JPH08278786A

JPH08278786A - ホロニック・リズム・ジェネレータ装置

Info

Publication number: JPH08278786A
Application number: JP7082244A
Authority: JP
Inventors: Akira Fukumoto; 彰福本; Takahiro Yamada; 隆博山田; Hiroto Kobuchi; 寛仁菰渕
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 1996-10-22
Also published as: US5736665A

Abstract

(57)【要約】【目的】人間の動作からテンポ変更の意図をリアルタ
イムでリズム生成部人間に伝えて緩急自在な変化に追従
したリズムを生成したり、逆にリズム生成部が人間の動
作リズムを徐々に誘導するホロニック・リズム・ジェネ
レータ装置の提供。【構成】本発明は上記目的を達成するために、ファン
・デル・ポル方程式の定数部を３次式で置き換えた非線
形振動方程式で記述されるリズム生成部と、前記リズム
生成部の入力信号を生成する固定リズム生成部および動
作リズム検出部からなり、前記固定リズム生成部と前記
動作リズム検出部の間に一定の関係を与えるように構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、人間の意図を機械に与
え、同時に機械の反応を人間に伝えるヒューマン・イン
ターフェイスの基本技術であり、特に、リズム生成部を
内蔵する電子機器に関与する人間の気分や情緒にリアル
タイムに呼応して緩急自在なリズムを作りだすホロニッ
ク制御機器に関するものである。なお、ここでいうホロ
ニックとは、「目的を与えられた機械（システム）が周
囲状況の変化に応じて実施モードを自発的に生成あるい
は変更する」という生物に学んだ新しい制御概念のこと
である。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、一般的なコンピュータ・ミュ
ージック・システムの基本構成を示すものである。機能
を限定したより大衆向けの電子鍵盤楽器も、原理的に同
様な構成を有している。図１４において、コンピュータ
１００１はＭＩＤＩインターフェイス１００２を経由し
てＭＩＤＩ機器である音源Ａ１００８、音源Ｂ１００
９、ドラムマシン１００４、ＭＩＤＩミキサー１００
５、エフェクター１０１０と結合される。２つの音源と
ドラムマシン１００４の出力は、ミキサー１００５でミ
ックスされて出力する。ＭＩＤＩミキサー１００５はＭ
ＩＤＩ（音そのもののデータではなく、どの鍵盤を押し
たか等の情報）でコントロールできる。図１５はドラム
マシン１００４のリズム生成の基本原理を示すものであ
る。図１５において、クロック発生器１０１１で発生し
た基準クロックパルスの個数をカウンター１０１２でカ
ウントし、操作パネル１０１４で予め設定されたテンポ
に対応するパルス個数がパルス数判定器１０１３で判定
され、確定したテンポがＭＩＤＩミキサー１００５に送
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
構成では、設定した規則正しいテンポのリズム音しか出
せない。このため、初見で演奏する場合、簡単な演奏部
分は正規のテンポに合わせて演奏出来るが難しい演奏部
分では正規のテンポに付いて行けず、演奏練習者の意欲
を喪失させる。だからと言って、演奏の難しい部分に合
わせて遅いテンポに設定すると、簡単な演奏部分の練習
が退屈になり、これもまた演奏者の意欲を奪ってしま
う。電子楽器なので、演奏中にテンポの設定を変えるこ
とも可能であるが、こうした操作を演奏中に行なうこと
は演奏への集中を妨げることになる。

【０００４】上記と同様の問題は、少し上達した演奏者
が自動伴奏機能を用いて電子楽器を演奏する場合にも発
生する。従来の電子楽器に組み込まれた自動伴奏部は予
めプログラムした伴奏を規則正しく再生する。確かに、
「ここは早く、ここはゆっくり」というようなテンポを
予めプログラムするのは可能だが、演奏中の高揚した感
覚が要求するテンポの微妙な変更具合を表現することは
出来ない。このため、演奏時の気分に電子楽器のリズム
がマッチしないという不満が常に残る。上手な演奏者ほ
ど、リズムの緩急により豊かな情感を表現するので、こ
の不満は強くなり、電子楽器には演奏者と息のあったリ
ズム伴奏の実現が求められる。しかしながら、従来技術
では、演奏者の緩急自在なテンポの変化にリアルタイム
で追従するのは不可能である。

