JPS6035066B2 - 音階指示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、任意の入力者の音高に基づき予め定められた
種々の基準音を発生可能な音階指示装置に関するもので
ある。

従来、人の発声音の音程をＣＲＴもこ表示させ基準音か
らどの程度のズレがあるかをわかる様にした装置や、特
定の基準音に合った音声を発生した場合に発光ダイオー
ド等の視覚検知手段を点灯させて発声音が適正であるか
否かを判断する装置がある。

これらの装置は、一般に、人の発声音の矯正に使用可能
なものであり、特に歌を唱うとさの様に特定の音高の音
を出す必要がある場合の発声音の矯生を行なうのに使用
される。しかしながら、これらの従来技術は何れも音高
または音程のずれを視覚により判断するものであり、ず
れの程度を認識するのには良いが、発声音のずれを矯生
させようとする場合には種々の問題がある。

例えば、発声音が必要とする基準音と比較して半音の１
′４、即ち１／８音だけ低くかつた場合に、従来技術に
よれば１／８音だけ低くし、ことが表示され、その数量
的ずれの程度を認識することができる。そして理論的に
は発声音を１′８音だけ高くすれば良いわけだが、一般
に１′８音だけ高くするということは容易なことではな
く、まして、ずれの程度が微妙である場合には直接的に
ずれを矯正するということは略々不可能である。又、音
高のずれを視覚で判断しながら発声音を矯正する場合に
は、視覚で判断するのに時間を必要とする為に応答特性
が悪く、従って、特にテンポの遠い音楽等の場合には適
用不能となることもあった。本発明は以上の点に鑑みな
されたものであって、任意の入力音の音高がどの周波数
帯域にあるかによって予め定められた種々の基準音を発
生可能な音階指示装置を提供することを目的とするもの
である。即ち、本発明装置では、入力音を電気信号に変
換させる受音手段、前記変換された電気信号が夫々異な
った基準周波数を有する複数個の周波数帯城のどの帯城
にあるかて識別し対応する帯域の帯城信号を発生する帯
城識別手段、前記識別された帯域の帯域信号に応答して
予め定められた基準信号を発生する基準信号発生手段、
前記基準信号発生手段からの基準信号に応答して音を発
生する音発生手段を有することを特徴とするものである
。本発明において、出力として発生される音が識別され
た入力音の基準周波数と倍音関係にある周波数とすると
良い。

この構成によれば、出力音が本装置の入力側に廻り込み
自己制御するのを防止することが可能である。更に、音
発生手段が基準信号のみならず、該基準信号と所定の周
波数差を有する補助信号を共に音発生手段に印加可能な
構成とすることにより、差音による低周波数の音を発生
することが可能となり、従って、音発生手段として小型
スピーカを使用することが可能となる。本発明装置を使
用して発声音の矯正を行なう場合には、視覚による判断
は不要であり、発声音の音高が包含される周波数帯城に
対応する基準音が出力されるので、直接聴覚で判断しな
がら発声音の矯正を行なうことが可能である。

視覚判断を通さずに聴覚判断で直接矯正を行なう方が応
答速度はかなり改善されるが、聴覚判断による矯正の方
が優れている点は以下の経験的事実からも明らかである
。即ち、一般的に言って、歌を唱う場合に、一人で０昌
うと音程が狂うが、ピアノ等の伴奏があると正確に唱え
るということが多い。独唱している場合に、本人が音程
の狂いを認識したとしても正常の音程に戻すのはなかな
か困難であるが、伴奏が入ると容易に正常音程に復帰で
きることは多くの人が経験していることである。従って
、発声音の矯正を行なう場合には、従来技術の様に視覚
的判断によるよりも聴覚的判断による方がより効果的で
ある。本発明装置は、正確な音階で歌が唱える様に発声
音を矯正・訓練するのに使用可能であると共に、様々な
音階（例えば長調、短調、色々な国や地方の独自の音階
）を正確な歌えるように訓練する場合にも好適である。

例えば、現代の我々は一般に平均律の音階になれている
が、和音の協和という観点からは純正調音階を使用する
ことが望ましい。特に、微妙に音程を調整可能な管楽器
で合奏する場合に、純正調音階を使用することで和音が
極めて美しくなることを経験する。しかしながら、人々
は、通常、平均律の音階にならされており、平均律の音
階以外の音はあまり耳に入ってこない為に純正調音階で
演奏することが困難であることが多い。この様な場合に
、本発明装置を用いることにより純正調音階での演奏が
容易に行なえる様に訓練することが可能である。以下、
添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に付き説
明する。

第１図は本発明装置の基本構成を示したブロック線図で
ある。即ち、音を電気信号に変換させる受音手段として
マイクロホン１が設けられており、マイクロホン１に接
続されて帯域識別回路２が設けられている。帯域識別回
路２は、入力音が夫々異なった基準周波数を有する複数
個の周波数帯城のどの帯域にあるかを識別し対応する帯
域の帯城信号を発生する。この場合の基準周波数は所望
の任意の音階に合わせることが可能であるが、例えば楽
音Ｃ４，Ｄ４，Ｅ４，Ｆ４，Ｇ４，Ａ４，Ｂ４，等に対
応する基本周波数を基準周波数とし、各楽音間を分割し
て帯城を形成することができる。帯域識別回路２に接続
して基準信号発生回路３が設けられており、帯城信号に
応答しても予め定められた基準信号を発生する。

