JP4665123B2 - 音階作成方法、音階作成プログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体及び音階作成装置、並びに演奏装置及び照明装置 - Google Patents

Description

本願発明は、外部からの光のスペクトルに応じて音階を作成し、それを用いた演奏や照明を実現することのできる方法やコンピュータプログラム、システム等に関するものである。

従来、音階を自動作成する技術や自動演奏する技術が知られている。様々なフレーズを自動的に作成し演奏する装置等がそれである。

しかしながら、光のスペクトルに応じて音階を自動作成することは全く知られていない。これが実現されれば、光と音の競演を実現でき、たとえば屋外において太陽光のスペクトル強度やスペクトル波長の変化に連動した音の演出が可能になる。

そこで、以上のとおりの事情に鑑み、本願発明は、外部からの光のスペクトルに応じて音階を作成することのできる音階作成方法、音階作成プログラム、該プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体及び音階作成装置を提供し、また、それを用いた演奏や照明を実現することのできる演奏装置及び照明装置を提供することを課題としている。

本願発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、光スペクトルの色周波数を求め、該周波数を整数３桁台の数字が出るまで２で割り続け、得られた数値と同一、または近似する周波数の音を平均律の中から選択し、更にその中の最低音を基音とした色光の倍音列を作成し、それに基づいて平均律による音階や和音、音色を作成することを特徴とする音階作成方法を提供する。

また、第２、第３には、前記音階作成方法をコンピュータに実行させるための音階作成プログラム及び該音階作成プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体を提供する。

またさらに、第４には、光を入力する光入力手段、および光スペクトルの色周波数を求め、該周波数を整数３桁台の数字が出るまで２で割り続け、得られた数値と同一、または近似する周波数の音を平均律の中から選択し、更にその中の最低音を基音とした色光の倍音列を作成し、それに基づいて平均律による音階や和音、音色を作成する音階作成手段を備えたことを特徴とする音階作成装置、第５には、前記光入力手段は、外部からの光を受光して入力することを特徴とする前記音階作成装置を提供する。

そして、第６には、前記音階作成装置により作成された音階を用いて自動演奏を行うことを特徴とする演奏装置を提供し、第７には、前記音階作成装置により作成された音階を用いて自動演奏された音楽を構成する音階の周波数を波長へ逆換算し、得られた波長の光を用いて自動照明を行うことを特徴とする照明装置を提供する。

上記第１〜第３の音階作成方法によれば、外部からの光のスペクトルに応じて音階や和音を自動作成することができる。

上記第４、第５の音階作成プログラムおよび記録媒体によれば、上記第１〜第３の音階作成方法と同様な効果が得られるコンピュータプログラムおよびそれを記録したフレキシブルディスクやＣＤ、ＤＶＤなどの記録媒体が実現され、上記第６〜第９の音階作成装置によれば、上記第１〜第３の音階作成方法と同様な効果が得られる装置が実現される。

また、上記第１０の演奏装置によれば、上記音階作成装置によって作成された音階を用いた自動演奏が実現され、上記第１１の照明装置によれば、同じく作成された音階を用いて自動演奏に応じて自動照明の演出が実現される。

これらの本願発明により、光と音の競演を実現でき、たとえば公共の場所にシステムを設置したりオブジェとして屋外に設置したりして、天候のスペクトルを測定し、その測定値に連動して音楽を奏でることができる。またさらには、演奏されている音楽に連動して、照明の色を変化させたることも可能となる。

［第一の実施形態］
図１は、本願発明のシステム構成を例示したものであり、光スペクトルに基づいて平均律による音階を作成する音階作成装置１、音階作成装置１により作成された音階を用いて自動演奏を行う演奏装置２、および演奏装置２により自動演奏された音楽を構成する音階の周波数を波長へ逆換算し、得られた波長の光を用いて自動照明を行う照明装置３を備えている。

まず、音階作成装置１は、図２に例示したように、光を入力する入力手段１１、および入力した光のスペクトルに基づいて平均律による音階を作成する音階作成手段１２を有している。

より具体的には、入力手段１１は、装置外部からの光を受光したりして音階作成装置１に入力させるものであり、受光機能を有するものであれば装置形態や素子形態などは特に限定されない。

音階作成手段１２は、光入力手段１１により入力された光のスペクトルに基づいて音階を作成するものであり、たとえば、光スペクトルの色周波数を求め、得られた色周波数に基づいて平均律の中にある周波数の音を選択することで、音階を作成する。

さらに説明すると、光スペクトルの色周波数を求め、該色周波数を２で割り続け、得られた数値と同一または近似する周波数の音を平均律の中から選択するといった手法が好ましい。

