JP2009031361A - 電子楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線センサを使って音の３要素である音階、音量、周波数特性を任意に変化させることのできる電子楽器を提供すること。
【解決手段】赤外線センサ部１の信号を増幅回路部２によって増幅し、Ａ／Ｄ変換回路部３によってアナログデータをデジタルデータＸ，Ｙ，Ｚに変換する。電子楽器１００は、このデジタルデータＸ，Ｙ，Ｚに基づいて、音階変化部４、音量変化部５、周波数特性変化部６によって音の音階、音量、周波数特性を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子楽器に関し、より詳細には、音の３要素、すなわち、音階、音量、周波数特性を任意に変化させる機能を有する電子楽器に関するものである。

従来から、ゲームなどの分野において、ユーザの動作を何らかの手段で検知して、その検知結果に基づいて所定の形式で演奏させることのできる電子楽器が知られている。この、ユーザの動作の検知手段として、例えば、特許文献１のように、ＬＥＤとカメラを組み合わせた電子楽器や、特許文献２のように赤外線センサを用いた電子楽器が提案されている。

特許文献１のものは、省スペース化を図りつつ複数の楽器を演奏可能とし、さらにリアルな演奏方法での演奏を可能とするために、半透明面の背面側に対して、赤外線光を定常的に照射する赤外線ＬＥＤパネルと、半透明面側から入射してくる赤外線光のみを撮像するＣＣＤカメラと、半透明面に対して画像（赤外線光は含まない）を投影表示するプロジェクタを設けたものである。

また、特許文献２のものは、簡単な操作により変化に富んだ自動演奏を行うことができるようにした電子楽器に関するもので、操作パネルには、赤外線発光ダイオードと赤外線センサを備えたビームコントローラが設けられている。

特開平１１−３８９６７号公報 特開２００５−１６４８５７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電子楽器では、システムの必須用件としてＬＥＤに加えカメラが必要であるため、必然的に高価なものとなるという問題がある。そればかりでなく、カメラによってユーザの動作を検知するには非常に複雑な信号処理が必要となってしまうという問題がある。したがって、結果的に、システムとして非常に大がかりなものとなってしまう。

また、特許文献２に記載の電子楽器では、赤外線センサとともに赤外線発光ダイオードが必要であり、上述した特許文献１と同様に高価なものとなるという問題がある。また、赤外線センサの出力を電子楽器の演奏タイミングにだけ反映させており、ゲーム等の機器には不向きである。

以上の特許文献１及び２に対して総括的に言えば、楽器演奏もしくはゲームなどの分野においては、一般に人体（ユーザ）の赤外線放射を検出できる「パッシブ型」と呼ばれる赤外線センサを用いて、演奏タイミング以外の音楽的要素、例えば、一般に音の３要素と言われる音階、音量、周波数特性を赤外線センサの出力に応じて変化させることのできる電子楽器が望まれている。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、パッシブ型の赤外線センサの出力に基づいて任意に音の３要素である音階、音量、周波数特性を変化させる機能を有する電子楽器を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、音の音階、音量、周波数特性を任意に変化させることのできる機能を有する電子楽器において、少なくとも１個の赤外線センサと、該赤外線センサの出力信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段で得られたアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段とを備え、該Ａ／Ｄ変換手段によって得られたデジタルデータに基づいて、前記音の音階、音量、周波数特性の少なくとも１つを任意に変化させることのできる機能を有することを特徴とする。（図１に対応）

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ａ／Ｄ変換手段の後段に、前記音階を変化させる音階変化手段と、前記音量を変化させる音量変化手段と、前記周波数特性を変化させる周波数特性変化手段とを備えたことを特徴とする。（図１に対応）

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記赤外線センサを２個備え、前記Ａ／Ｄ変換手段が、前記増幅手段で得られた２個のアナログデータをそれぞれ２個のデジタルデータに変換するものであって、前記２個のデジタルデータのうち一方のデジタルデータに基づいて、前記音階変化手段により音階もしくは前記周波数特性変化手段により周波数特性の少なくとも１つを任意に変化させることができ、前記２個のデジタルデータのうち他方のデジタルデータに基づいて、前記音量変化手段により音量を任意に変化させることができる機能を有することを特徴とする。（図３に対応）