基準信号はスピーカ４に印加され音を発生させる。基準
信号は、該当する帯城の基準周波数と同じ周波数でも良
いが、それと倍音関係にある、即ち１オクタ−ブー乃至
数オクターブ上か下のものであっても良い。第１図に示
した構成において、帯城識別回路２に接続して更に印字
装置を設けても良い。この場合には、アルファベットや
数字等の記号で特定の音高を表わすこともでき、又五線
上に太線を書き込む構成とすることもできる。更に、印
字装置とする代わりに表示装置を使用することもできる
。第２図は、本発明の実施の１例を示した説明図である
。即ち、マイクロホン１はプリアンプ５を介して複数個
の帯域フィルタＢＦ，乃至ＢＦｎに接続されている。各
帯城フィル夕は夫々独自の帯域周波数及びその中心部に
基準周波数を有している。例えば、ｊ番目のフィルタＢ
Ｆｉは、基準（中心）周波数としてｆｊを有し、その帯
城はｆｉ±ｆｉである。又、隣接するｉ＋１番目のフィ
ルタＢＦｉ＋，は、基準周波数がｆｉ＋，で、帯域はｆ
Ｍ士△ｆ州である。尚、ここで、ｆｉ＋△ｆＦｆＭ−△
ｆｉ十・−△ｆｉ＋，で連続性を満足する。各フィル夕
の基準周波数は任意の値に設定可能であるが、ここで例
えば、フィルタＢＦ，が楽音Ｃ３の基本周波数、フイル
タＢＦ２がＣ３＃、フイルタＢＦ３がＤ３，……、フィ
ルタＢＦｎ‐，が馬、フィルタＢＦｎがＣ５の如く設定
するものとする。各フィル夕に接続して検波器ＤＴ，乃
至ＤＴｎが設けられており、更に各検波器に接続してシ
ュミットトリガ回路ＳＴ，乃至ＳＴｎが設けられている
。

各検波器は帯域フィル夕からの出力信号を検波し、検波
信号をシュミットトリガ回路に出力する。各シュミット
トリガ回路は検波信号の信号レベルが一定値以上である
場合に論理１を出力する。各シュミットトリガ回路ＳＴ
，乃至ＳＴｎは、禁止回路ＩＢを介して信号発生器ＳＧ
，乃至ＳＧｎに接続されており、これら信号発生器はオ
ベアンプＯＰを介してスピーカ４に接続されている。禁
止回路は、図示した如く、ィンバータ及びアンド回路を
組み合わせて構成されており、入力音声信号に対応する
帯域フィル夕からの信号のみを通過させ、その他の信号
の通過を禁止する機能を有することは明らかである。

このことは、例えば、音声入力信号が基本周波数として
Ｃ３＃を有し、その高周波成分として倍音のＣ４＃を包
含している場合に、Ｃ４＃に対応する帯城フィル夕から
の信号をブロックしてＣぷに対応する信号のみ通過させ
ることができる。信号発生器ＳＧ，乃至ＳＧｎは禁止回
路ＩＢを通過した帯城信号に応答して基準信号を発生す
る。

基準信号は、鏡歯状波、正弦波、パルス波等所望の形態
とすることが可能であり、各信号発生器は、予め定めら
れた周波数を有する基準信号を発生する。例えば、図示
例において、信号発生器ＳＧ，は楽音Ｃ４＃の基本周波
数、ＳＧ２はＣ４、ＳＧ３はＤ４、・・・・・・、ＳＧ
ｎ−，はＢ６、ＳＧｎはＣ６と設定されているものとす
る。即ち、この場合は、入力音の基準周波数に対し倍音
上げられた音がスピーカ４から発生される構成となって
おり、こうすることによりスピーカ４からの音がマイク
ロホン１に廻り込んで自己操作することを防止可能であ
る。しかしながら、スピーカ４からの発生音がマイク。
ホン１に廻り込まない場合には、倍音上げずに入力音が
属する帯城の基準周波数でもつて出力音をスピーカ４か
ら発生する構成としても良い。この為には、例えば、指
向性あるマイクロホンを使用するとか、スピーカ４の代
わりにヘッドホンを使用すれば良い。尚、上述の実施例
における様に帯域フィル夕を使用する代わりに入力音を
スペクトル分析し、その１番低い周波数成分、即ち基本
周波数を求め、これに対応して信号発生器を動作させる
構成とすることによっても実施可能である。

更に、基本周波数を求める為に、スペクトル分析をする
方法ではなく、波形整形回路等によって基本周波数成分
を直接抽出する方法も可能である。この場合、抽出され
た基本周波数を予め定められた音階で量子化し、この量
子化された周波数に対応する音をスピーカより出力すれ
ば良い。上述した実施例において帯城フィル夕ＢＦ，乃
至ＢＦｎは、Ｃ３（ｆ ＝１３０・８１ＨＺ）〜Ｃ５（
ｆ Ｅ５２３．２母ｚ）に設定されており、これは略々
男性のテナー音に相当する。

