JPH11509338A - 自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、楽器の各弦の周波数を個別または同時に表示する、自動的にチューニングされる弦楽器のためのシステムである。各弦には、信号をプロセッサ（50）に与え、測定された周波数を決定するためのトランスデューサ（26）が設けられている。プロセッサ（50）はさらに、測定された周波数からの表示信号およびアクチュエータ制御信号を生成する。アクチュエータ（90）は、アクチュエータ制御信号に基づいて制御される。表示（72）は、表示信号に基づいて制御される。システムは、楽器を自動チューニングシステムの動作範囲内に手動でチューニングするための表示（72）の使用を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示 本願は、1996年７月14日付けで提出された仮出願（Provisinal Application） 第60/001,204号に基づく。本願ではこの仮出願を参考のためにそのまま援用する 。産業上の利用分野 本発明は、自動的にチューニングされる弦楽器によって生成される周波数を表 示するためのシステムに関する。発明の背景 楽器の手動によるチューニングは、通常かなりの時間と技術を必要とする困難 かつ単調で退屈なプロセスであり得る。しばしば、演奏者は、演奏中に楽器のチ ューニングを確認または変更する必要があるが、時間を必要とするために、手動 で楽器を再チューニングすることは通常困難である。費用がかかりかつ不都合で あるものの、この問題の１つの一般的な解決法として、このような場合に用いら れる適切にチューニングされた予備楽器を用意することが挙げられる。さらに良 い解決法としては、聴衆が耐えられる程度の短時間内に楽器をチューニングする ためのシステムを用意することが挙げられる。 上記の要望を満足させるために、弦楽器に内蔵され得る多くの様々な種類の自 動チューニングシステムがある。このようなシステムは、特に聴衆の面前での簡 単、便利かつ正確な楽器のチューニングを提供する。しかし、演奏者は、これら のシステムを用いて、楽器が再チューニングなしに調子が合っているかどうかを 容易に決定することができない。また、これらの自動システムは、楽器を微細に チューニングすることができるだけの場合が多い。即ち、楽器は、システムが動 作する前に、自動システムの動作範囲内に大ざっぱにチューニングされなければ ならない。 多くの様々なタイプの自動チューニングシステムが考案されている。各所望の 周波数に対して所定の位置にチューニングアクチュエータを駆動する開ループシ ステムがある。これらは、チューニングを静かに変更できるため演奏中には気づ かれないという利点を有する。楽器が生成するトーンの周波数を測定し、その周 波数を所望の値と比較し、その比較結果を用いて楽器をチューニングするアクチ ュエータを制御する閉ループシステムがある。この技術は、楽器の周波数を直接 制御し、周波数に影響する他の要因には依存しない点で正確である。しかし、こ の技術は、楽器をチューニングしている間に可聴トーンを生成しなければならず 、この可聴トーンのために演奏中にチューニングができなくなり得るという欠点 を有する。チューニングシステムによっては、弦間の相互作用のために、各弦を 連続してチューニングし、次に相互作用を補償するためにチューニングを繰り返 さなければならない場合がある。また、選択された弦またはすべての弦を同時に チューニングしてこれを繰り返すチューニングシステムもある。さらに他のシス テムは、弦の張力（実際には弦に与えられた力）を測定し、測定した値を所望の 値と比較し、アクチュエータ制御信号を生成する。 １本の弦の調整が残りの弦の周波数に与える影響を補償するシステムは、Skin nらの米国特許第4,803,908号および第4,909,126号に記載され、本願ではこれら の両特許を参考のためにそのまま援用する。このシステムは、各アクチュエータ の位置を楽器のすべての弦によって生成される周波数と関連づける較正関数を用 いる。較正関数は、各アクチュエータの複数の位置における周波数の測定、およ び回帰技術を用いて各アクチュエータの位置をそれ自体の弦の周波数だけでなく 、他の弦の周波数と関連づけることによって形成される。回帰技術を用いると、 チューニングされている楽器の詳細な特徴を予め知っておく必要がないという利 点が得られる。また、較正関数は、楽器が古くなるにつれて、または環境の変化 もしくは他の変化が発生したときに再較正によって更新され得る。チューニング されている特定の楽器から生成される較正関数を用いることによって、開ループ が可能となり、そのため、閉ループシステムの精度に匹敵する精度を有する静か なチューニングが可能となる。 自動チューニングシステムは、通常、弦によって生成される音を示す電気信号 を生成するためのトランスデューサと、この電気信号の周波数を得るためのプロ セッサとを有する。