【０００５】また、かなり上達した演奏者が複数のメン
バーとバンド演奏を行なう場合には、もっとデリケート
な問題が発生する。バンド演奏の場合には、メンバー間
の「息」を合わせることが重要になるが、プロでない限
り、半テンポ遅れるというメンバーが時々現われる。こ
の原因は、基本となるリズムを聞いてから演奏行動を起
こすまでの遅れ時間に個人差があるからである。こうし
た問題は、広いステージでの演奏の場合には、無視出来
なくなる。ステージ演奏等の場合は、音の伝搬時間によ
る遅れを避けるために、ヘッドホンで他の演奏者の音を
モニターするのだが、時間遅れの個人差があればテンポ
を合わせるのは難しい。こうした状況で演奏の「息」を
合わせるには、演奏者の情感に応じたリズム変更をリア
ルタイムにキャッチし、しかも観客席で聞いたときに各
メンバーのテンポが一致するように、各メンバーに伝え
るリズムの位相を調整すれば良い。しかしながら、従来
技術ではこうした機能を現場でリアルタイムで実現する
のは不可能である。

【０００６】また、カラオケ等で歌う場合、歌う本人の
身振りやリズムを取る動作からリアルタイムにテンポお
よびその変化を検出し、カラオケ再生のテンポを追従さ
せるならば、もっと歌いやすくなり、下手なのではなく
独特の個性表現なのだという見方に変わる。こうした制
御も、現在のカラオケでは不可能である。

【０００７】見方を変えて、演奏や歌の上達を目指すと
いう立場からは、正しいリズムに慣れるまで本人が根気
を失わないように、本人の追従できる限界のリズムを生
成しながら徐々に正しいリズムに導くという機能が望ま
しい。こうした事も、従来技術では不可能である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は電子楽器をより
快適に使うという観点から従来の問題点を解消するもの
であり、（１）演奏の邪魔をせずに、演奏者の動作から
本人の作りだす動作リズムを検出し、（２）最初に設定
したリズム生成を演奏者から検出した動作リズムにリア
ルタイムで追従させ、（３）リズム生成の機械が完全に
人間に従属してしまうのでなく、リズム生成の機械があ
る程度の自律性を持ったリズムを作り出せること、とい
う条件を満たす必要がある。

【０００９】そこで、本発明は、人間の動作からテンポ
の変更の意図をリアルタイムでリズム生成部に伝えて緩
急自在な変化に追従したリズムを生成したり、逆にリズ
ム生成部が人間の動作リズムを固定リズムの方に徐々に
誘導するようなホロニック・リズム・ジェネレータの提
供を目的とする。

【００１０】本発明は上記目的を達成するために、ファ
ン・デル・ポル方程式の定数部を３次式で置き換えた非
線形振動方程式で記述されるリズム生成部と、前記リズ
ム生成部の入力信号を生成する固定リズム生成部および
動作リズム検出部からなり、前記固定リズム生成部と前
記動作リズム検出部の間に一定の関係を与えることを特
徴とするホロニック・リズム・ジェネレータ装置を提供
する。

【００１１】

【作用】以上の手段で構成された本発明のホロニック・
リズム・ジェネレータは、非線形振動子の引き込み機能
を用いることにより、演奏者のリズムミックな身体動作
が作りだすリズムやその変化にリズム生成部がリアルタ
イムに追従したり、逆にリズム生成部から人間に変更を
要求するリズムを伝えることが可能になる。こうした機
能は単に電子楽器に留まらない。周波数制御やサイクル
制御等のリズミックな制御を行なう電子機器にこうした
機能を導入すれば、人間の気分を機器の動作状態に反映
したり、機械から人間に推奨する動作状態を伝えたりす
ることが可能な電子機器を創造する事が可能になる。

【００１２】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明の第１の実施例を図面を参照
して説明する。

【００１３】図１は、第１の実施例の構成図である。図
１において、１０１は動作リズム検出部、１０２は非線
形振動子部、１０３は固定リズム設定部、１０４は信号
合成部、１０５は判定部、１０６は音源部である。信号
合成部１０４は、動作リズム検出部１０１の信号と固定
リズム設定部１０３の信号を演算処理する。演算方法と
しては、加算のような簡単な場合から、動作リズム検出
部の信号と固定リズム設定部の信号との間にある一定の
関係を与えるという場合がある。後者の場合、具体的に
は、動作リズム検出部の信号が固定リズム設定部の信号
より優勢になるような関係を与えておけばリズム生成は
演奏者の気分を反映し、逆に固定リズム設定部の信号が
動作リズム検出部の信号より優勢になるような関係を与
えておけばリズム生成が演奏者に全体の調和方向を伝え
ることが可能になる。非線形振動子部１０２は、信号合
成部１０４の出力を入力として、リズミックな振動状態
を発生する。判定部１０５は、非線形振動子部１０２の
出力状態を２値化する判定を行ない、音源部１０６を駆
動する。

【００１４】まず、本発明の非線形振動子部１０２を構
成する振動子について説明する。この非線形振動子はフ
ァン・デル・ポル方程式の定数部を３次式に置き換えた
ものである。この方程式は、神経活動を模擬してノーベ
ル賞を受けたホジキン・ハクスレイ方程式と同様な特性
を有するもので、「矢野振動子」と略称する。以後、特
に断わらずに非線形振動子と記述するときは、この矢野
振動子を指す。