前述した如く、帯城フィル夕はその他任意の音高に設定
することが可能であり、又上述の実施例では等分平均率
半音階的音階を想定しているが、それ以外の音階とする
ことも可能である。ところで、音声の低い男性の場合に
は１００位以下となることもあり、例えばバスの場合に
は、Ｅ２からＤ４の音域であり、周波数的にはｆ：８２
．４０７Ｈｚから２９３．６８Ｈｚ程度である。そして
、１００位以下の低周波数の音をスピーカから発生させ
る場合には相当寸法の大きなものとする必要がある。と
ころが、本発明の如く、入力音の周波数が包含される帯
城の基準周波数よりも１オクターブ乃至数オクターブ高
い音をスピーカから発生させる構成とすることによりス
ピーカの寸法を小さくすることができる。次に、小型の
スピーカ、又は低周波数特性の悪いスピーカを使用して
低周波数の音を感じさせる場合の別の実施例に付いて説
明する。

電話器等の小型スピーカでは低音城の再生出力は極めて
小さく、男性の低音の基本周波数が殆んど出力として出
ないことがある。しかしながら、それでも人の耳にはそ
の低い基本周波数を感じることができる。それは、所謂
、差音の原理に基づくものであって、人の声は極めて倍
音、即ち高調波成分に富み、これら高調波成分の各周波
数間の差音を感じるからである。そこで、本実施例では
この差音の原理を利用して、周波数の異なる複数の高周
波成分をスピーかこ供給し、その差音として低周波城の
音を感じさせようとするものである。この場合には、信
号発生器ＳＧから極めて倍音（高調波成分）に富む信号
を発生させ、／・ィパスフイルタを通過させて低周波成
分を除去し、この様にして、例えば、第４次高調波、第
５次高調波、第６次高調波、等を得、スピ−力４に供給
する構成とすれば良い。一方、各周波数成分を合成して
高調波を得ても良く、又高い周波数を基本周波数で変調
する方法でも良い。この実施例を第３図に示してあり、
第４図Ａ，Ｂは第３図の点ａ及びｂの夫々におけるスペ
クトル分布グラフである。スピーカ４として、Ｑは低い
が、共振系を合わせ持つ発音体、例えば圧電素子を用い
た圧電スピーカでかその再生音帯域は狭いので第３図に
示した帯域フィル夕は、省略可能である。

圧電素子の機械インピーダンスは大きいので低音再生に
は不利であるが、圧電素子のコンブライアンスと適当な
質量とで共振させることにより能率の良い発音体として
動作する。この際、共振を利用しているので再生帯城は
狭くなり、例えば１．５〜４ｋＨｚ程度である。従来、
圧電スピーカを用いる場合には、その再生帯城に合わせ
た周波数（例えば１．５〜４ｋ舷）で駆動していたため
に、その再生音は非常にかん高く聞きづらいものであっ
た。一方、本実施例によれば、第４図のグラフに示す如
く、多数のスペクトルを使用しており、従って、再生音
の周波数は高いにも拘わらず、人の耳には各スペクトル
間の差音を複合的に感ずる為に、音のかん高さを緩和す
ることができる。以上、本発明の種々の実施例に付き詳
説したが、本発明はこれらの具体例に限定されるべきも
のではなく、技術的範囲を逸脱すること無しに種々の変
形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示したブロック線図、第
２図は本発明の１実施例を示す説明図、第３図は別の実
施例を示す説明図、第４図Ａ，Ｂは第３図点ａ及びｂに
おける周波数スペクトルのグラフである。 （符号の説明） １：マイクロホン、２：帯城識別回路
、３：信号発生器、４：スピーカ、ＢＦ：帯城フィル夕
、ＤＴ：検波器、ＳＴ：シュミットトリガ回路、ＳＧ：
信号発生器。 第１図 第３図 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 任意の入力音の音高に基づき予め定められた種々の
   基準音を発生可能な音階指示装置において、音を電気信
   号に変換させる受音手段、前記変換された電気信号が夫
   々異なつた基準周波数を有する複数個の周波数帯域のど
   の帯域にあるかを識別し対応する帯域の帯域信号を発生
   する帯域識別手段、前記識別された帯域の帯域信号に応
   答して予め定められた基準信号を発生する基準信号発生
   出段、前記基準信号発生手段からの基準信号を応答して
   音を発生する音発生手段を有することを特徴とする装置
   。 ２ 上記第１項記載の音階指示装置において、前記基準
   信号発生手段は、前記識別された帯域の基準周波数と倍
   音関係にある周波数を有する基準信号を発生することを
   特徴とする装置。 ３ 上記第１項又は第２項記載の音階指示装置において
   、前記基準信号発生手段が、基準信号と共に、該基準信
   号と所定の周波数差を有する補助信号を前記音発生手段
   に印加可能としたことを特徴とする装置。