しかし、前述のシステムのいずれも、楽器を手動でチューニ ングするために用いられ得るすべての周波数を同時に表示しない。例えば、弦が 切れて交換された場合、または新しいセットの弦が設置された場合、自動チュー ニングシステムを用いたとしても、楽器を自動システムの動作範囲内の点に手動 でチューニングする必要がある。これらの条件下で楽器を手動でチューニング場 合、通常、参照するためにトーン生成器もしくは他の楽器、または他のある種の 周波数測定装置が必要となる。これらのトーン参照値のすべては、一度に１本の 弦についての情報しか提供しない。しかし、個々の弦における張力は相互作用す るため、すべての弦に対する影響が同時に明確となる場合に、手動による弦楽器 のチューニングはより容易となる。 楽器をチューニングしている者に周波数情報を提供するための、頻繁にチュー ナと呼ばれる、多くの様々なタイプの装置がある。１つのタイプのチューナは、 楽器の弦が生成する可聴トーンを検出するためのマイタロホンと、トーンの周波 数を楽器をチューニングしている者に表示するためのメータまたはディジタル表 示とを有する。他のタイプのチューナは、可聴参照トーンを生成するためのトー ン生成器であり、人は、チューニングされる楽器の弦の周波数とこの可聴参照ト ーンとを比較し得る。トーン生成器は、簡単な音叉から広範囲の選択可能な周波 数を生成する電子装置までの範囲にわたる。しかし、これらの装置はいずれも、 一度に１つだけの周波数についての情報しか提供せず、通常、チューニングされ る楽器の一部ではない。 従って、本発明の目的は、演奏者が演奏している間または手動で楽器をチュー ニングしている間に得られる楽器のすべての弦の周波数を個別または同時に示す 表示を提供することである。本発明の他の目的は、演奏者が楽器のチューニング を迅速に評価し、楽器を自動チューニングシステムの動作範囲内に手動でチュー ニングすることを可能にすることである。発明の要旨 本発明は、複数の弦の振動の周波数を同時に表示するための、自動的にチュー ニングされる弦楽器のための表示システムである。表示は、操作者が楽器を演奏 中または手動で楽器をチューニングしている間に用いられ得る。 表示システムは、トランスデューサに接続され、各弦の振動周波数を決定し、 周波数を個別または同時に表示する。システムは、操作者が楽器のチューニング を迅速に決定し、楽器の調子がかなりはずれていても手動で楽器を迅速かつ容易 にチューニングできるようにする。 すべての周波数を同時に表示することによって、表示システムは、操作者が楽 器を一回だけ軽くかき鳴らすことによって、楽器のすべての弦のチューニングを 即座に知ることを可能にする。次に、操作者は、各弦に必要な調整の大きさおよ び方向を決定し、一回だけの軽いかき鳴らしによって提供される周波数情報に基 づいて、すべての弦のチューニング補正の第１の概算が可能である。一度にチュ ーニング状況の全体を知ることができるので、楽器をチューニングするために必 要なかき鳴らしの数が最小限に抑えられ得る。また、同時表示によって、操作者 は、一目見ただけで楽器がチューニングを必要とするかどうかを知ることができ 、チューニングが必要な場合には、チューニングに必要な時間を見積もることが できる。聴衆の面前であり、かつ楽器の調子がはずれていることが判明した場合 、操作者は、楽器をチューニングしている間に適切な長さの話を語ったり、また は楽器を交換したり、または他の何らかのアクションを起こしたりする判断をし 得る。 １本の弦のみをはじく場合、システムは、その１本の弦に対する周波数を表示 またはその表示を更新する。同様のことは２本以上の弦に対しても当てはまる。 各弦は、それ自体の周波数表示を有する。これによって、操作者は、好むなら、 １本の弦のチューニングに集中することができる。これは、例えば弦を交換した ときに特に有用である。 弦が十分な振幅で振動している限り、システムは、サンプル・ホールドプロセ スを用いて、弦の周波数表示を連続して更新し得る。振幅が不十分である場合、 システムは、最後の十分な振幅の周波数表示を保持し、表示が実時間ではないこ とを何らかの方法で示し得る。 上述した特徴は、手動で楽器をチューニングする場合に用いられ得る。これら の特徴によって、操作者は、調整されている弦の周波数に対する影響だけでなく 、他の弦の周波数に対する影響も同時に観察することが可能となる。この能力は 、各弦の張力を自動チューニングシステムの動作範囲内の好ましい値に手動で調 整するのに特に有用である。例えば、閉ループシステムでは、アクチュエータ範 囲の中央もまた所望の周波数範囲の中央となるように弦の張力を手動で調整する ことが必要または所望され得る。本願と同時に提出され、本願では参考のために そのまま援用する「Musical Instrument Self-Tuning System with Calibration Library」という名称の同時係属米国特許出願第 号（特許弁護士登 録番号第63-94）に記載されるような較正を有するシステムと共に用いる場合、 較正関数が有効となる較正関数のドメイン内に弦の周波数を手動でチューニング することが必要である。