【００１５】矢野振動子は、ｘについての２階の微分方
程式（数１）で表される。

【００１６】

【数１】

【００１７】式（数１）のｆ（ｘ）は式（数２）であ
る。

【００１８】

【数２】

【００１９】式（数１）は次のように、ｘとｙの１階の
連立微分方程式（数３）、（数４）に書き直すことで、
位相平面に動作点Ｍ（ｘ,ｙ）の動きとして現すことが
できる。

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】式（数４）のｇ（ｘ）は、式（数５）であ
る。

【００２３】

【数５】

【００２４】式（数３）、式（数４）に従って、図２に
示すように、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）は、横軸ｙ、縦軸ｘと
した位相平面上のｐｑｒｓを通る軌道２０１を描く。波
形２０２は動作点Ｍのｘに関する時間変化を表わす。曲
線２０３は、式（数４）の特殊な場合であるｙ＝−ｇ
（ｘ）すなわちｄｘ／ｄｔ＝０を横軸ｙ、縦軸ｘの位相
平面に描いた曲線である。曲線２０４は、式（数３）を
横軸ｄｙ／ｄｔ、縦軸ｘの位相平面上に描き、しかも横
軸ｙ、縦軸ｘの位相平面に重畳したものである。

【００２５】以下に、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）の動きの詳細
について説明する。動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｄｘ／ｄｔ＝
０の曲線２０３の近傍を動く部分（ｐｑ間とｒｓ間）に
おいてはｄｘ／ｄｔがゼロに近いので、動作点Ｍ（ｘ,
ｙ）はゆっくりと動き、その移動速度はｄｙ／ｄｔがき
める。ｄｘ／ｄｔ＝０の曲線から離れる部分（ｑｒ間と
ｓｐ間）ではｄｘ／ｄｔが大きな値になりｘ方向に速く
動く。その結果ｘの時間変化は波形２０２のように変化
の速い部分と遅い部分を持つ。ｘの変化の速い部分（位
相平面の動作点Ｍがｑｒ間またはｓｐ間にある）で、ｄ
ｙ／ｄｔに比べｄｘ／ｄｔを充分大きい値となるように
ｆ（ｘ）、ｇ（ｘ）を定める（例えば、Ａ＝１、Ｂ＝
０、Ｃ＝−３０、ａ＝０．１、ｂ＝０、ｃ＝０、ｄ＝
０）ことにより、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）をこれらの区間で
ｘ軸にほぼ平行に動くようにする事ができる。その結
果、振動子の振幅はｄｘ／ｄｔ＝０の曲線２０３で決
り、ｇ（ｘ）の係数を変えない限り、ほぼ一定の振幅と
なる。

【００２６】従って振幅一定のままｆ（ｘ）の定数項ｄ
を変化させるだけで、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｄｘ／ｄｔ
＝０の曲線２０３の近傍のｐｑ間にある時間Ｔ２とｒｓ
間にある時間Ｔ１を変化させることができる。動作点Ｍ
が曲線２０３の近傍のｐｑ間にあるときｆ（ｘ）のｄの
値を増やすとｄｙ／ｄｔが２０４ａのように右にシフト
して区間ｐｑに対応するｄｙ／ｄｔが大きくなる。その
結果、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）のｐからｑへの移動速度が速
くなり、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｐｑ間にある時間Ｔ２が
短くなり、Ｔ２'となる。逆に、ｆ（ｘ）のｄの値を減
らすと２０４ｂに示すようにｄｙ／ｄｔが左にシフトし
てｐｑの区間に対応する部分のｄｙ／ｄｔが０に近づ
く。その結果、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）のｐからｑへの移動
が遅くなり、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｐｑ間にある時間Ｔ
２は長くなる。動作点Ｍが曲線２０３の近傍のｒｓ間に
ある場合には、ｐｑ間にある場合とは逆にｄの値を増や
すとＴ１が長くなり、ｄの値を減らすとＴ１が短くなり
Ｔ１'となる。

