JP5807754B2 - 弦楽器演奏評価装置及び弦楽器演奏評価プログラム - Google Patents

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本発明は、ギターなど複数の音階で構成された和音を演奏可能な弦楽器について、演奏を行う際、基準となる情報と比較することで評価を行う弦楽器演奏採点装置、及び、弦楽器演奏採点プログラムに関する。
従来、自動演奏に合わせて歌唱を行うカラオケ装置では、自分の歌唱の巧拙を判定するため、自動演奏する楽曲の主旋律と自分の歌唱音声とを対比することで評価(採点)を行う評価機能を備えたものが知られている。特許文献1には、聴覚上の心地よさ(倍音の含有率)に応じて加点を行う歌唱音声評価装置が開示されている。
ところで、現在、カラオケ装置には、ギターやベースなどの弦楽器を接続し、楽曲の自動演奏と一緒に弦楽器の演奏を楽しむことのできる機能を備えたものが知られている。このような機能によれば、ユーザ一人による弦楽器演奏であっても、自動演奏に合わせた弦楽器演奏を楽しむことが可能である。
このような弦楽器演奏を可能とするカラオケ装置では、従来の歌唱に対する評価機能と同様、弦楽器演奏の巧拙評価を行うことが望まれている。特許文献2には、エレキギターの採点を可能とする楽音演奏装置が開示されている。
特開2005−107088号公報 特開2013−44777号公報
しかしながら、ギターなどの弦楽器の楽器音は、単音程の歌唱と異なり、複数の音程が同時に鳴動する和音で構成されることが普通であるため、従来の歌唱評価機能による音程をそのまま弦楽器の評価機能として使用することはできない。具体的には、弦楽器に対する評価を行う場合、複数の音程で構成される演奏音、模範演奏を比較する必要があり、単音程同士を比較する歌唱評価で対応することができない。
弦楽器にたいする演奏評価において、弦楽器の演奏音は、独立して鳴動する弦の1本1本に存在することになるため、模範演奏では、4つの音程で鳴動すべきであるところ、3つの音程しか鳴動していない、さらには、模範演奏と各弦の鳴動すべき音程が間違っているなど、演奏音と模範演奏の比較は複雑である。
さらに、複数の弦が隣接する弦楽器において、初心者など弦楽器の演奏に慣れていない場合、本来弾くべき弦に隣接し、弾くべきでない弦に触れることで和音上、耳障りな音を発生してしまうことが考えられる。
本発明に係る弦楽器演奏評価装置、弦楽器演奏評価プログラムは、上述した弦楽器の演奏について、評価精度向上を図るとともに、聴感上に即した評価を行う対する評価を行うことを目的とするものである。
そのため本発明に係る弦楽器演奏評価装置は、
基準演奏情報を含む楽曲情報に基づいて演奏を行う演奏手段と、
弦楽器から出力された演奏音を入力する演奏音入力手段と、
演奏音入力手段で入力された演奏音に基づいて、音名毎の音名レベルを抽出する演奏音名抽出処理と、
楽曲情報の演奏に同期して基準演奏情報を読み出す基準演奏情報読み出し処理と、
演奏音名抽出処理にて抽出された各音名レベルについて、読み出された基準演奏情報に対応する正解音名の音名レベルに対して第1のレベル補正を行い、当該基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルに対して第2のレベル補正を行うレベル補正処理と、
レベル補正された音名レベルに基づいて、演奏音情報の評価を行う評価処理と、を実行する制御手段と、を備え
第1のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれる正解音名の音名レベルに対して、所定の正の値の上限と所定の負の値の下限を有する範囲での正規化を行うことを特徴とする。
さらに本発明に係る弦楽器演奏評価装置において、
第2のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルの正負を反転させることを特徴とする。
さらに本発明に係る弦楽器演奏評価装置において、
基準演奏情報は、コード名であり、
レベル補正処理は、基準演奏情報であるコード名から正解音名を判定することを特徴とする。
また本発明に係る弦楽器演奏評価プログラムは、
