JP5469330B2 - 音楽練習支援機器及び音楽練習支援プログラム - 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及び音楽練習支援プログラムに関する。

従来、楽器や声楽の練習において、自分の発音した音を視覚化し、手本と比較するための音楽練習支援機器が提案されている。

例えば、入力される音のピッチ・音量の変化を連続的な波形で表示することで、一定のピッチや音量を維持するための練習の補助を行う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

別の例では、手本となるリズムを音量（縦軸）と時間（横軸）によって形成された図形（基準音図形）で提示し、入力された音も同様に音量変化情報と時間情報によって図形化して手本の図形と比較している。

基準音図形の高さは、あらかじめユーザーが所定時間楽音を入力し、その音量情報から平均値を算出した結果で決定される。

また、基準音図形の長さは、メトロノーム機能のテンポや奏法によって決定されたり、高さ同様にユーザーがあらかじめ所定時間繰り返し入力した音の長さの平均値として算出されたりする。なお、所定値以下の音量の楽音入力は切り捨てることで、発音区間を明確にしている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−２１９０１６号公報 特開２００８−２２５００５号公報

しかし、入力された音を連続的な波形で表示する特許文献１の方法では、入力音がなくても常に音量の変化が連続的に表示されてしまうこととなる。このため、スタッカートのように一定のリズムに合わせて短い音を断続的に発音させるような練習をする場合には、音の切れ目がわかりにくく、手本とするリズムを正確に発音しているかを視覚的にわかりやすく表現することができなかった。

また、入力音および手本となるリズムを図形によって表示させる特許文献２の方法では、音の切れ目、発音区間は音量の閾値設定によって明確に表現することが可能である。ただし、音量の閾値は練習前にユーザーが入力する音の音量情報の平均値から算出され、練習中は固定となっている。このため、入力楽音の音量が規定より小さかったり、所定の閾値に届かなかったりした場合、音の入力なしと判断されることもある。結果、同じリズムを音量の違う楽器で練習したり、歌い手が変わったりした場合には、都度基準となる音量を設定し直す必要があった。また、閾値が固定である故に同じ楽器や歌い手でも音量を変えてリズムを刻むような練習はできなかった。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたものであり、ユーザーが、楽器の種類や奏法の違いに関わらず自由な音量でリズム通りに演奏する練習をするための音楽練習支援機器を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、楽器や音声を入力する信号入力手段と、前記信号入力手段の入力信号から音量情報を取得する音量情報取得手段と、前記音量情報取得手段より取得した音量情報を格納する音量情報記憶手段と、前記音量情報記憶手段に格納された音量情報から、表示に関する閾値を算出する閾値算出手段と、前記閾値算出手段で算出した閾値と入力信号の音量情報を比較し、表示出力するかを判定する表示判定手段と、前記表示判定手段で表示出力すると判定された入力信号が入力されている時間長に対応して入力信号を視覚的に表示させるための制御を行う表示制御手段と、前記表示制御手段で制御された表示内容を表示する表示手段と、を有することを特徴とする。

また本発明は、前記表示手段に手本となる所定のリズムパターンを表示するためのリズムパターンを格納したリズム記憶手段を有し、前記表示制御手段は、前記リズム記憶手段に格納されたリズムパターンを前記入力信号と同時に前記表示手段に表示する制御を行なうことを特徴とする。

また本発明は、前記リズム記憶手段に格納された所定のリズムパターンを発音させるためのデータに変換する発音制御手段と、前記発音制御手段によって変換されたデータを基に発音する発音手段を有することを特徴とする。

また本発明は、前記リズム記憶手段に格納されるリズムパターンを作成し表示可能なパターンに設定するためのリズム設定手段を有し、前記リズム設定手段は、前記信号入力手段から入力した断続的な楽音や音声の音量情報から有効な入力信号の時間長を検出してリズムパターンを設定することを特徴とする。