好ましくは、各弦は、標的周波数の20セント以内、理想 的には標的周波数の２セント以内に手動でチューニングされるべきである。 この表示システム利点は、自動的にチューニングされる楽器が、通常、それ自 体の機能のために、変換信号からの周波数を得るためのトランスデューサおよび プロセッサを必要とするため、表示システムはそれほど複雑にはならないことで ある。 好ましい実施態様において、弦の相互作用を補償するために、システムは、上 記の同時係属出願（特許弁護士登録番号第63-94号）に記載される較正関数を用 いる。この較正関数は、所望のチューニング構成を含む所望の周波数または標的 の周波数の全セット（１本の弦当たり１つ）に応答して各アクチュエータ位置を 生成する。図面の簡単な説明 本発明の上記および他の特徴と目的、ならびにこれらの特徴と目的を達成する 方法は、添付の図面に関連する本発明の実施態様の以下の説明を参照することに よってより明白となり、発明自体も最良に理解される。図面の簡単な説明は以下 の通りである。 図１は、本発明を用いる自動チューニングシステムのブロック図である。 図２は、本発明を用いる自動チューニングシステムの好ましい実施態様のブロ ック図である。 図３は、単一のトランスデューサを用いる図２に示すチューニングシステムの 改変である。 図４は、図２および図３に示すシステムにおいて用いられる表示ユニットおよ び制御パネルのさらに詳細を示す図である。 図５は、図４に示す表示ユニット上に現れる周波数表示を示す図である。好ましい実施態様の説明 図面を参照する場合、同様の参照符号は、種々の図面において同様の部分およ び構造的特徴を示す。また、これより、以下の定義を適用する。 アクチュエータ：制御信号に応答して楽器の周波数を変更するための装置。 アクチュエータ位置：角度、力、圧力、または線形位置などの、周波数に影響 する特定のアクチュエータ出力。 アクチュエータ動作範囲：物理的または論理的制限ストップ、または制御機能 のドメイン、範囲もしくは精度制限によって規定される、自動チューニングシス テムが動作し得るアクチュエータ位置の範囲。 較正関数：周波数とアクチュエータ位置とを関連づけるすべての関数であり、 特定の数学式用の係数のセットまたはルックアップテーブル内の値によって示さ れ格納され得る。 同時表示：実際には、人間の眼の応答を越える速度で連続して示され得るが、 人間の眼には同時に現れる複数画像の表示。 実時間：人間の観察者が実際に発生した時間と区別できないほど事象の発生に 十分に近接した時間。 標的周波数：弦をチューニングする所望の周波数。 チューニング構成：楽器の特定の標的チューニングを含む標的周波数のグルー プ（１本の弦当たり１つ）。 セント：100セントが１半音程に相当する周波数の測定値、即ち、1200セントは １オクターブに相当する。 周波数指標：絶対周波数値もしくは相対周波数値、または絶対および相対周波 数値を示す数およびシンボル（例えば、音符およびセントのオフセットとして表 示される周波数）。 ここで、用語「周波数」および「周期」は、同様に明白な周波数測定値と見な される。 本発明は、楽器の各弦の振動の周波数を個別または同時に示す、自動的にチュ ーニングされる弦楽器のための表示システムである。好ましい実施態様は、楽器 を自動的に調整し、標的周波数のセット（１本の弦当たり１つ）を生成する制御 システムを有する。 図１は、自動チューニングシステム内の周波数表示システムの機能ブロック図 を示す。トランスデューサ10は、プロセッサ50に接続され、トランスデューサ50 自体は、表示ユニット72を有する操作者インターフェース70およびアクチュエー タ90に接続されている。メモリ60もまた、プロセッサ50に接続されている。図１ は、システムの簡略化された機能ブロックを示す。言うまでもなく、図示する機 能については、当業者が当然熟知している詳細は示していない。 トランスデューサ10は、楽器（不図示）が生成する音を示す電気変換信号を生 成する。プロセッサ50は、トランスデューサ10から変換信号を受信し、この変換 信号を用いて表示信号を生成する。この表示信号は、表示ユニット72に与えられ 、表示ユニット72は表示信号を用いて各弦が生成する音の周波数を表示する。プ ロセッサ50はまた、操作者インターフェース70を介して、操作者からの入力を受 信し、操作者に出力を提供する。 楽器を自動的にチューニングする場合、プロセッサ50はまた、制御信号を生成 する。制御信号は、アクチュエータ90によって楽器をチューニングするために用 いられる。自動的にチューニングされる楽器において、弦は、通常、その一端（ 一般的にはブリッジ端部）がアクチュエータ90に取り付けられるかまたは接続さ れ、他端がチューニングペッグなどの手動チューニング機構に取り付けられる。 