基準演奏情報を含む楽曲情報に基づいて演奏手段に演奏を行わせる演奏処理と、
弦楽器から出力される演奏音に基づいて、音名毎の音名レベルを抽出する演奏音名抽出処理と、
楽曲情報の演奏に同期して基準演奏情報を読み出す基準演奏情報読み出し処理と、
演奏音名抽出処理にて抽出された各音名レベルについて、読み出された基準演奏情報に対応する正解音名の音名レベルに対して第1のレベル補正を行い、当該基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルに対して第2のレベル補正を行うレベル補正処理と、
レベル補正された音名レベルに基づいて、演奏音情報の評価を行う評価処理と、をコンピュータに実行させ
第1のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれる正解音名の音名レベルに対して、所定の正の値の上限と所定の負の値の下限を有する範囲での正規化を行うことを特徴とする。
本発明に係る弦楽器演奏評価装置、弦楽器演奏評価プログラムによれば、弦楽器から出力された演奏音から音名毎の音名レベルを抽出し、基準演奏情報に対応する正解音名の音名レベルに対しては第1のレベル補正を、基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルに対しては第2のレベル補正を行うことで、演奏音から抽出された音名レベル中、
正解音名の音名レベルと、不正解音名の音名レベルの重み付けを異ならせ、評価精度向上を図るとともに、聴感上に即した評価を行うことが可能となる。
本発明の実施形態に係るカラオケシステムの構成を示す図 本発明の実施形態に係る楽曲演奏処理を示すフロー図 本発明の実施形態に係る演奏音取得処理を示すフロー図 本発明の実施形態に係る演奏評価処理を示すフロー図 周波数変換情報(Em7)の一例を示す図 本発明の実施形態に係る正解音名に対する補正処理(正規化)を示す図 音名毎のレベルに対する補正例1を説明するための図(正解音名と演奏音名が完全に一致している場合) 音名毎のレベルに対する補正例2を説明するための図(演奏音名が余分に存在する場合) 音名毎のレベルに対する補正例3を説明するための図(正解音名が不足する場合) 音名毎のレベルに対する補正例4を説明するための図(正解音名と演奏音名が一部異なる場合)
では、本発明の実施形態に係る弦楽器演奏採点装置について、カラオケシステムに適用した場合を例にとって説明を行う。図1は、本発明の実施形態に係るカラオケシステムの構成を示す図である。本実施形態におけるカラオケシステムは、カラオケ装置2と、リモコン装置1a、1bにて構成されおり、これらは、LAN100にて、無線、有線で通信可能なように互いに接続されている。
店舗に設置されるカラオケ装置2は、リモコン装置1(例えば、1a、1b)によりユーザーからの各種指示を受け付けることが可能となっている。また、リモコン装置1は表示部11と操作部17が共有されたタッチパネル表示画面を備え、ユーザーに対して各種情報を提供することも可能である。リモコン装置1は、LAN100上に設置されたアクセスポイント110を介してカラオケ装置2と無線接続される。図中に示されるように、例えばカラオケ装置2にはリモコン装置1aと1bが対応付けられ、LAN100を介して情報を送受信することが可能となっている。また、リモコン装置1とカラオケ装置2とは赤外線などを利用した近距離通信を行うことも可能である。
さらに、本実施形態のカラオケシステムでは、ユーザーに各種サービスを提供するためインターネットを介してカラオケ用ホスト5(サーバ装置)が設けられ、その記憶部51には、楽曲情報やユーザー情報など、各種サービスに必要な情報を記憶している。そして、ルータ120を通じて、カラオケ装置2、又はリモコン装置1と、各種情報の送受信が行えるように構成されている。
本発明の実施形態に係る弦楽器採点装置を採用するカラオケ装置2は、全体を統括制御する制御部30を中心として機能し、主な機能として、楽曲演奏を実行する楽曲演奏処理を行う。記憶手段としてのハードディスク(HDD)32には、楽曲演奏処理で使用する楽曲情報が記憶されている。