【００２７】次に、ｄが動作検出部１０１の信号により
時間的に変化する場合について図３により説明する。図
２と同じものは同じ図番を用いる。式（数２）のｄをｄ
＝ｄ０+ｄ（ｔ）という具合に、バイアスｄ０と変動ｄ
（ｔ）に分けて考える。バイアスｄ０の設定により変動
が無いときの振動子の周期を決めることができる。変動
ｄ（ｔ）３０１が動作検出部１０１からの信号である。
動作点Ｍ（ｘ,ｙ）が曲線２０３の近傍のｒｓ間にある
ときに、３０１ａや３０１ｂのように瞬間的にｄ（ｔ）
が絶対値の十分大きい負の値になると、動作点Ｍ（ｘ,
ｙ）は瞬間的に早く動きｓ点に到達する。その結果、Ｔ
１が短くなりＴ１ａあるいはＴ１ｂとなる。逆に、ｄ
（ｔ）が正の値に瞬間的になったとすると振動子の動作
点Ｍ（ｘ,ｙ）は瞬間的に動きが遅くなり、その分だけ
Ｔ１が長くなる。瞬間的にｄ（ｔ）を十分大きな絶対値
の負の値にすることを繰り返せば、その度に動作点Ｍ
（ｘ,ｙ）はｓ点にすばやく到達する。その結果、振動
子リズムを自励振動周期Ｔ０より速いリズムの動作検出
部１０１からの信号ｄ（ｔ）のリズムに一致させること
ができる。また、ｄ（ｔ）を正の値に瞬間的にすること
で、振動子の動作点Ｍ（ｘ,ｙ）は瞬間的に動きを遅く
し、その分だけＴ１が長くなる。その結果、リズムを自
励振動周期Ｔ０より遅いリズムの動作検出部１０１から
の信号ｄ（ｔ）のリズムに一致させることができる。な
お、ここではｄ（ｔ）の瞬間的な変化の例で説明した
が、ｄ（ｔ）は緩やかに変化してもかまわない。ｄ
（ｔ）の変化がバイアスｄ０で決まる振動子の周期（自
励振動周期Ｔ０)に比べてはるかに遅い場合には、ｄ
（ｔ）が負の時はＴ１の時間が短くなり、Ｔ２の時間が
長くなる。逆に、ｄ（ｔ）が正の時はＴ１の時間が長く
なり、Ｔ２の時間が短くなる。このとき周期が短くなる
か長くなるかはＴ１とＴ２の時間の伸縮の大きさによ
る。

【００２８】次に、動作リズム検出部１０１の実現方法
を図４を用いて説明する。図４では動作の角速度を検出
するものである。図４（ａ）において、４０１は楽器演
奏者あるいは歌手の足である。４０２は足に取り付けた
振動型ジャイロ角速度センサーである。演奏者がリズム
をとるために足首を上下に動かすと、振動型ジャイ角速
度センサー４０２で足の動作から角速度が検出され、振
動型ジャイ角速度センサーの出力（通常センサ自身から
は微分処理された信号を出力するものが多い）をバンド
パスフィルター等を用いた信号処理回路を用いて所望の
帯域（０．００１〜０．５Ｈｚ）を取り出す。なお、信
号処理の方法としては、積分処理を行って速度情報に変
換しても良い。

【００２９】この信号を図１の動作リズム検出部１０１
の信号として用いた場合の本発明のホロニック・リズム
・ジェネレターの非線形振動子の波形を図５に示す。図
５に示すように、動作リズム検出部１０１からの信号が
無い場合の非線形振動子は固定リズム設定部からの入力
されたテンポで自励振動し、動作リズム検出部１０１か
らの信号が現われると検出された動作テンポのリズムに
引き込まれた振動に速やかに移行する。

【００３０】なお、角速度センサーとしては、振動型ジ
ャイロ角速度センサーだけではなく、圧電型加速度セン
サーまたは静電型加速度センサーを用いても良い。ま
た、センサーの身体への取り付け位置は、足部に限ら
ず、手（図４（ｂ））や頭（図４（ｃ））など動作リズ
ムが検出可能であればどこでも良い。具体的には、ヘッ
ドフォンとかポシェットやバンドに組み込めば演奏者の
体の大きな動作からリズムを検出することが可能にな
り、また指輪・イアリング等の装飾品にセンサを組み込
めば、演奏者が指や頭で小さなリズムをとる動作からで
もリズムを検出することが可能である。

【００３１】次に、動作検出部１０１の別の例を図６を
用いて説明する。図６は動作の距離変化を検出するもの
である。図６（ａ）において、５０１は発光ダイオード
とフォトトランジスタを組み合わせた反射形フォトセン
サー、５０２は信号処理回路、５０３はセンサー保護部
である。図６（ｂ）に反射型フォトセンサーの床面まで
の距離と出力電流の関係を示す。反射形フォトセンサー
５０１はセンサー保護部５０３の接地面から約１ｍｍ奥
に取り付けることで、床面との距離が離れるに従って単
調に出力電流が減少する特性の部分を用いる。

【００３２】演奏者がリズムをとるために足首を上下に
動かすと、反射形フォトセンサー５０１と床面との間の
距離が変化し、そのため反射形フォトセンサー５０１の
出力電流が変化する。信号処理回路５０２は反射形フォ
トセンサー５０１の出力電流信号を位置を現わす電圧信
号に変換しさらに微分処理を行なって速度を現わす電圧
信号に変換する。あるいは、信号処理回路５０２は反射
形フォトセンサー５０１の出力電流信号に閾値処理を行
なって電圧パルス信号に変換する。