また、請求項４に記載の発明は、音の音階、音量、周波数特性を任意に変化させることのできる機能を有する電子楽器において、２個以上の赤外線センサと、該赤外線センサの出力信号を増幅する増幅手段と、該増幅手段で得られた２個以上のアナログデータをそれぞれ２個以上のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段によって得られた２個以上のデジタルデータに基づいて、前記音量を変化させる２個以上の音量変化手段と、前記Ａ／Ｄ変換手段によって得られた２個以上のデジタルデータに対して、任意の音階を割り当てる割り当て手段とを備え、該割り当て手段によって割り当てられた２個以上の音階の音量を、前記音量変化手段により、前記赤外線センサのデジタルデータに基づいて任意に変化させることができる機能を有することを特徴とする。（図５に対応）

また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記赤外線センサのデジタルデータの最大値もしくは最小値を求める演算手段と、前記割り当て手段により最大値もしくは最小値に割り当てられた音階を判別する判別手段とを備え、前記割り当て手段によって最大値もしくは最小値に割り当てられた音階の音量を、前記音量変化手段により、前記最大値もしくは最小値の赤外線センサのデジタルデータに基づいて任意に変化させることを特徴とする。（図５に対応）

本発明によれば、発光部を持たなくてもよい「パッシブ型」の赤外線センサを用いることによって、人体（ユーザ）の動きを検出することで任意に音の３要素である音程、音量、周波数特性を変化させることのできる電子楽器を容易に実現することが可能である。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１は、本発明における電子楽器の第１実施例を説明するためのブロック図である。本発明の電子楽器１００は、赤外線センサ１と増幅回路部２とＡ／Ｄ変換回路部３と音階変化部４と音量変化部５と周波数特性変化部６とから構成されている。

赤外線センサ１は、発光部を持たなくても検出可能なパッシブ型のものである。また、このパッシブ型赤外線センサの検出原理としては、焦電型、量子型等のものが現存しているが、本発明においては特にその検出原理に依存するものではない。

増幅回路部２は、赤外線センサ部１の信号出力を増幅するものである。通常の赤外線センサ１は、信号が小さいため、オペアンプ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）等の電子部品を用いて電気的に増幅されるのが一般的である。

Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路部３は、赤外線センサ部１で増幅されたアナログ信号（データ）をデジタル信号（データ）に変換するものである。このＡ／Ｄ変換回路部３において、変換出力されるデジタルデータは、通常次段の入力の仕様に合わせた数値に変換される。なお、Ａ／Ｄ変換の必要がない場合は、このＡ／Ｄ変換回路３は適宜省略することが可能である。

音階変化部４は、Ａ／Ｄ変換回路部３からのデジタルデータＸに基づいて、発生する音の音階を変化させることのできるものであり、音量変化部５は、Ａ／Ｄ変換回路部３からのデジタルデータＹに基づいて、発生する音の音量を変化させることのできるものであり、周波数特性変化部６は、Ａ／Ｄ変換回路部３からのデジタルデータＺに基づいて、発生する音の周波数特性を変化させることのできるものである。

電子楽器１００は、少なくとも音階変化部４と音量変化部５と周波数特性変化部６のうち１つを任意に変化させることのできる機能を有している。この電子楽器１００の入力の仕様は、各々の電子楽器によって異なるのが一般的であるが、本発明においては、上述したように、３種類のデジタルデータＸ、Ｙ、Ｚがそれぞれ独立に存在し、Ｘを変更すると音の音階が変化し、Ｙを変更すると音の音量が変化し、Ｚを変更すると音の周波数特性が変化するものである。

図２は、図１に示した第１実施例における動作を説明するためのフローチャートに示す図である。このフローチャートは、１個の赤外線センサ１に対して音の周波数特性を変化させる場合に対してのものであるが、赤外線センサが２個以上ある場合、あるいは周波数特性に加えて音階及び音量を変化させる場合に対しても以下とまったく同様の構成が適用できる。これについては後述する。