また本発明は、前記リズム記憶手段に格納されるリズムパターンをユーザーが入力するためのリズム入力手段を有し、前記リズム設定手段は、前記リズム入力手段で入力されたリズムからリズムパターンを設定することを特徴とする。

また本発明は、前記リズム入力手段は一つあるいは複数の音符情報が割り当てられた入力デバイスよって構成され、前記表示制御手段は、前記リズム入力手段によって入力されたそれぞれの音符が示す音の時間長に応じた図形をリズムパターンとして前記表示手段に表示する制御を行うことを特徴とする。

また本発明は、前記リズム記憶手段に記憶されたリズムパターンのテンポを設定するテンポ設定手段を有し、前記表示制御手段は、前記テンポ設定手段で設定されたテンポに応じてリズムパターンの図形の長さを相対的に変更し、図形の長さの実時間を前記表示手段に表示する制御を行うことを特徴とする。

また本発明は、入力された楽音や音声の時間的な変化を視覚的に表示する音楽練習支援機器として機能するプログラムであって、入力された楽器や音声から音量情報を取得する音量情報取得機能と、取得した音量情報から、表示に関する閾値を算出する閾値算出機能と、閾値と入力信号の音量情報を比較し、表示出力するかを判定する表示判定機能と、表示出力すると判定された入力信号を視覚的に表示させるための制御を行う表示制御機能と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明に係る音楽練習支援機器によれば、閾値算出手段が入力された楽音や音声から常に信号のレベルを確認して表示するための閾値を設定し、表示判定手段が算出された閾値に基づいて入力信号の表示・非表示の判定を行う。これにより、どのような音量の入力があっても連続的に入力されている間は発音区間を明確に表示することができる。

したがって、楽器や歌い手が変わったり、違う音量で同じリズムパターンを練習したりするような場合でも、入力レベルを再設定せずに音楽練習を行うことができる。

以下、本発明の音楽練習支援機器における好適な実施の形態について、図１から図８を参照して詳細に説明する。
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態の音楽学習支援機器の概略構成を示すブロック図である。楽音や音声を入力するための信号入力手段１、入力された音を表示する処理を行うマイコン２、入力された音から音量情報を取得する音量情報取得手段３、取得した音量情報を格納するための音量情報記憶手段４、音量情報から表示に関する閾値を算出するための閾値算出手段５、入力信号の表示を行うかを判断するための表示判定手段６、表示させるためのコントロールを行う表示制御手段７、実際に表示を行う表示手段８で構成される。

信号入力手段１から入力された楽音や音声等の信号は増幅・成形され、矩形波の入力信号としてマイコン２内に入力される。

マイコン２内では、まず音量情報取得手段３にてＡ／Ｄ変換などの処理を行い、入力信号から音量の情報を取得する。取得された音量情報は音量情報記憶手段４に一旦格納される。このとき、信号入力があったと判断される最低音量を設けておくことで、その最低音量を上回ったタイミングから発音区間の開始とさせることができる。

次に、格納された音量情報から、閾値算出手段５にて入力信号を表示するか否かの判定基準となる閾値を算出するための処理を行う。算出した閾値に対して、表示判定手段６では直近で入力された入力信号の音量との比較を行い、入力信号を視覚的に表示するかどうかの判定を行う。

図２は、マイコン２内の音量情報取得手段３から閾値算出手段５、表示判定手段６までで行われる処理の一例を示したフローチャートである。

まず、直近で入力された入力信号から音量情報を取得し（Ｓ１０１）、音量情報記憶手段に格納する（Ｓ１０２）。この音量情報に対し、最低音量を上回っているものに対してのみ次の処理を行う（Ｓ１０３）。

次に、取得した音量情報と連続して入力されている入力信号の最大音量を比較する（Ｓ１０４）。入力信号が最大音量よりも小さい場合は、閾値は更新する必要がないため、算出しない。逆に入力信号が最大音量よりも大きい場合、即ち連続して入力されている入力信号の最大音量であった場合、閾値を算出する。この例では、最大音量の１／２を閾値に設定する（Ｓ１０５）。ここまでが閾値算出手段で行われる処理である。