【００３３】なお、マイクを用いてリズムをとる足が床
を叩く音を用いても良い。ただしこの場合には、音が発
生したときにｄ（ｔ）を負の値にして、基準周期より短
いリズムを生成することに適する。

【００３４】さらに、動作軌跡からリズムを検出するこ
とも可能であり、図７に示すようにマウスを用いた場合
の非線形振動子の波形を図８に示す。図８に示すよう
に、マウスのゆっくりとした往復運動→マウスの運動停
止→マウスの早い往復運動という動作に対して、非線形
振動子は固定リズム設定部で与えられた自励振動より遅
いテンポ→自励振動のテンポ→自励振動より速いテンポ
で振動しているのが示されている。

【００３５】本発明の第１の実施例は非線形振動子の動
作が分かり易い条件について説明したが、より望ましい
条件で非線形振動子を動作させた本発明の第２の実施例
を図９を参照して説明する。

【００３６】（実施例２）図２と同じものは同じ図番を
用いる。本実施例が前記第１の実施例と異なる点は、ｆ
（ｘ）の変極点の位置が異なる。以下、図９の位相平面
に示すように、ｆ（ｘ）２０４の変極点が位相平面の第
３象限に移動して曲線２０３のｒｓ間に対応する部分に
ある場合を例に説明する。

【００３７】ｆ（ｘ）の定数項ｄを変化させるだけで、
振幅一定のまま、ｒｓ間にある時間Ｔ１を変化させるこ
とができる点は第１の実施例と同じである。しかし、本
実施例では、上記ｆ（ｘ）変曲点の位置の違いにより、
ｄを変化させたとしても動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｐｑ間に
ある時間Ｔ２はほとんど変化しない点が異なる。

【００３８】以下にこの理由を説明する。動作点Ｍ
（ｘ,ｙ）がｄｘ／ｄｔ＝０の曲線２０３の近傍を動く
部分（ｐｑ間とｒｓ間の近傍）では、ｄｘ／ｄｔがゼロ
に近いので動作点Ｍ（ｘ,ｙ）はゆっくりと動く。従っ
て、動作点Ｍが曲線２０３のｐｑ間の近傍にあるときｆ
（ｘ）のｄの値を増やすとｄｙ／ｄｔが２０４ａのよう
に右にシフトしてｄｙ／ｄｔの区間ｐｑの近傍に対応す
るｄｙ／ｄｔが大きくなる。その結果、動作点Ｍ（ｘ,
ｙ）のｐ近傍からｑ近傍への移動速度が速くなり、動作
点Ｍ（ｘ,ｙ）がｑ点の近傍に到達するまでの時間が短
くなるためＴ２が短くなるが、元々のｄｙ／ｄｔが大き
い値なのでｄが小さい場合には、Ｔ２の変化は僅かであ
る。また、ｆ（ｘ）のｄの値を減らすと２０４ｂに示す
ようにｄｙ／ｄｔが左にシフトして区間ｐｑの近傍に対
応する部分のｄｙ／ｄｔが僅かに小さくなるが、動作点
Ｍ（ｘ,ｙ）のｐ近傍からｑ近傍への移動が遅くなこと
による動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｑ点の近傍に到達するまで
に時間Ｔ２が長くなるのは僅かである。一方、動作点Ｍ
が曲線２０３のｒｓ間の近傍にある場合には、元のｄｙ
／ｄｔが小さい値なのでｄの値を増やすとＴ１が長くな
り、ｄの値を減らすとＴ１は短くなる。