まず、周波数特性を変化させるためのデジタルデータＺを取得する測定タイミングまで待つ（ステップＳ１）。この測定タイミングは、データ取得の周期もしくは周波数をユーザが設定するのがごく一般的な手法であるが、特にその手法に限るものではない。

この測定タイミングの時刻になったら、電子楽器１００は、赤外線センサ１の出力をデジタルデータＺとして取得する（ステップＳ２）。本実施例においては、この取得したデジタルデータＺは、Ａ／Ｄ変換回路部３までの処理によって０から２００００までの値を取るものである。

続いて、ステップＳ３において、デジタルデータＺで示される周波数の音を既定の音量で再生（プレイ）する。例えば、Ｚ＝１０００であった場合は、１ｋＨｚの正弦波を再生してもよいし、１ｋＨｚを基音とする周波数の合成音としてもよい。

このステップ３が終了したら、再びデジタルデータＺを取得する測定タイミングまで待つ。以下、上述した各ステップをくり返すことにより周波数特性を任意に変化させることのできる電子楽器が実現可能となる。なお。音階、音程についても同様に、デジタルデータＸ、Ｙに基づいて実現することができる。

次に、本発明の第２実施例について、２個の赤外線センサに対して音階と音量を変化させることのできる電子楽器について以下に説明する。

図３は、本発明における電子楽器の第２実施例を説明するためのブロック図である。この第２実施例においては、２個の赤外線センサ１−１，１−２を赤外線センサＡ及び赤外線センサＢとする。この２個の赤外線センサＡ，Ｂの出力を増幅回路部２で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路部３でアナログデータをデジタルデータＸ及びＹに変換する。一方のデジタルデータＸに基づいて音階変化部４で音階もしくは周波数特性変化部６で周波数特性を変化させ、他方のデジタルデータＹに基づいて音量変化部５で音量を変化させることができる電子楽器１００が実現可能である。

図４は、図３に示した第２実施例における動作を説明するためのフローチャートに示す図である。まず、図２に示したフローチャートと同様に、測定タイミングまで待つ（ステップＳ１）。測定タイミングとなったら、ステップＳ２において赤外線センサＡの出力をデジタルデータＸに変換し、次に、ステップＳ３において赤外線センサＢの出力をデジタルデータＹに変換する。デジタルデータＸに基づいて音階もしくは周波数特性を変化させ、デジタルデータＹに基づいて音量を変化させる（ステップＳ４）。

なお、上述した説明では、増幅回路部２及びＡ／Ｄ変換回路部３は１系統とし、赤外線センサＡと赤外線センサＢを時分割で処理する手法について説明したが、特にこの方法に限るわけではなく、例えば、増幅回路部２を２個有するとともに、Ａ／Ｄ変換回路部３を２個有し、それぞれ並列に配置して同時に処理してもよい。

次に、本発明の第３実施例について、４個の赤外線センサに対して音階と音量を変化させることのできる電子楽器について以下に説明する。
図５は、本発明における電子楽器の第３実施例を説明するためのブロック図である。この第３実施例においては、４個の赤外線センサ１−１，１−２，１―３，１―４を赤外線センサＡ、赤外線センサＢ、赤外線センサＣ、赤外線センサＤとする。また、４個の音量変化部５−１，５−２，５−３，５−４を音量変化部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする。

この４個の赤外線センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの出力を増幅回路部２で増幅し、Ａ／Ｄ変換回路部３でアナログデータをデジタルデータＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４に変換する。つまり、また、赤外線センサＡの出力を変換したデジタルデータをＹ１、赤外線センサＢの出力を変換したデジタルデータをＹ２、赤外線センサＣの出力を変換したデジタルデータをＹ３、赤外線センサＡの出力を変換したデジタルデータをＹ４とする。この変換されたデジタルデータＹ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４は、それぞれ音量変化部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで音量が変化される。

このとき、上述した第２実施例の場合とは異なり、音階変化部４’（割り当て手段の相当）によって、赤外線センサＡには、例えば、音名「ド」を、赤外線センサＢには、例えば、音名「ミ」を、赤外線センサＡには、例えば、音名「ソ」を、赤外線センサＤには、例えば、音名「シ」を、それぞれ割り当てる。