本発明の周波数表示システムが特に有用なのは、手動チューニング中である。 好ましい実施態様において、自動チューニング制御システムは、較正関数を用 いて標的周波数のセットからアクチュエータ位置を生成する開ループシステムで ある。上記の同時に提出された米国特許出願（特許弁護士登録番号第63-94号） において詳述されるように、較正関数は、すべての弦の標的周波数の関数として 各弦に対する標的アクチュエータ位置を予想する。 開ループ制御システムの代替として、閉ループ（サーボ）システムがある。こ のシステムを用いて自動チューニングをする場合、楽器をかき鳴らし、各弦の測 定された周波数とその弦の標的周波数との差を用いてエラー信号を生成する。制 御信号はエラー信号から生成され、アクチュエータ駆動回路に与えられる。次に 、アクチュエータは、従来のサーボシステムと同様に、エラー信号をゼロに減少 させるように移動する。 図２は、弦楽器において用いられる好ましい実施態様のブロック図である。図 ２を参照すると、トランスデューサ21は増幅器31を通してシュミットトリガ41に 接続され、シュミットトリガ41は、プロセッサ50に接続されている。同様に、ト ランスデューサ22〜26は、増幅器32〜36を通してシュミットトリガ42〜46に接続 され、シュミットトリガ42〜46もまたプロセッサ50に接続されている。スイッチ パネル71、表示ユニット72およびメモリ60もまた、プロセッサ50に接続されてい る。プロセッサ50は、アクチュエータ駆動回路80に接続され、アタチュエータ駆 動回路80は、アクチュエータ91〜96に接続されている。 自動チューニングシステムの表示動作または較正中に、トランスデューサ21に 関連した弦が、例えば、かき鳴らしたり、はじいたりまたはたたいたりすること によって振動する場合、振動している弦の周波数を有する変換信号は、トランス デューサ21によって生成され、増幅器31の入力に与えられる。増幅器31は、和声 の影響を減少させながら、弦の基本周波数の増幅を可能にするように選択された カットオフ周波数を有するローパス周波数特性をもつ。増幅された変換信号は、 振動している弦と同一の周波数を有する二値出力信号を生成するように構成され ているシュミットトリガ41の入力に与えられる。他の弦用の信号経路である、ト ランスデューサ22〜26、増幅器32〜36、およびシュミットトリガ42〜46は同様に 動作する。増幅器およびトリガは、プロセッサの一部であり得る。 プロセッサは、変換信号からの測定された周波数を得る手段を有する。本実施 態様において、プロセッサ50は、クロック信号およびカウンタを用いてシュミッ トトリガ41〜46によって与えられる二値信号のそれぞれの周期を正確に測定する ディジタルコンピュータである。周期測定は、同時または連続して行われ得、そ れでも実時間として認知され得る。なぜなら、各測定には、数ミリ秒の持続周期 しか必要とされないからである。また、各測定に必要な時間は短いので、測定は 、必要に応じて、より高い精度を得るために繰り返され得る。本願で用いる単数 形の用語「周波数測定」は、統計的に有効な周波数値を得るために必要な数だけ のサンプリング測定を含む。 他の実施態様において、図３に示すように、トランスデューサ27は、増幅器37 を通してアナログーディジタル（ADC）変換器47に接続されている。ADC47の出力 は、プロセッサ50に接続されている。単一のトランスデューサ27は、楽器内のす べての弦に接続され、すべての弦のトーンの組合せを示す単一のアナログ電気変 換信号を増幅器37に与える。増幅されたアナログ変換信号は、アナログ−ディジ タル変換器（ADC）47によってディジタル化される。増幅器およびADCは、プロセ ッサの一部であり得る。信号は、フーリエ変換または他の処理アルゴリズムを用 いてプロセッサ50によって分析され、振動している弦のそれぞれに対する個別の 周波数を得る。フーリエ変換を使用する代わりに、周波数スペクトルおよび必要 な速度と精度に応じて、個々の周波数は、ハードウェアまたはソフトウェアに実 装されるバンドパスフィルタのバンタを用い、同時または連続して動作させるこ とによって得られ得る。単一のトランスデューサから周波数情報を得ることは、 「Multiple Frequency Display for Musical Sounds」という名称の同時に提出 された米国特許出願第 号（特許弁護士登録番号第56-95）にさらに詳 細に記載される。この特許出願を本願では参考のためにそのまま援用する。本発 明においては、各弦に対して個別のトランスデューサを有する図２の実施態様が 好ましい。なぜなら、この実施態様では、１つの変換信号内の複数の弦からのト ーンを分離する必要なしに、より迅速でより簡単な周波数測定を可能にするから である。 一般に、すべてのトランスデューサ構成について、プロセッサ50は、表示ユニ ットの動作を制御するための表示信号を生成し、表示ユニット72に与える。