さらに、設定された閾値に対し、直近の入力信号の音量情報と閾値とを比較する（Ｓ１０６）。比較した結果入力信号の音量情報が閾値よりも大きい場合、表示を行うと判定する（Ｓ１０７）。一方、閾値よりも小さかった場合は表示を行わない（Ｓ１０８）。この場合入力信号は無効であると判断する。これは音が途切れた可能性があることを意味する。

なお、閾値を算出する他の方法としては、図示しない閾値設定手段を別途設けることにより、最大音量に対して何パーセントを閾値にするかをユーザーが設定しても良い。また、閾値を最大音量の２倍、１／２、１／４というように複数算出し、表示を行うか否かの判定方法を段階的に行ったり、音量の範囲ごとに表示方法を変えたりするなどの処理を行ってもよい。

このようにして表示判定手段６で表示を行うと判断された場合、信号を表示手段８にて視覚的に表示させるためのコントロールを表示制御手段７で行う。

図３は入力信号を表示した例である。この例では、入力された信号の、時間経過に対しての音量の変化を下段に表示し、上段では下段の元データから、最低音量および入力中に算出された閾値の範囲で楽音や音声が入力された時間を図形で表示している。この図形が、ユーザーが入力した音から検出されたリズムパターンとなる。

このように、連続して入力される音の音量が様々に変化する場合でも、常に算出される閾値を基に発音区間が明確にすることができる。

また、入力音に対し、音量情報の取得と共にピッチ情報を取得する手段を別途設け（図示せず）、ピッチの変化も表示例の一部に表示させることも可能である。これにより、入力された音のリズムパターンとピッチを同時に表示させながらの練習も行うことができる。
（第二実施形態）
図４は、第二実施形態の音楽学習支援機器の概略構成を示すブロック図である。本実施形態ではリズム記憶手段９および発音制御手段１０、発音手段１１を加えることで、入力された楽音や音声と同時に手本となるリズムパターンを表示、発音することを特徴とするものである。ブロック図内の１〜８までは第一実施形態の図１と共通の機能を有するものであるため、説明を省略する。

図４のリズム記憶手段９にはあらかじめ所定のリズムパターンが格納されている。図５は入力信号と手本のリズムパターンを同時に表示させた例である。

あらかじめ表示領域に、リズム記憶手段９に格納されたリズムパターンを、発音される時間を長さで表した図形でさせておく。

次に、ユーザーが手本のリズムパターンを参考に音を入力すると、図３の例と同様に手本のリズムパターンの下に検出されたユーザー入力のリズムパターンが図形で表示される。

このように手本とユーザーの入力したリズムパターンを同時に表示させて比較することで、タイミングのずれなどを視覚的に把握することができる。

また、リズム記憶手段９のリズムパターンを基に発音制御手段１０で発音するためのデータに変換し、発音手段１１で発音させることで、手本を聴覚的にも示すことが可能である。

なお、このズレを時間やずれた回数などで表示させたり、ズレが既定の範囲内である場合にＯＫ・ＮＧなどの判定を行わせたりといった処理を行うことで、リズム練習の補助を行うことも可能である。
（第三実施形態）
図６は、第三実施形態の音楽学習支援機器の概略構成を示すブロック図である。本実施形態ではリズム設定手段１２、リズム入力手段１３およびテンポ設定手段１４を加えることで、ユーザーが入力したパターンを新たなリズムパターンとして設定し、表示させることを特徴とするものである。図６の１〜１１までは第二実施形態の図４と共通の機能を有するものであるため、説明を省略する。

図７はリズム入力手段を設けた音楽練習支援機器の実施形態の外観図で、本体ケース１５、電源スイッチ１６、テンポ設定スイッチ１７、リズム入力スイッチ１８、音符スイッチ１９、マイクおよびスピーカー孔２０、ＬＣＤ２１で構成されている。図６および図７に基づき機能を説明する。