また、赤外線センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのデジタルデータの最大値もしくは最小値を求める演算部（図示せず）と、音階変化部４’（割り当て手段）により最大値もしくは最小値に割り当てられた音階を判別する判別部（図示せず）とを備え、音階変化部４’によって最大値もしくは最小値に割り当てられた音階の音量を、音量変化部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにより、最大値もしくは最小値の赤外線センサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのデジタルデータに基づいて任意に変化させることができる。

図６は、図５に示したブロック図における第３実施例の動作を説明するためのフローチャートに示す図である。上述した設定に対して、この第３実施例の場合では、図６に示すフローチャートのように、音名「ド」をＹ１の音量で、音名「ミ」をＹ２の音量で、音名「ソ」をＹ３の音量で、音名「シ」をＹ４の音量で、それぞれ再生させる。もし、すべての音がユーザにとって充分大きな音量で再生されていれば、この電子楽器１００は、一般的に和音（コード）で言うところのＣｍａｊ７（シーメジャーセブン）を演奏することになる。

つまり、まず、図４に示したフローチャートと同様に、測定タイミングまで待つ（ステップＳ１）。測定タイミングとなったら、ステップＳ２において赤外線センサＡの出力をデジタルデータＹ１に変換し、次に、ステップＳ３において赤外線センサＢの出力をデジタルデータＹ２に変換し、次に、ステップＳ４において赤外線センサＣの出力をデジタルデータＹ３に変換し、次に、ステップＳ５において赤外線センサＤの出力をデジタルデータＹ４に変換する。音名「ド」を音量データＹ１で再生し、音名「ミ」を音量データＹ２で再生し、音名「ソ」を音量データＹ３で再生し、音名「シ」を音量データＹ４で再生する（ステップＳ６）。

最後に、本発明の第４実施例の場合として、４個の赤外線センサに対して、最大もしくは最小値を取る音階に対してのみ音量を変化させることのできる電子楽器について以下に説明する。ブロック図は、図５とまったく同じである。

上述したように、音階変化部４’によって、赤外線センサＡには、例えば、音名「ド」を、赤外線センサＢには、例えば、音名「ミ」を、赤外線センサＡには、例えば、音名「ソ」を、赤外線センサＡには、例えば、音名「シ」を、それぞれ割り当てており、さらに、赤外線センサＡの出力を変換したデジタルデータをＹ１、赤外線センサＢの出力を変換したデジタルデータをＹ２、赤外線センサＣの出力を変換したデジタルデータをＹ３、赤外線センサＡの出力を変換したデジタルデータをＹ４とする。

図７は、図５に示したブロック図における第４実施例の動作を説明するためのフローチャートに示す図である。上述した設定に対し、この第４実施例の場合では、図７で示すフローチャートのように、まず、赤外線センサＡからＤまでのデジタルデータＹ１からＹ４の最大値を探す。仮にＹ１が最大値を取っているとすれば、音名「ド」をＹ１の音量で再生させる。他の設定についても同様に、デジタルデータの最大値に割り当てられた音階のみをその最大値の音量で再生させる。もし、すべての音がユーザにとって充分大きな音量で再生されていれば、この電子楽器１００は上記とは異なり１つの音のみを、すなわち、旋律（メロディー）を演奏する楽器が実現できる。

つまり、まず、図６に示したフローチャートと同様に、測定タイミングまで待つ（ステップＳ１）。測定タイミングとなったら、ステップＳ２において赤外線センサＡの出力をデジタルデータＹ１に変換し、次に、ステップＳ３において赤外線センサＢの出力をデジタルデータＹ２に変換し、次に、ステップＳ４において赤外線センサＣの出力をデジタルデータＹ３に変換し、次に、ステップＳ５において赤外線センサＤの出力をデジタルデータＹ４に変換する。次に、ステップＳ６において、赤外線センサＡからＤまでのデジタルデータＹ１からＹ４の最大値を探す。次に、音名「ド」のみを音量データＹ１で再生し（ステップＳ７−１）、音名「ミ」のみを音量データＹ２で再生し（ステップＳ７−２）、音名「ソ」のみを音量データＹ３で再生し（ステップＳ７−３）、音名「シ」のみを音量データＹ４で再生する（ステップＳ７−４）。