表示 信号は、必要応じて、直列もしくは並列または直列および並列の両方で与えられ 、複数の周波数の実時間表示を同時に与え得る。 自動更新モードにおいて、プロセッサ50は、各信号の周波数を繰り返し測定し 、表示ユニット72上の対応する表示をリフレッシュする。手動更新モードにおい て、プロセッサ50は、各周波数の１回の測定を表示ユニット72に与え、その表示 は、手動で更新または解除されるまで保持される。本願で用いる単数形の用語「 周波数測定」は、統計的に有効な周波数値を得るために必要な数だけのサンプリ ング測定を含む。 プロセッサ50は、他の入力および出力機能に対してスイッチパネル71、不揮発 性メモリ60、および表示ユニット72を用いる。スイッチパネル71は、システムを 制御するためのコマンドおよびデータを操作者が入力する方法を提供する。メモ リ60は、インストラクションおよびデータを格納する。表示ユニット72は、周波 数に加えて他の様々な種類の情報（例えば、ステータス、プロンプト、またはデ ータ）をプロセッサ50が表示できるようにする。 図４は、図２のスイッチパネル71および表示ユニット72の好ましい実施態様を さらに詳細に示す。この実施態様のいくつかの局面は、Digital Tuning System DTS-l Owner's Manual(1992)、TransPerformance Corporation、コロラド州フォ ートコリンズにさらに記載される。本文献を本願では参考のためにそのまま援用 する。スイッチパネル71は、楽器の前面に配置された６個の押しボタン711〜716 を有する。６個の押しボタンは、４個の矢印ボタン、選択（SEL）ボタン、およ びENDボタンからなる。表示ユニット72は、操作者が容易に見ることができる楽 器の上部に設けられた各24文字の２列の文字を有する液晶表示(LCD)である。動 作中、LCDは、通常、各12文字の４つの領域を含み、その領域の１つが明滅して いるメニューに分割される。要するに、LCDは、同様の領域のより大きな隠され た２次元メニューエリアへの４つの領域ウインドウとして動作する。矢印ボタン を用いることによって、明滅する領域はウインドウ内で移動し得、ウインドウは 、ウインドウ境界を越えて明滅する領域を移動させようとすることによってエリ ア全体にわたって移動し得る。エリアの縁部を越えて領域を移動させようとする と、ウインドウは、エリアの対向側にラップアラウンドする。メニューからの項 目は、明滅領域を所望の項目に移動させ、SELボタンを押すことによって選択さ れる。メニュー項目を選択すると、その項目が実行され得るか、または適切に サブメニューが現れ得る。ENDボタンを押すと、表示は前回のメニューに戻る。 スイッチ711〜716および表示ユニット72を組み合わせることによって、再生（PL AY）、修正（TOUGH-UP）および編集（EDIT）などのモードの選択、ならびに格納 された較正関数および格納されたチューニング構成の選択および改変が可能にな る。例えば、編集モードは、操作者が、格納されたチューニング構成を編集し、 新しいチューニング構成を入力できるようにする。当業者には言うまでもなく、 さらなるまたは異なるスイッチもしくは表示パネル、またはその両方は、操作者 のシステムとの相互作用を向上させるために用いられ得る。1992年の手引き（Ma nual）に含まれない本発明の特徴は、手動でチューニングしている間に弦の周波 数を表示し、手動のチューニングに対して十分な精度で周波数表示する能力であ る。 図５は、図４の表示ユニット72上に現れる周波数表示を示す。この表示におい て、周波数は、ヘルツの代わりに操作者になじみのある用語、即ち、音符、オク ターブおよびセントで示される。６グループの文字721〜726は、６本の弦の測定 された周波数を示す。各グループの最初の２つの文字、例えば、グループ721に おけるE2は、最も近い音符およびオクターブを示す。各グループにおける最後の ３つの文字、例えば、グループ721の+17は、そのグループの最初の２つの文字に おいて示される音符から測定された周波数のセントのオフセットを示す。オクタ ーブを表示することは、弦を交換する際に特に有用である。 あるいは、他の多数の周波数表示形式が用いられ得る。例えば、音符およびオ クターブを示す代わりに、表示は、測定された周波数の対応する標的周波数から の偏差を単に示し得る。偏差の大きさは、セントで与えられ得るか、または一般 に、例えば点灯されるライトの数によって示され得る。表示は、測定された周波 数がシャープかまたはフラットのいずれであるかを適切なシンボルまたは着色さ れたライトで示すことに限定され得る。表示はまた、測定された周波数をヘルツ で示し得る。 本発明のプロセッサは、楽器をチューニングするのに十分な精度で各トーンの 周波数を決定する。人間の耳は、一般に、２セントの周波数相違を識別すること ができるため、これが、周波数測定および表示の好ましい最小の精度である。識 別力の高い耳に対しては、１セントより高い精度が好ましい。 