まず、電源スイッチ１６を押して電源をオンにする。次に手本となるリズムを入力するが、まずはリズム入力スイッチ１８で設定する方法を説明する。リズム入力スイッチ１８を押すと、ＬＣＤ２１上部の手本リズム表示部分に、リズム入力スイッチ１８を押したタイミングと押し続けた時間の長さの情報に基づく図形が表示される。これを規定時間繰り返すことで、入力したリズムが図形としてリズムパターンで表示される。

図６では、リズム入力スイッチ１８に相当するリズム入力手段１３からの入力に基づきリズム設定手段で手本となるリズムパターンとして成型させ、リズム記憶手段９に格納する。格納されたユーザー入力のリズムパターンを、手本のリズムパターンの表示領域に表示させるのである。

別のリズム設定方法として、音符スイッチ１８による入力方法を説明する。音符スイッチ１８はそれぞれ音の長さを示しており、音符スイッチを押すとＬＣＤ２１上部の手本リズム表示部分に、音符に対応した音の長さに基づく図形が表示される。これを規定時間繰り返すことで、規定時間内での音符の数や種類に応じて相対的な長さの図形がリズムパターンとして表示される。

図６では、音符スイッチ１９に相当するリズム入力手段１３からの入力に基づきリズム設定手段でリズムパターンとして成型させ、リズム記憶手段９に格納した後表示させるのである。

ところで、テンポ設定スイッチ１７によって設定したテンポに応じて絶対値で音符が持つ音の長さを決定させ、手本リズムパターンとして表示させることも可能である。

図８はテンポ別の音符、休符に対応した音の時間を示す表である。たとえば、テンポ６０の場合、四分音符に対応する音の長さは１秒、八分音符では０．５秒となる。この表に基づき、押された音符スイッチ１９に対応した音の長さを示す図形だけでなく、その図形が示す発音すべき時間をＬＣＤ２１上部の手本リズム表示部分に同時表示させることが可能である。

図６では、テンポ設定スイッチ１７に相当するテンポ設定手段１４のテンポ設定結果を基に、リズム設定手段でリズムパターンの成型を行うのである。

こうして設定されたリズムパターンに対し、マイクおよびスピーカー２０孔から楽音や音声を入力すると、最低音量や閾値に基づくリズムパターンが検出され、ＬＣＤ２１に表示される。この入力されたパターンと設定した手本のリズムパターンを比較しながらリズムを正確にとる練習を行うことができる。

なお、マイクおよびスピーカー孔２０から入力されたユーザーの楽音や音声のリズムパターンをそのまま手本のリズムパターンとして設定させることも可能である。この場合、表示判定手段６で決定したユーザー入力のリズムパターンをリズム設定手段１０で手本となるリズムパターンとして成型させ、リズム記憶手段９に格納する。

これらリズム記憶手段９に格納されたリズムパターンは、第二実施形態と同様にマイクおよびスピーカー孔２０から発音させることが可能である。

このように、手本となるリズムパターンについて、プリセットされたパターンだけでなく、ユーザーが直接演奏して入力する、あるいは楽譜に基づいて音符入力するなど、実際の演奏に近い形で設定することができる。したがって、より実践的な練習を行うことが可能である。

上述した実施形態において、各機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、符号化処理、及び復号化処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

第一実施形態の音楽練習支援機器の概略構成を示すブロック図である。 第一実施形態の音楽練習支援機器の処理の流れを示すフローチャートである。 第一実施形態の音楽練習支援機器の表示例である。 第二実施形態の音楽練習支援機器の概略構成を示すブロック図である。 第二実施形態の音楽練習支援機器の表示例である。 第三実施形態の音楽練習支援機器の概略構成を示すブロック図である。 第三実施形態の音楽練習支援機器の外観図である。 第三実施形態の音楽練習支援機器のテンポ設定と各音符のもつ発音時間の対応を示す表である。