なお、上述した第３実施例の場合及び第４の実施例の場合とも、４個の赤外線センサに対して説明したが、この個数は４個に限るものではなく、任意に設定することが可能である。

本発明における電子楽器の第１実施例を説明するためのブロック図である。 図１に示した第１実施例における動作を説明するためのフローチャートに示す図である。 本発明における電子楽器の第２実施例を説明するためのブロック図である。 図３に示した第２実施例における動作を説明するためのフローチャートに示す図である。 本発明における電子楽器の第３実施例を説明するためのブロック図である。 図５に示したブロック図における第３実施例の動作を説明するためのフローチャートに示す図である。 図５に示したブロック図における第４実施例の動作を説明するためのフローチャートに示す図である。

符号の説明

１ 赤外線センサ部
１−１ 赤外線センサＡ
１−２ 赤外線センサＢ
１−３ 赤外線センサＣ
１−４ 赤外線センサＤ
２ 増幅回路部
３ Ａ／Ｄ変換回路部
４ 音階変化部
４’ 音階変化部（割り当て手段）
５ 音量変化部
５−１ 音量変化部Ａ
５−２ 音量変化部Ｂ
５−３ 音量変化部Ｃ
５−４ 音量変化部Ｄ
６ 周波数特性変化部
１００ 電子楽器

Claims (5)

1. 音の音階、音量、周波数特性を任意に変化させることのできる機能を有する電子楽器において、
   少なくとも１個の赤外線センサと、
   該赤外線センサの出力信号を増幅する増幅手段と、
   該増幅手段で得られたアナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段とを備え、
   該Ａ／Ｄ変換手段によって得られたデジタルデータに基づいて、前記音の音階、音量、周波数特性の少なくとも１つを任意に変化させることのできる機能を有することを特徴とする電子楽器。
2. 前記Ａ／Ｄ変換手段の後段に、前記音階を変化させる音階変化手段と、前記音量を変化させる音量変化手段と、前記周波数特性を変化させる周波数特性変化手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
3. 前記赤外線センサを２個備え、
   前記Ａ／Ｄ変換手段が、前記増幅手段で得られた２個のアナログデータをそれぞれ２個のデジタルデータに変換するものであって、
   前記２個のデジタルデータのうち一方のデジタルデータに基づいて、前記音階変化手段により音階もしくは前記周波数特性変化手段により周波数特性の少なくとも１つを任意に変化させることができ、前記２個のデジタルデータのうち他方のデジタルデータに基づいて、前記音量変化手段により音量を任意に変化させることができる機能を有することを特徴とする請求項２に記載の電子楽器。
4. 音の音階、音量、周波数特性を任意に変化させることのできる機能を有する電子楽器において、
   ２個以上の赤外線センサと、
   該赤外線センサの出力信号を増幅する増幅手段と、
   該増幅手段で得られた２個以上のアナログデータをそれぞれ２個以上のデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段と、
   該Ａ／Ｄ変換手段によって得られた２個以上のデジタルデータに基づいて、前記音量を変化させる２個以上の音量変化手段と、
   前記Ａ／Ｄ変換手段によって得られた２個以上のデジタルデータに対して、任意の音階を割り当てる割り当て手段とを備え、
   該割り当て手段によって割り当てられた２個以上の音階の音量を、前記音量変化手段により、前記赤外線センサのデジタルデータに基づいて任意に変化させることができる機能を有することを特徴とする電子楽器。
5. 前記赤外線センサのデジタルデータの最大値もしくは最小値を求める演算手段と、前記割り当て手段により最大値もしくは最小値に割り当てられた音階を判別する判別手段とを備え、
   前記割り当て手段によって最大値もしくは最小値に割り当てられた音階の音量を、前記音量変化手段により、前記最大値もしくは最小値の赤外線センサのデジタルデータに基づいて任意に変化させることを特徴とする請求項４に記載の電子楽器。

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