表示システムは、複数の弦の調子がはずれている楽器をチューニングする場合 に特に有用である。例えば、切れた弦を交換する場合、新しいセットの弦を設置 する場合、または自動チューングシステムの機械的な調節がシフトする場合、２ 本以上の弦が影響を受ける。切れた弦を交換する場合、その弦の調子を合わせる ときに、他の弦がそれぞれの元のチューニングに戻っているかどうかを知ること が可能であり、他の弦がそれぞれの元のチューニングに戻っていない場合には、 エラーの大きさおよび方向を知ることが可能である。新しいセットの弦について は、各弦に必要な調整の大きさおよび方向を知ることによって、楽器の調子を合 わせるために必要なチューニングの繰り返し回数が同時に最小限に抑えられる。 同様に、楽器のチューニングがチューニングペッグの移動のためにシフトするか 、または自動チューニング機構内で変化する場合、調節ミスまたはチューニング ミスの全体的な程度を一度に知ることができることは有益な方法である。 閉ループ（サーボ）チューニングシステムの場合、各弦を手動でチューニング し、その所望の周波数範囲の中央をそのアクチュエータ位置範囲の中央に合わせ るか、またはその所望の周波数範囲をそのアクチュエータの論理的制限ストップ または物理的制限ストップ間に少なくも位置づけることが必要であり得る。 開ループチューニングシステムの場合、各弦を手動でチューニングし、その周 波数を少なくとも大ざっぱに対応するアクチュエータ位置に合わせることが必要 である。手動のチューニングの精度は大ざっぱであるにすぎない場合、周波数と アクチュエータ位置とを関連づける較正関数を生成するために新しい較正が行わ れなければならない。手動のチューニングが十分に正確に行われる場合、元の較 正を用いることが可能である。上記の同時係属米国特許出願（特許弁護士登録番 号第63-94）に記載されるシステムに関しては、手動のチューニングが標的周波 数の２セント以内である場合は、元の較正関数が修正なしに用いられ得、手動の チューニングが標的周波数の20セント以内である場合は、元の較正関数が修正し て用いられ得る。 手動のチューニングが完了し、楽器が自動チューニング制御下に置かれると、 チューニングペッグの移動によってチューニングがシフトしないように、弦は、 楽器のナットの上方に取り付けられ、各弦の振動部分がペッグの移動の影響を受 けないようにされ得る。 当業者には自明であるように、本発明の表示システムが用いられる自動的にチ ューニングされる楽器のための本発明のシステムは、以下に記載する広範囲の装 置を用いて構築され得る。 変換信号を提供するための装置は、マイクロホンなどの音波を感知するトラン スデューサと、楽器の振動素子に接続された磁界まはた電界感知装置と、振動素 子に接続された光学センサと、弦楽器の弦の張力を測定する歪みゲージなどの周 波数に関連する現象を感知するトランスデューサとを有する。用語「トランスデ ューサ」は、弦の周波数を得ることが可能な信号を提供するための任意の装置に 対して用いられ、上記で引用した実施例には限定されない。用語「トランスデュ ーサ」は、単数形で用いられ、弦に接続された１つまたは複数の装置を指す。特 定のトランスデューサに応じて、弦への接続は、例えば、機械的接続、電界もし くは磁界を含む電気的接続、または光学的接続であり得る。 アナログ信号を二値信号に変換し、二値信号内のエッジスライバを防止するた めのシュミットトリガが図２に示されるが、他の方法も当業者に自明である。プ ロセッサによって用いられる変換信号を調整するための他の装置としては、増幅 器、バッファ、比較器、フィルタ、および様々の形態のゼロ交差検出器、時間遅 延回路、および電圧レベルシフタが挙げられる。信号調整装置は、プロセッサの 一部であり得る。 周波数測定技術は、ハードウェアもしくはソフトウェアのいずれかに実装され たディジタルカウンタまたはある期間内の信号のサイクル数をカウントするディ ジタルカウンタなどの信号の期間を測定するタイマを含む。他の技術は、フーリ エ変換または他の処理アルゴリズム、ハードウェアもしくはソフトウェアに実装 されるアナログフィルタまたはディジタルフィルタ、およびディジタル信号プロ セッサの使用を含む。後者の技術は、複数の弦に接続された単一のトランスデュ ーサによって生成されるような複合波形の成分周波数を分離するのに特に有用で ある。 当業者は、機能ブロックを相互接続する様々の技術も利用し得る。通常のワイ ヤ接続に加えて、チューニングシステムの部分を離れた位置に配置することを可 能にする光学リンク、超音波リンク、および無線リンクがある。 表示ユニットは、発光ダイオード（LED）、蛍光表示装置、他の様々の形態のL CD、および表示灯などの表示装置、ならびに適切な駆動回路を有する。 蛍光、LED、および液晶表示ユニット、トランスデューサ、アナログスイッチ 、増幅器、バッファ、比較器、フィルタ、シュミットトリガ、遅延ラインおよび 遅延ネットワーク、カウンタ、タイマー、マルチプレクサ、光学カプラ、ならび にディジタル信号プロセッサ（DSP）などの前述した装置の多くは、既製の固体 集積回路としてして入手可能である。