たとえば図３の例では、入力された光のスペクトルに赤の波長７８０ｎｍが含まれている場合、３×１０^８ｍを７８０ｎｍで割ることによって赤色の周波数３８４６１５３８４６１５３８４・・・Ｈｚを求め、つまり３００００００００÷０．００００００７８０＝３８４兆６１５３８４６１５３８４Ｈｚを算出し（ステップＳ１）、この色周波数を２で割り続けて３桁台の数字を出す（ステップＳ２）。図３では、最終的に３４９．８０５６５４５２８０４８７Ｈｚという整数３桁台の数字を得ている。

この数字を平均律の中にある最も近いまたは同一の周波数の音に置き換える。図３では
、平均律の中から赤の周波数３４９Ｈｚと近似値にある音を求めると、ちょうど３４９ＨｚのＦ音と一致する（ステップＳ３）。

同様な処理を光スペクトルの各波長に対して行うことで、入力された光のスペクトルに応じて音階を自動作成できるのである。

以上により作成される光スペクトル音階（色スペクトル音階とも呼ぶ）を図４（ａ）（ｂ）に例示する。図４（ａ）（ｂ）では、赤色＝Ｆ音、橙色＝Ａ音、黄色＝Ｂフラット音、緑色＝Ｃ音、青色＝Ｄ音、藍色＝Ｅフラット音、紫色＝Ｆシャープ音となっている。

なお、図５に例示したように、赤色＝Ｆ音の周波数は３４９Ｈｚで完全に一致するが、それ以外の色と音とは完全一致しない場合もあるので、近似値で判断して、最も近い周波数のものを選択すればよい。

なお、光入力手段１１は、光を受光等により入力するだけではなく、光のスペクトル情報を入力できるように構築されていてもよい。前者の場合では、光入力手段１１で光のスペクトル強度やスペクトル波長などのスペクトル情報を測定等により求めたり、音階作成手段１２にてそれらを求めたりすることができる。後者の場合では、光入力手段１１から音階作成手段１２へ光スペクトル情報が送られ、音階作成手段１２にてそれに基いて上記のとおりに音階を自動作成することができる。

以上の自動作成は、たとえば上記各処理のプログラムをコンピュータ上で実行させることで実現できる。図６はこの場合のコンピュータシステム構成を例示したものであり、表示部、入力部、処理部（ＣＰＵ）、記憶部（メモリ）、通信部、データベースおよびバスを備えており、記憶部には、自動作成プログラムや各種データが記憶されており、この記憶部とバスにより接続されている処理部は、自動作成プログラムの指令を受けて自動作成処理を実行する。また、処理部は、入力画面や各種データ等を表示するディスプレイなどの表示部、ユーザ操作や各種データを入力するキーボードやマウスなどの入力部とも、バスにより接続されている、データベースには、処理部により求められた音階が蓄積される。

後は、演奏装置２が、自動作成された音階を表す信号を音階作成装置１から受け取り、それに基づく音を鳴らして自動演奏を行う。

自動演奏については、たとえば上記図６と同様なシステム構成を構築しておき、処理部が、記憶部に記憶された演奏プログラムの指令を受けて、入力された音階信号に基づき音発生処理または演奏処理を実行することで、自動処理される。

これにより、光を音に変換する、つまり光を音で表現することが可能になり、たとえば天候のスペクトルに連動した音楽演奏が実現されることとなる。

なお、演奏装置２としてはシンセサイザー等を考慮でき、たとえば、シンセサイザーに上記システム構成を組み込んだり、プログラムのみを組み込んだり、あるいは別途上記システム構成を構築してそれと信号送受可能な構成としたりできる。

一方、照明装置３は、演奏装置２により自動演奏された音楽を構成する音階の周波数を波長へ逆換算し、得られた波長の光を用いて自動照明する。

たとえば、演奏装置２により上記Ｆ音が鳴らされた場合には、Ｆ音の周波数３４９Ｈｚを波長へ逆換算し、得られた波長に該当する色を判定して、その色の光を照射する。

逆換算や色判定については、たとえば上記図６と同様なシステム構成を構築しておき、処理部が、記憶部に記憶された照明プログラムの指令を受けて、入力された音楽信号または音階信号に基づき逆換算処理および色判定処理を実行することで、自動処理される。

これにより、上記のとおりに奏でられた音を光に再変換する、つまり光に基づいて表現された音楽を再び光で表現し直すことが可能になり、さらに一層複雑で華麗な光と音のコラボレーションが実現されることとなる。

以上の特徴を有する本願発明の根幹となる概念についての説明を、図７〜図１３に記載しておく。これら図７〜図１３に記載されていることから明らかなように、本願発明の基本概念は色と音、音と色との関係に基づいたものであり、それを各種技術手段により具現化して本願発明がなされているのである。