本実施形態では、カラオケ装置2に対して外部楽器44cを接続可能としている。外部楽器44cとしては、電気的な音響信号(演奏音)を出力する各種弦楽器(ギター、ベース、バイオリンなど)を使用することが可能である。本実施形態に係る弦楽器演奏採点装置は、複数の音名で構成された和音を演奏する弦楽器に対して特に有効である。外部楽器44cから入力された演奏音は、音響制御部70にて演奏される演奏情報とミキシングされてスピーカ42から放音される。この他、外部楽器44cには、電気的な音響出力を有さないアコースティックな楽器を採用してもよい。その場合には、マイクロホンで拾った演奏音を音響制御部70に入力するして、演奏の評価対象とすることが考えられる。
楽曲情報は、外部楽器の演奏を練習するための楽曲(楽器練習楽曲)として用意されたものであり、MIDI情報などで構成された演奏情報、背景映像を指定するための背景映像指定情報、演奏に同期して歌詞を表示するための歌詞情報、そして、外部楽器44cにて演奏すべき音名(演奏音名)を、演奏に同期して規定した基準演奏情報を含んで構成さ
れている。楽曲が指定されると、楽曲情報に含まれる演奏情報を音響制御部70にて演奏させるとともに、演奏に同期して基準演奏情報が読み出され、当該基準演奏情報に基づいて外部楽器44cで演奏すべき音名(演奏音名)が判定される。
基準演奏情報は、楽曲演奏時、ユーザによって演奏される外部楽器44c(弦楽器)の模範となる情報であり、演奏すべき音名を規定した情報である。本実施形態の外部楽器44cは、ギターなど和音での演奏を可能な弦楽器を想定している。そのため、基準演奏情報は、和音を構成する複数の音名で構成する、あるいは、C、G、Fといったコード名で構成することが可能である。コード名で構成された場合には、演奏評価処理において、基準演奏情報としてのコード情報は、音名に変換されて使用される。
では、本実施形態のカラオケ装置2にて実行される楽曲演奏処理について説明する。図2は、本発明の実施形態に係る楽曲演奏処理を示すフロー図である。カラオケ装置2の電源投入後、演奏処理が開始されると、カラオケ装置2は、予約テーブルをチェック(S101)し、次に演奏する楽曲の有無を判定する(S102)。予約テーブル中、次に演奏する楽曲が有りと判定された場合(1202:Yes)には、音響制御部70は、外部楽器44cから演奏音(PCMデータ)を取り込むため、DMA転送設定等の初期設定を実行し(S103)、外部楽器44cから出力される演奏音(PCMデータ)の取得開始する(S104)。
外部楽器44cから演奏音の取得が可能となった段階で、予約テーブル上に規定された楽曲の演奏情報を、演奏手段としての音響制御部70に演奏開始させる(S105)。弦楽器の演奏評価のための演奏音取得処理(S200)は、この演奏情報の演奏中繰り返し、演奏が終了する(S106:Yes)まで継続して実行される。
図3には、本発明の実施形態に係る演奏音取得処理を示すフロー図が示されている。外部楽器44cからの演奏音はPCMデータに変換された後、音響制御部70は、DMA設定サイズ毎に一定量ずつPCMデータを取得する(S201)。取得されたPCMデータは、メモリ27等の記憶手段に形成されたFFT処理用受け渡しバッファに蓄積される(S202)。このFFT処理用受け渡しバッファに、周波数変換処理としてのFFT処理1回のサイズ分のデータ量が蓄積されたことを条件(S203:Yes)として、演奏評価処理(S300)が実行される。
図4には、本発明の実施形態に係る演奏評価処理を示すフロー図が示されている。この処理が開始されると、FFT処理要受け渡しバッファに蓄積されPCMデータ(蓄積データ)に対して、周波数変換処理が実施される(S301)。本実施形態では、周波数変換処理としてFFT処理を採用しているが、各音名毎のレベルを解析できる処理であれば、このFFT処理に限らず、各種周波数変換処理を採用することが可能である。S302では、周波数変換処理結果(周波数変換情報)に基づいて、各音名毎のレベルが検出される。図5には、演奏音に対して周波数変換処理を行った結果(周波数変換情報)の一例が示されている。