これらの装置の様々の構成およびこれらの 装置の信号取り扱いおよび処理への様々の応用を記載する応用説明書も容易に入 手可能である。これらの構成および応用を用いるこれらの装置および技術は、信 号処理の当業者によく知られている。 楽器のチューニングに適したアクチュエータも多くのタイプがある。例として は、ステッパーモータ、サーボモータ、線形モータ、ギアモータ、親ねじモータ 、圧電ドライバ、形状記憶金属モータ、および様々の磁気装置などの電気機械装 置が挙げられる。アクチュエータ用の位置参照装置としては、電気コンタクト、 光学エンコーダおよびフラッグ、ポテンショメータ、およびステッパーモータ用 の機械的ストップが挙げられる。他の多くのタイプの装置は、制御システムの当 業者に自明である。好ましい実施態様は、電力が取り除かれてもその位置を保持 する、例えば、モータがトルクを生成しない場合にチューニングが変化しないよ うな臨界角を有するステッパーモータ、またはギア歯車比、親ねじピッチ、レバ ーアーム、もしくはランプなどのアクチュエータの選択を含む。モータは、弦を モータシャフトに直接取り付けることによって、またはギア、プーリ、ばね、お よびレバーなどの構成要素を用いる様々の機械システムによって弦に接続され得 る。アクチュエータは、弦の軸に沿って引っ張ることによって、または弦を横方 向にたわませることによって弦の張力を変化させ得る。弦の張力を変更するため の多くの機械的アクチュエータは、当該技術分野で記載されている。本発明の制 御システムは、任意のアクチュエータと共に用いられ得る。各弦には、例えば、 弦の周波数の粗い制御および微細な制御用の２つ以上のアクチュエータが取り付 けら れ得る。 本発明を特定の実施態様を参照しながら上述したが、当業者には言うまでもな く、形態および詳細の様々な変更は、以下の請求の範囲によって規定される本発 明の精神および範囲を逸脱しないでなされ得る。

【手続補正書】 【提出日】１９９８年９月４日 【補正内容】 請求の範囲 １．自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示システムであって、 該楽器は複数の弦を有し、各弦には手動のチューニング機構が接続され、各弦に はさらに電気アクチュエータが接続され、該楽器はさらに該弦に接続されたトラ ンスデューサを有し、該表示システムは、 該トランスデューサに接続されるように設計され、該トランスデューサからの 変換信号を受信する手段と、該変換信号からの該複数の弦のそれぞれの測定され た周波数を得る手段と、該測定された周波数から表示信号を生成する手段とを備 えたプロセッサと、 該プロセッサに接続され、該表示信号を受信し、少なくとも２つの該測定され た周波数の周波数指標を同時に表示する表示ユニットとを有し、 該表示信号は、該弦の手動のチューニングに応答して更新される、表示システ ム。 ２．前記表示信号が実時間で生成される、請求項１に記載の表示システム。 ３．前記表示信号が連続して更新される、請求項２に記載の表示システム。 ４．前記アクチュエータが、自動チューニング動作のための好ましい範囲のアク チュエータ位置を有し、前記表示システムが、手動のチューニング中に用いられ 、該アクチュエータが該好ましい範囲のアクチュエータ位置内で動作するように 前記弦の周波数を調整する、請求項１に記載の表示システム。 ５．前記プロセッサが、前記測定された周波数に応じてアクチュエータ制御信号 を生成する制御手段をさらに有する、請求項１に記載の表示システム。 ６．前記トランスデューサが、少なくとも２本の前記弦の周波数を示す変換信号 を与える、請求項１に記載の表示システム。 ７．前記測定された周波数を得る手段がフーリエ変換を用いる、請求項６に記載 の表示システム。 ８．前記測定された周波数を得る手段が、複数の周波数バンドパスフィルタを用 いて前記少なくとも２本の弦の周波数を分離する、請求項６に記載の表示システ ム。 ９．前記周波数指標が、音符、オクターブ、および前記測定された周波数のそれ ぞれからのセント偏差を示す、請求項１に記載の表示システム。 10．前記表示信号が、前記弦が十分な振幅で振動している限り連続して更新され 、該振幅が不十分であるとき、該表示信号は、最後の十分な振幅の周波数表示を 保持する、請求項３に記載の表示システム。 11．自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示システムであって、 該楽器は複数の弦を有し、各弦には手動のチューニング機構が接続され、各弦に はさらに電気アクチュエータが接続され、該楽器はさらに該弦に接続されたトラ ンスデューサを有し、該表示システムは、 該トランスデューサに接続されるように設計され、該トランスデューサからの 変換信号を受信する手段と、該変換信号からの該複数の弦のそれぞれの測定され た周波数を得る手段と、該測定された周波数から表示信号を生成する手段とを備 えたプロセッサと、 該プロセッサに接続され、該表示信号を受信し、該複数の弦のうち少なくとも １つについて該測定された周波数に対応する音符を表示する表示ユニットとを有 し、 該表示信号は、該弦の手動のチューニングに応答して更新される、表示システ ム。 