【００３９】次に、ｄが動作検出部１０１の信号により
時間的に変化する場合を図１０を参照して説明する。図
３と同じものは同じ番号を付けた。式（数２）のｄをｄ
＝ｄ０+ｄ（ｔ）として、バイアスｄ０と変動ｄ（ｔ）
に分けて考える。バイアスｄ０の設定により変動が無い
ときの振動子の周期を決めることができる点は第１の実
施例と同じである。第１の実施例では、動作点Ｍ（ｘ,
ｙ）がｐｑ間にある時間Ｔ１とｒｓ間にある時間Ｔ２は
同程度であり、ｄ（ｔ）の変化がどちらの時間に起こる
かは五分五分であった為に、ｄ（ｔ）が瞬間的に負にな
った時にＴ１時間が短くなるのか、Ｔ２時間が長くなる
のかを制御することはできなかった。しかし、本実施例
では、Ｔ２に比べＴ１が圧倒的に大きいので、ｄ（ｔ）
の変化は常にｒｓ間にあると考えても良い。その結果、
動作点Ｍ（ｘ,ｙ）は曲線２０３のｒｓ間の近傍にあ
り、瞬間的にｄ（ｔ）を３０１ａや３０１ｂのように絶
対値が十分大きい負の値にすると、動作点Ｍ（ｘ,ｙ）
は瞬間的に速くｓ点近傍に向けて動き、速くなった分だ
けＴ１が短くなりＴ１ａ、Ｔ１ｂとなる。逆に、ｄ
（ｔ）が正の値に瞬間的になったとすると振動子の動作
点Ｍ（ｘ,ｙ）は瞬間的に動きが遅くなり、その分だけ
Ｔ１が長くなる。瞬間的にｄ（ｔ）を十分大きな絶対値
の負の値にすることを繰り返せば、その度に動作点Ｍ
（ｘ,ｙ）はｓ点近傍にすばやく到達する。その結果、
振動子リズムを自励振動周期Ｔ０より速いリズムの動作
検出部１０１からの信号ｄ（ｔ）のリズムに一致させる
ことができる。また、ｄ（ｔ）を正の値に瞬間的にする
ことで、振動子の動作点Ｍ（ｘ,ｙ）は瞬間的に動きを
遅くし、その分だけＴ１が長くなる。その結果、振動子
のリズムを自励振動周期Ｔ０より遅いリズムの動作検出
部１０１からの信号ｄ（ｔ）のリズムに一致させること
ができる。ｄ（ｔ）の変化が動作点Ｍ（ｘ,ｙ）がｐｑ
間近傍にあるときに起こると、このｄ（ｔ）の変化は振
動子の状態に反映されないので、Ｔ２に比べＴ１の時間
を充分大きくする必要がある。例えば、Ａ＝１、Ｂ＝１
２、Ｃ＝１、ａ＝１、ｂ＝０、ｃ＝ー１、ｄ＝５では、
Ｔ２はＴ１の百分の１以下である。また、動作検出部１
０１から出力される信号がパルス的でその幅がＴ２より
も狭い場合には、パルス幅を広くする処理を行えばよ
い。

【００４０】また、第１の実施例では、バイアスｄ０の
設定値を大きくしたときに、振動子の周期が短くなるか
長くなるかを予め予想することはできなかった。しか
し、本実施例ではｄ０の設定値を大きくしたときにＴ２
時間が短くなるのは僅かでありＴ１の時間が長くなるた
め、振動子の周期は長くなる。逆に、ｄ０を小さくする
とはＴ２の時間は長くなるのは僅かでありＴ１の時間が
短くなって、周期は短くなる。したがって、自励振動周
期Ｔ０の設定が容易である。

【００４１】なお、第１と第２の実施例では、ｆ（ｘ）
及びｇ（ｘ）に３次関数を用いたが、ｆ（ｘ）とｇ
（ｘ）の代わりに区分線形関数Ｆ（ｘ）とＧ（ｘ）を用
いても良い。区分線形関数を用いた場合の振動子の位相
平面を図１１に示す。動作点Ｍ（ｘ,ｙ）は、横軸ｙ、
縦軸ｘとした位相平面上のｐｑｒｓを通る軌道８０１を
描く。波形８０２は動作点Ｍ（ｘ,ｙ）のｘに関する時
間変化を表わす。曲線８０３は、式（数４）のｇ（ｘ）
の代わりに区分線形関数Ｇ（ｘ）を用いたときの特殊な
場合であるｙ＝−Ｇ（ｘ）すなわちｄｘ／ｄｔ＝０を横
軸ｙ、縦軸ｘの位相平面に描いた曲線である。曲線８０
４は、式（数３）のｆ（ｘ）の代わりに区分線形関数Ｆ
（ｘ）を用いて横軸ｄｙ／ｄｔ、縦軸ｘの位相平面上に
ｄｙ／ｄｔ＝Ｆ（ｘ）を描き、しかも横軸ｙ、縦軸ｘの
位相平面に重畳したものである。区分線形関数を用いる
メリットは、Ｔ２に関わるｐｑ間に対応するＦ（ｘ）の
値を変化させることなく、Ｔ１に関わるｒｓ間のＦ
（ｘ）の値だけを８０４ａ、８０４ｂに示すように変更
できることにより、Ｔ２を変化させること無く、Ｔ１だ
けを入力ｄにより変更可能な点にある。

【００４２】図１２に、区分線型近似の非線形振動子部
１０２を実現する非線形振動子の回路ブロック図を示
す。９０１は演算器Ａで、入力ｘに対して３次関数ｆ
（ｘ）あるいは区分線形関数Ｆ（ｘ）を発生する。９０
２は演算器Ｂで、入力ｘに対して３次関数ｇ（ｘ）ある
いは区分線形関数Ｇ（ｘ）を発生する。９０３は加算器
Ａで、入力ｄと演算器Ａ９０１の出力を加算する。９０
４は積分器Ａで、加算器Ａの出力を積分する。９０５は
加算器Ｂで、入力Ｃと演算器Ｂ９０２の出力と積分器Ａ
の出力を加算する。９０６は積分器Ｂで、加算器Ｂの出
力を積分しｘを出力する。この振動子の自励振動周期は
入力ｄのバイアス分ｄ０で設定する。入力ｄの変動分ｄ
（ｔ）が動作検出部１０１の出力である（矢野振動子の
詳しい回路構成は、特開平７−４９９４３号公報を参
照。）。