図5は、予め設定されているオクターブ毎(縦軸)に、周波数毎の変換情報のレベルが棒グラフ状に示されている。この周波数変換情報は、外部楽器44cにてコードEm7を演奏したときに得られた演奏音を周波数変換処理した結果である。コードEm7は、図中丸で囲まれた音名(E、G、B、D)で構成された和音である。周波数を示す横軸は、E〜D♯の音名毎に区切られている。このような周波数変換情報の音名に基づいて、各音、各オクターブ毎のレベルが検出される。本実施形態では、各音名内に属するレベル中、ピーク値を当該音名のレベルとして検出している。レベルの検出の仕方としては、このような形態以外に、各音名内に属するレベルの合計、平均とするなど各種形態を採用すること
が可能である。
各音名毎のレベルは、このように検出された各オクターブの各音名毎のレベルを、各音名毎に統合することで行われる。本実施形態における音名毎のレベル統合は、各オクターブの音名で検出されたレベルを、全てのオクターブについて加算した後、最も大きいレベルで正規化することで行っている。音名毎のレベル統合は、このような形態に限らず、各種形態を採用することが可能である。例えば、各オクターブ毎に係数を設定しておき、係数を乗算することで重み付けをしたレベルを全てのオクターブについて加算することで、統合することとしてもよい。このような重み付けを行うことで、弦楽器の音名判定に支障となる倍音成分や他の雑音などの抑制を図り、音名判定の精度向上を図ることが可能となる。
次に、楽曲情報の演奏に同期して、比較の対象となる基準演奏情報が取得される(S303)。本実施形態では、基準演奏情報をコード名で構成した形態となっており、そのため、コード名で構成された基準演奏情報に基づいて、それに含まれる音名(正解音名)が特定される(S304)。
S305では、判定対象とする音名をA(ラ)に設定する。S305〜S310の処理を、全ての音名について繰り返し実行することで、各音名に対する評価が行われる。S306では、判定対象とした音名が、S304で特定した正解音名中に存在するか否かが判定される。正解音名中に存在する場合(S306:Yes)には、S302にて検出した当該判定対象とした音名のレベル(統合したレベル)に対してレベル補正(第1のレベル補正)が行われる。本実施形態では、S302で検出したレベルについて、所定の上限と下限を有する範囲での正規化を行っている。
図6には、本発明の実施形態に係る正解音名に対する補正処理(正規化)を説明するための図が示されている。図6中(A)〜(C)は、正規化の範囲を変更した場合であって、(A)、(B)、(C)の順で、演奏に対する評価が厳しい形態となっている。この正解音名に対する補正処理(正規化)における正規化の範囲は、楽曲毎、外部楽器の種別毎、あるいは、正解音毎に変更することとしてもよい。特に、正解音毎に変更した場合には、演奏するべき正解音名中、重要度の高い音名、すなわち、聴感上重要な役割を担う音名に対し、厳しい評価を行うことで、演奏に対する評価を聴感上、より即したものとすることがかのうとなる。
図6(A)、(B)、(C)、何れも補正処理の手法は同様であるため、図6(A)に示す負方向への拡張を0.5倍とした形態について説明する。正解音名の演奏音のレベルは、0〜100の間で値を有することとなるが、この形態では、上限を100、下限を−50として演奏音のレベルを正規化している。すなわち、演奏音のレベルが100であった場合、正規化後のレベルは100のままであり、演奏音のレベルが50であった場合には25に補正される。そして、演奏音のレベルが0、すなわち、演奏をしていなかった場合には−50に補正され、減点対象となる。また、演奏音のレベルが上限の1/3(約33.3)に満たないには、演奏していたとはいえ、十分なレベルでなかったとして減点対象となる。
図6(B)の場合には、図6(A)と同じ手法で、上限を100、下限を−100として、正解音名のレベルの正規化が行われる。そして、図6(C)の場合には、図6(A)と同じ手法で、上限を100、下限を−150として、正解音名のレベルの正規化が行われる。このように本実施形態では、所定の上限と下限を有する範囲での正規化を行うことで、十分なレベルを有していない場合、補正後のレベルが負の値を取ることで減点対象とし、聴感上に即した評価を行うことを可能としている。また、上限と下限の幅を変更する