12．前記表示システムが前記音符のオクターブをさらに表示する、請求項11に記 載の表示システム。 13．前記表示システムが前記測定された周波数の前記音符からのセント偏差をさ らに表示する、請求項11に記載の表示システム。 14．前記表示信号が、前記弦が十分な振幅で振動している限り連続して更新され 、該振幅が不十分であるとき、該表示信号は、最後の十分な振幅の周波数表示を 保持する、請求項11に記載の表示システム。 15．前記表示信号が前記最後の十分な振幅の周波数表示を保持するとき、前記表 示信号が前記周波数表示が保持されていることの表示を提供する、請求項14に記 載の表示システム。 16．前記表示信号がリアルタイムで生成される、請求項11に記載の表示システム 。 17．前記表示信号が連続して更新される、請求項16に記載の表示システム。 18．前記プロセッサが、前記測定された周波数に応じてアクチュエータ制御信号 を生成する制御手段をさらに有する、請求項11に記載の表示システム。 19．前記制御手段が調整機能を有する、請求項18に記載の表示システム。 20．前記制御手段が閉ループシステムを有する、請求項18に記載の表示システム 。 21．自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示システムであって、 該楽器は複数の弦を有し、各弦には手動のチューニング機構が接続され、各弦に はさらに電気アクチュエータが接続され、各弦は対象周波数を有し、該楽器はさ らに該弦に接続されたトランスデューサを有し、該表示システムは、 該トランスデューサに接続されるように設計され、該トランスデューサからの 変換信号を受信する手段と、該変換信号からの該複数の弦のそれぞれの測定され た周波数を得る手段と、該測定された周波数から表示信号を生成する手段とを備 えたプロセッサと、 該プロセッサに接続され、該表示信号を受信し、該複数の弦のうち少なくとも １つについて該測定された周波数の対応する対象周波数からの偏差を表示する表 示ユニットとを有し、 該表示信号は、該弦の手動のチューニングに応答して更新される、表示システ ム。 22．前記表示システムがセント偏差を表示する、請求項21に記載の表示システム 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動的にチューニングされる弦楽器のための周波数表示システムであって、 該楽器は複数の弦を有し、各弦には手動のチューニング機構が接続され、各弦に はさらに電気アクチュエータが接続され、該楽器はさらに該弦に接続されたトラ ンスデューサを有し、該表示システムは、 該トランスデューサに接続されるように設計され、該トランスデューサからの 変換信号を受信する手段と、該変換信号からの該複数の弦のそれぞれの測定され た周波数を得る手段と、該測定された周波数から表示信号を生成する手段とを備 えたプロセッサと、 該プロセッサに接続され、該表示信号を受信し、少なくとも２つの該測定され た周波数の周波数指標を同時に表示する表示ユニットとを有し、 該表示信号は、該弦の手動のチューニングに応答して更新される、表示システ ム。 ２．前記表示信号が実時間で生成される、請求項１に記載の表示システム。 ３．前記表示信号が連続して更新される、請求項２に記載の表示システム。 ４．前記アクチュエータが、自動チューニング動作のための好ましい範囲のアク チュエータ位置を有し、前記表示システムが、手動のチューニング中に用いられ 、該アクチュエータが該好ましい範囲のアクチュエータ位置内で動作するように 前記弦の周波数を調整する、請求項１に記載の表示システム。 ５．前記プロセッサが、前記測定された周波数に応じてアクチュエータ制御信号 を生成する制御手段をさらに有する、請求項１に記載の表示システム。 ６．前記トランスデューサが、少なくとも２本の前記弦の周波数を示す変換信号 を与える、請求項１に記載の表示システム。 ７．前記測定された周波数を得る手段がフーリエ変換を用いる、請求項６に記載 の表示システム。 ８．前記測定された周波数を得る手段が、複数の周波数バンドパスフィルタを用 いて前記少なくとも２本の弦の周波数を分離する、請求項６に記載の表示システ ム。 ９．前記周波数指標が、音符、オクターブ、および前記測定された周波数のそれ ぞれからのセント偏差を示す、請求項１に記載の表示システム。 10．前記表示信号が、前記弦が十分な振幅で振動している限り連続して更新され 、該振幅が不十分であるとき、該表示信号は、最後の十分な振幅の周波数表示を 保持する、請求項３に記載の表示システム。