【００４３】第１および第２の実施例は、固定リズム設
定部と人間から検出した動作リズムをリズム生成部にリ
アルタイムに反映させる点にポイントを置いた。ところ
が、すでに述べたように、固定リズムと動作リズムの間
に重み付けを与えるだけでなく、動作リズム主体の追従
から徐々に固定リズムの方に演奏レベルを上達させる支
援をするという目的では、ｎ個（ｎは自然数）の非線形
振動子を使用して動作リズムと固定リズムの間に関係を
与える事が望ましい。図１３は、そうした目的を実現す
る本発明の第３の実施例（ただし、ｎ＝２で説明する）
の構成図である。図１３において、１０１は動作検出
部、１０２は非線形振動子部、１０３は固定入力設定
部、１０５は判定部、１０６は音源部、１０７は非線形
振動子部Ｂ、１０８は信号合成部Ａ、１０９は信号合成
部Ｂ、１１０は固定入力設定部Ｂである。図１と同じも
のは同じ番号を用いた。信号合成部Ａ１０８は、動作検
出部１０１と固定入力設定部１０３と非線形振動子部Ｂ
１０７の信号を演算処理する。非線形振動子部１０２
は、信号合成部Ａ１０８の出力を入力として、振動を発
生する。判定部１０５は、非線形振動子部１０２の出力
を判定し、音源部１０６を駆動する。前記構成により、
本実施例のホロニックメトロノームは、第１の実施例及
び第２の実施例と同様に人間の動作リズムに合わせたリ
ズムが非線形振動子部１０２によって生成され、さら
に、音源部で発声する音のリズムに人間が引き込まれる
ことにより、人間と機械が息のあったリズムを生成する
ことが可能になる。第１の実施例及び第２の実施例と本
実施例の違いは、信号合成部Ａ１０８でこの非線形振動
子部Ｂ１０７の出力振動も合わせて演算することによ
り、人のリズムが遅くりすぎた場合には、非線形振動子
部１０２が非線形振動子部Ｂ１０７の発生するリズムに
引き込まれるてんである。ただし、信号合成部Ｂ１０９
が固定入力設定部Ｂ１１０と非線形振動子部１０２の信
号を演算処理し、非線形振動子部Ｂ１０７は信号合成部
Ｂ１０９の出力を入力として振動を発生することによ
り、非線形振動子部１０２と非線形振動子部Ｂ１０７の
間の位相は一定に保たれ、ずれは生じない。

【００４４】本実施例を応用して、３人以上の演奏者の
間にリズム的調和をもたらすために、各人に本実施例の
装置を与え、しかもメンバー間の特徴を反映するため
に、複数個の固定リズム設定部と複数個の動作リズム検
出部に一定の関係あるいは時間経過に従いリアルタイム
に変化する関係を与えることも可能である。

【００４５】

【発明の効果】以上の実施例で示して来たように、本発
明のホロニック・リズム・ジェネレータはヒューマン・
インターフェイスの基本技術となるもので、人間の意図
を機械に伝え、機械の反応を人間に伝えるというような
リアルタイムの相互作用（無意識的な対話状態も含む）
を可能にする。これは、実施例のような電子楽器のリズ
ムマシンに応用されるだけではなく、リアルタイムで人
間の反応に対応した制御が必要な機器（エアコン、ホッ
トカーペット、自動車、立体ＴＶ、ステレオ、ワープロ
等）に、人間から情報を抽出するセンサと組み合わせて
導入することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】本発明の基本構成図を用いた第１の実施例で使
用される非線形振動子の挙動を表わす位相平面図と時間
経過図