ことで、評価の厳しさを設定変更することも可能となる。評価の厳しさを設定変更する場合、基準演奏情報毎、あるいは、基準演奏情報を構成する正解音名毎に対応して、図6(A)〜(C)に示す何れの形態を取るか、あるいは、上限と下限の値などを設定することなどが考えられる。
一方、S306の判定において、判定対象音名が正解音名に存在しない場合には、判定対象とした演奏音名のレベルに不正解係数を乗算する第2のレベル補正が行われる(S308)。この不正解係数は、図6の正規化の場合と同様、一定の値を使用してもよいし、基準演奏情報毎、基準演奏情報を構成する正解音名毎に対応して設定されることとしてもよい。この不正解係数は、基本的に負の係数に設定され、不正解と判定された演奏音のレベルを反転させ減点対象とするものである。そして、不正解係数を変更することで、聴感上、不快な演奏音名に対しては不正解係数の絶対値を大きく設定し、不快で無い演奏音名に対して、それを小さく設定することで、聴感上に即した評価を行うことが可能となる。
図8には、音名毎のレベルに対する補正例(補正例2)が示されている。この補正例では、A#、C#、Fの3つが正解音名となっているが、演奏では、図8(A)に示されるように、これらの正解音名に加え、不正解音名のG#が検出されている。この場合、不正解音名に対する第2のレベル補正は、G#のレベルに対して負の値を有する不正解係数を乗算することで、図8(B)に示すように、G#のレベルを反転させ、負のレベルに補正することで減点対象としている。
このように本実施形態では、正解音名に対しては、正解音名に対して第1のレベル補正を行い、不正解音名に対して第2のレベル補正を行うことで、和音で構成された弦楽器の演奏音に対して、精度の高い評価を行うことを可能としている。特に、本実施形態では、正解音名に対する第1のレベル補正について、所定の上限と下限を有する範囲での正規化を行うこと、また、不正解音名に対する第2のレベル補正について、負の値を有する不正会計数を乗算することで、さらに精度の高い評価を行うことが可能となっている。
図7〜図10には、音名毎のレベルに対する各種補正例が示されている。図7は、正解音名と演奏音名が完全に一致している場合である。この補正例1の場合、補正後のレベルは何れも正の値となり、判定における加点対象となっている。図8は、正解音名は演奏されているが、不正解音名が余分に存在する場合である。この補正例2の場合、補正後の正解音名は正の値で加点対象となっているが、不正解音名(G#)は負の値に補正され、減点対象とされている。
図9は、正解音名が不足して演奏された場合である。この補正例3の場合、レベルを有する正解音名は正の値で加点対象となっているが、演奏されなかった、すなわち、レベル0の不正解音名(G#)は、負の値に補正され、減点対象とされている。図10は、演奏音名と正解音名が一部異なる場合である。この補正例4の場合、演奏された正解音名は、加点対象とされているが、不正解音名にも拘わらず演奏された演奏音(F)、及び、正解音名にも拘わらず演奏されなかった演奏音(F#)は、負の値に補正され、減点対象とされている。
図4の演奏評価処理に戻り、S311では、上述した形態で補正された各演奏音のレベル中、正の値を有するレベルだけが合計される。そして、S312では、補正された全ての音名の絶対値が合計される。S313では、S312で算出した値を分母に、S310で算出した値を分子に有する値を評価結果として算出する。以上説明した演奏音取得処理(S200)、演奏評価処理(S300)を楽曲演奏期間中、繰り返し実行することでS313の値を算出し、当該値を集計することで、楽曲全体について外部楽器44c(弦楽器)の演奏評価が行われる。集計された値は、得点や演奏レベル等の評価に換算され、楽
曲演奏の終了後、モニタ装置41などに表示出力される。
以上、カラオケシステムに採用した弦楽器演奏評価装置について説明したが、本実施形態の弦楽器演奏評価装置によれば、正解音名の音名レベルに対しては第1のレベル補正を、不正解音名の音名レベルに対しては第2のレベル補正を行うことで、演奏音から抽出された音名レベル中、正解音名の音名レベルと、不正解音名の音名レベルの重み付けを異ならせ、評価精度向上を図るとともに、聴感上に即した評価を行う対する評価を行うことが可能となる。