符号の説明

１ 信号入力手段
２ マイコン
３ 音量情報取得手段
４ 音量情報記憶手段
５ 閾値算出手段
６ 表示判定手段
７ 表示制御手段
８ 表示手段
９ リズム記憶手段
１０ 発音制御手段
１１ 発音手段
１２ リズム入力手段
１３ リズム設定手段
１４ テンポ設定手段
１５ 本体ケース
１６ 電源スイッチ
１７ テンポ設定スイッチ
１８ リズム入力スイッチ
１９ 音符スイッチ
２０ マイクおよびスピーカー
２１ ＬＣＤ

Claims (8)

1. 楽音や音声を入力する信号入力手段と、
   前記信号入力手段の入力信号から音量情報を取得する音量情報取得手段と、
   前記音量情報取得手段より取得した音量情報を格納する音量情報記憶手段と、
   前記音量情報記憶手段に格納された音量情報から、表示に関する閾値を算出する閾値算出手段と、
   前記閾値算出手段で算出した閾値と入力信号の音量情報を比較し、表示出力するかを判定する表示判定手段と、
   前記表示判定手段で表示出力すると判定された入力信号が入力されている時間長に対応して入力信号を視覚的に表示させるための制御を行う表示制御手段と、
   前記表示制御手段で制御された表示内容を表示する表示手段と、
   を有することを特徴とする音楽練習支援機器。
2. 前記表示手段に手本となる所定のリズムパターンを表示するためのリズムパターンを格納したリズム記憶手段を有し、
   前記表示制御手段は、前記リズム記憶手段に格納されたリズムパターンを前記入力信号と同時に前記表示手段に表示する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の音楽練習支援機器。
3. 前記リズム記憶手段に格納された所定のリズムパターンを発音させるためのデータに変換する発音制御手段と、
   前記発音制御手段によって変換されたデータを基に発音する発音手段を有することを特徴とする請求項２記載の音楽練習支援機器。
4. 前記リズム記憶手段に格納されるリズムパターンを作成し表示可能なパターンに設定するためのリズム設定手段を有し、
   前記リズム設定手段は、前記信号入力手段から入力した断続的な楽音や音声の音量情報から有効な入力信号の時間長を検出してリズムパターンを設定することを特徴とする請求項２記載の音楽練習支援機器。
5. 前記リズム記憶手段に格納されるリズムパターンを作成し表示可能なパターンに設定するためのリズム設定手段と、
   前記リズム記憶手段に格納されるリズムパターンをユーザーが入力するためのリズム入力手段を有し、
   前記リズム設定手段は、前記リズム入力手段で入力されたリズムからリズムパターンを設定することを特徴とする請求項２記載の音楽練習支援機器。
6. 前記リズム入力手段は一つあるいは複数の音符情報が割り当てられた入力デバイスよって構成され、
   前記表示制御手段は、前記リズム入力手段によって入力されたそれぞれの音符が示す音の時間長に応じた図形をリズムパターンとして前記表示手段に表示する制御を行うことを特徴とする請求項５記載の音楽練習支援機器。
7. 前記リズム記憶手段に記憶されたリズムパターンのテンポを設定するテンポ設定手段を有し、
   前記表示制御手段は、前記テンポ設定手段で設定されたテンポに応じてリズムパターンの図形の長さを相対的に変更し、図形の長さの実時間を前記表示手段に表示する制御を行うことを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の音楽練習支援機器。
8. 入力された楽音や音声の時間的な変化を視覚的に表示する音楽練習支援機器のコンピュータに、
   信号入力手段により入力された楽音や音声から音量情報を取得する音量情報取得機能と、
   取得した音量情報を音量情報記憶手段に格納する音量情報記憶機能と、
   格納した音量情報から、表示に関する閾値を算出する閾値算出機能と、
   算出した閾値と入力信号の音量情報を比較し、表示出力するかを判定する表示判定機能と、
   表示出力すると判定された入力信号を視覚的に表示させるための制御を行う表示制御機能と、
   を実現させることを特徴とする音楽練習支援プログラム。

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