【図３】本発明の第１の実施例で動作入力の有無におけ
る非線形振動子の挙動を表わす位相平面図と時間経過図

【図４】本発明の基本構成図における動作リズム検出部
の角速度検出器の使用方法を示す図

【図５】本発明の基本構成図における動作リズム検出部
の角速度検出器の信号波形を示す図

【図６】本発明の基本構成図における動作リズム検出別
の距離変化検出器の構成図

【図７】本発明の基本構成図における動作リズム検出別
の距離変化検出器およびその使用方法を示す図

【図８】本発明の基本構成図における動作リズム検出別
の距離変化検出器の信号波形を示す図

【図９】本発明の基本構成図を用いた第２の実施例で使
用される非線形振動子の挙動を表わす位相平面図と時間
経過図

【図１０】本発明の第２の実施例で動作入力の有無にお
ける非線形振動子の挙動を表わす位相平面図と時間経過
図

【図１１】本発明の第１および第２の実施例で使用でき
る区分線型近似型の非線形振動子の挙動を表わす位相平
面図と時間経過図

【図１２】区分線型近似型の非線形振動子を実現するた
めの回路構成図

【図１３】複数個（ｎ＝２）の非線形振動子を用いた本
発明の拡張構成図

【図１４】従来例の構成図

【図１５】従来例の構成図

【符号の説明】

１０１動作リズム検出部１０３、１１０固定リズム設定部１０２、１０７非線形振動部２０１非線形振動子の位相平面での軌跡２０２非線形振動子の時間経過の軌跡２０４曲線ｆ（ｘ）２０３曲線ｇ（ｘ）３０１動作リズム検出信号４０２加速度センサ５００距離変化センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部に対して信号入力を行なう信
号合成部と、前記信号合成部に対して信号入力を行なう
固定リズム設定部および動作リズム検出部と、前記リズ
ム生成部の状態を２値化する判定部とからなることを特
徴とするホロニック・リズム・ジェネレータ装置。
【請求項２】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述される第１のリ
ズム生成部および第２のリズム生成部と、前記第１のリ
ズム生成部に対して信号入力を行なう第１の信号合成部
と、前記第１の信号合成部に対して信号入力を行なう第
１の固定リズム設定部および動作リズム検出部と、前記
第２のリズム生成部に対して信号入力を行なう第２の信
号合成部と、前記第２の信号合成部に対して信号入力を
行なう第２の固定リズム設定部と、前記第１のリズム生
成部の状態を２値化する判定部とからなり、前記第１の
リズム生成部の出力が前記第２の信号生成部に入力され
ることを特徴とするホロニック・リズム・ジェネレータ
装置。
【請求項３】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部に入力する信号を取り出す動
作リズム検出部を有し、前記動作リズム検出部が角速度
検出器で構成されることを特徴とするホロニック・リズ
ム・ジェネレータ装置。
【請求項４】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部に入力する信号を取り出す動
作リズム検出部を有し、前記動作リズム検出部が距離検
出器で構成されることを特徴とするホロニック・リズム
・ジェネレータ装置。
【請求項５】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部に入力する信号を取り出す動
作リズム検出部を有し、前記動作リズム検出部が動作の
軌跡に含まれるリズムの検出器で構成されることを特徴
とするホロニック・リズム・ジェネレータ装置。
【請求項６】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部に入力する信号を取り出す動
作リズム検出部を有し、前記動作リズム検出部が動作か
ら生まれる音情報のリズムの検出器で構成されることを
特徴とするホロニック・リズム・ジェネレータ装置。
【請求項７】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述されるリズム生
成部と、前記リズム生成部への入力信号を発生する固定
リズム設定部およびと動作リズム検出部とからなり、前
記固定リズム設定部と前記動作リズム検出部の２者の間
に一定の関係を与えることを特徴とするホロニック・リ
ズム・ジェネレータ装置。
【請求項８】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述される第１のリ
ズム生成部および第２のリズム生成部と、前記第１のリ
ズム生成部への入力信号を発生する第１の固定リズム設
定部および動作リズム検出部と、前記第２のリズム生成
部への入力信号を発生する第２の固定リズム設定部とか
らなり、前記第１の固定リズム設定部と前記第２の固定
リズム設定部と前記動作リズム検出部の３者の間に一定
の関係を与えることを特徴とするホロニック・リズム・
ジェネレータ装置。
【請求項９】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３次
式で置き換えた非線形振動方程式で記述される第１から
第ｎ（ｎは３以上の自然数）までのリズム生成部と、前
記リズム生成部の全てに対して信号入力を行なう第１か
ら第ｎまでの固定リズム設定部と、前記第１から第ｎま
でのリズム生成部の各々に対応して信号入力を行なう第
１から第ｎまでの動作リズム検出部と、前記第１から第
ｎのリズム生成部の状態を２値化する第１から第ｎの判
定部とからなり、前記第１から第ｎまでの動作リズム検
出部および前記第１から第ｎまでの固定リズム設定部の
間に一定の関係を与えることを特徴とするホロニック・
リズム・ジェネレータ装置。
【請求項１０】ファン・デル・ポル方程式の定数部を３
次式で置き換えた非線形振動方程式の区分線型近似で表
現されるリズム生成部と、前記リズム生成部に対して信
号入力を行なう信号合成部と、前記信号合成部に対して
信号入力を行なう固定リズム設定部および動作リズム検
出部と、前記リズム生成部の状態を２値化する判定部と
からなることを特徴とするホロニック・リズム・ジェネ
レータ装置。