本実施形態では、カラオケシステムに採用した弦楽器演奏評価装置について説明したが、パーソナルコンピュータ、あるいは、携帯情報端末等のコンピュータにインストールすることで、コンピュータを弦楽器演奏評価装置として使用可能とする弦楽器演奏採点プログラムも、本発明の客体たるものである。
なお、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。
1a、1b…リモコン装置、11…表示部、12…ビデオRAM、13…映像制御部、14…メモリ、15…制御部、16…無線LAN通信部、17…操作部、18…操作処理部、19…赤外線通信部、2…カラオケ装置、21…操作部、22…操作処理部、23…赤外線通信部、24…インターフェイス部、27…メモリ、28…ビデオRAM、29…映像再生部、30…制御部、31…映像制御部、32…ハードディスク、41…モニタ装置、42…スピーカ、44a、44b…歌唱用マイク、44c…外部楽器、100…LAN、110…アクセスポイント、120…ルータ、5…カラオケ用ホスト、51…記憶部

Claims (5)

  1. 基準演奏情報を含む楽曲情報に基づいて演奏を行う演奏手段と、
    弦楽器から出力された演奏音を入力する演奏音入力手段と、
    演奏音入力手段で入力された演奏音に基づいて、音名毎の音名レベルを抽出する演奏音名抽出処理と、
    楽曲情報の演奏に同期して基準演奏情報を読み出す基準演奏情報読み出し処理と、
    演奏音名抽出処理にて抽出された各音名レベルについて、読み出された基準演奏情報に対応する正解音名の音名レベルに対して第1のレベル補正を行い、当該基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルに対して第2のレベル補正を行うレベル補正処理と、
    レベル補正された音名レベルに基づいて、演奏音情報の評価を行う評価処理と、を実行する制御手段と、を備え
    第1のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれる正解音名の音名レベルに対して、所定の正の値の上限と所定の負の値の下限を有する範囲での正規化を行うことを特徴とする
    弦楽器演奏採点装置。
  2. 第2のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルの正負を反転させることを特徴とする
    請求項に記載の弦楽器演奏採点装置。
  3. 第2のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれない不正解音名が不快な音名の場合、第1の不正解係数を乗算し、不快でない音名の場合、第1の不正解係数よりも絶対値が小さい第2の不正解係数を乗算することを特徴とする
    請求項2に記載の弦楽器演奏採点装置。
  4. 基準演奏情報は、コード名であり、
    レベル補正処理は、基準演奏情報であるコード名から正解音名を判定することを特徴とする
    請求項1から請求項3の何れか1項に記載の弦楽器演奏採点装置。
  5. 基準演奏情報を含む楽曲情報に基づいて演奏手段に演奏を行わせる演奏処理と、
    弦楽器から出力される演奏音に基づいて、音名毎の音名レベルを抽出する演奏音名抽出処理と、
    楽曲情報の演奏に同期して基準演奏情報を読み出す基準演奏情報読み出し処理と、
    演奏音名抽出処理にて抽出された各音名レベルについて、読み出された基準演奏情報に対応する正解音名の音名レベルに対して第1のレベル補正を行い、当該基準演奏情報に含まれない不正解音名の音名レベルに対して第2のレベル補正を行うレベル補正処理と、
    レベル補正された音名レベルに基づいて、演奏音情報の評価を行う評価処理と、をコンピュータに実行させ
    第1のレベル補正は、読み出された基準演奏情報に含まれる正解音名の音名レベルに対して、所定の正の値の上限と所定の負の値の下限を有する範囲での正規化を行うことを特徴とする
    弦楽器演奏採点プログラム。
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