り当てることにより、広範囲の圧力に対して正確な計測を行うことができ、多種類のボールに適用することができる圧力検出部3を実現することができる。
この場合には、各人にボール1と対応する圧力検出部3が割り当てられる。そして、前記圧力検出部3の設定部36により、各圧力検出部3を識別する識別番号を設定し、各圧力検出部3は、圧力計測データをその識別番号とともに送信する。前記演奏制御装置4は、計測データともに送られてくる識別番号により、使用者(ボール)を識別する。
前記演奏制御装置4が単音発音モードで動作される場合には、各ボールごとの計測データのピークのタイミングでその使用者に割り当てた音色の音を発音させる。
また、自動演奏モードの場合には、複数のパートで構成される楽曲の各パートを、複数の使用者にそれぞれ割り当て、その楽音パラメータを制御して発音させることができる。制御する楽音パラメータは、複数の使用者で同じであってもよいし、使用者に応じて異なるようにしてもよい。例えば、Aさんはピアノ(メロディ)パート、Bさんはベース(伴奏)パート、Cさんはドラム(リズム)パートをそれぞれ担当し、各パートの楽音パラメータ(例えば、テンポ)を制御して演奏する。
また、一つの楽曲の複数の楽音パラメータを、複数の使用者がそれぞれ担当して制御するようにしてもよい。例えば、Aさんはテンポ、Bさんは音量、Cさんは音色をそれぞれ担当し、一つの楽曲を共同して演奏することもできる。
例えば、内部に水素やヘリウムなどの空気よりも軽いガスを入れた場合には、操作体を空中に浮遊させた状態で操作することが可能となる。
また、気体でなく、水等の液体を封入しても良い。
さらに、形状も球形に限られることはなく、立方体などの直方体やさらに複雑な任意の3次元形状とすることができる。
Claims (4)
- 可撓性のある外皮を有し、内部に流体が封入されている操作体に対する使用者の操作に対応する計測データを取得する検出手段と、
該検出手段により取得された計測データを所定時間ごとに入力するデータ入力手段と、
前記データ入力手段により入力された前記計測データに基づいて、楽音の楽音パラメータを制御して発音する発音制御手段と、
前記操作体を保持するとともに、前記操作体が保持されていることを検出するセンサが設けられている保持具とを有し、
前記検出手段は、前記保持具に設けられていることを特徴とする発音制御装置。 - 前記計測データは、前記操作体の内部圧力であり、
前記検出手段は、チューブを介して前記操作体の内部に連通された受圧室に設けられた圧力センサにより前記操作体の内部圧力の計測データを取得するものであることを特徴とする請求項1記載の発音制御装置。 - 前記検出手段は、前記操作体を載せる設置台に配列された複数のフォトセンサ又は接触圧力を検出することができるセンサであることを特徴とする請求項1記載の発音制御装置。
- 前記受圧室には、計測可能範囲が異なる複数の圧力センサが設けられていることを特徴とする請求項2記載の発音制御装置。
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