［第二の実施形態］
なお、図７に例示したように、音や音楽から色を表現することは、様々な観点から考えられる。

たとえば、音の高低からイメージする色に関して、人間は、高い音は明るい色やビビッドな色、低い音は暗い色やストロングまたはディープな色を感じると考えられ、この感覚を上記色から音、音から色への変換処理に取り入れることも可能である。

楽器音からイメージする色に関しては、人間は、金管、木管、弦楽器、撥弦楽器など、楽器の材質や発音の仕組み、またその楽器の持つ演奏音域の違いにより、様々な色をイメージすると考えられ、この感覚を上記色から音、音から色への変換処理に取り入れることも可能である。

和音の響からイメージする色に関しては、人間は、和音を構成する音の積み重なり方の違いにより生じるいろいろな響き、サウンドに対して、様々な色を感じると考えられ、この感覚を上記色から音、音から色への変換処理に取り入れることも可能である。

調性からイメージする色に関して、人間は、長調（メジャー）は明るい、短調（マイナー）は暗いといったように調性に対して明暗を感じると考えられ、また、シャープがつく調は明るく、フラットがつく調は暗く感じるとも考えられ、この感覚を上記色から音、音から色への変換処理に取り入れることも可能である。

そして、これらの各要素が複合的にからんで色をイメージする場合も当然あり、この各要素の組み合わせを取り入れることも可能である。

［第三の実施形態］
また、図８に例示した、色倍音列音色を色へ変換する方法は、色と音の三要素を相互に関係づけたものであり、たとえば、色相と音色、明度と高低、彩度と音量といった関係を、色から音、音から色への変換処理に取り入れることも可能である。

［第四の実施形態］
またさらに、図９に例示した、色倍音列から音色を作成することについては、音色の変化は基音上の倍音構成とそれぞれの倍音の音量の違いによりものであり、このことを応用して色倍音列からいろいろな音色を作ることが可能である。

たとえば、正弦波（サイン波）は、音の原波形であり、倍音を全く含まない波形である。楽器音ではフルート、オカリナが該当する。鋸歯状波（ノコギリ波）は、基音上に整数倍音が含まれる波形であり、楽器音ではトランペット、ヴァイオリン該当する。矩形波（スクエア波）は、基音上に整数倍音が含まれる波形であり、楽器音ではクラリネットやオーボエが該当する。そしてこれらの関係に基づき、色から音、音から色へ変換処理に取り入れることも可能である。

［第五の実施形態］
また、図１０に例示したように、音色から色への変換については、色倍音列から作られた音色の倍音構成のバランスをそのまま色の混色バランスへ変換する。これにより、まさにオリジナルの「音からの色」を作ることができる。

たとえば、矩形波は、基音上に奇数倍音の三次倍音、五次倍音、七次倍音・・・を含む。この場合、たとえば図１０に例示したように、基音（ファ）に対応する赤色を１として、三次倍音（ド）に対応する緑色を１／３、五次倍音（ラ）に対応する橙色を１／５といった割合で混色する。図１０では各色の割合を円の大きさで表しているが、実際には各色同士が混ざった色となり、それが照明装置３により照明される。

［第六の実施形態］
ところで、いろいろな音（音色とも呼べる）や色（色光とも呼べる）には、複数の波長（または周波数）が混ざり合っているという共通性が見られる。

音楽では、いろいろな音色の違いは、図１１に例示した音の「倍音列スペクトル構成」の違いで表すことができ、色光では、光の「分光スペクトル構成」（色スペクトル倍音列とも呼べる）の違いで表すことができる。

このことから、光の色周波数から変換された色スペクトル音階をもとに、図１２に例示したような赤＝Ｆ音を基音とした倍音列を作成し、この倍音列を用いて、いろいろな音色の倍音列スペクトル比率を、各色光の比率に当て嵌めることができ、これにより、倍音に基づく混色を作成できるようになる。

なお図１１および図１２では奇数次倍音構成を例示しているが、倍音構成はこれに限定されない。

たとえば図１３（ａ）（ｂ）は、それぞれ、色スペクトル倍音列および色スペクトル倍音列音階の別の一例を示している。

本願発明の一実施形態であるシステム構成図。 本願発明の一実施形態である音階作成装置の機能ブロック図。 本願発明における光−音変換について説明するための図。 色スペクトル音階を例示した図。 色周波数と平均律との近似値について説明するための図。 本願発明の一実施形態であるコンピュータシステム構成図。 本願発明における音−色変換の基本概念について説明するための図。 本願発明における色倍音列音−色変換の基本概念について説明するための図。 本願発明における倍音列−音変換の基本概念について説明するための図。 本願発明における音−光変換の基本概念について説明するための図。 倍音列スペクトルを例示した図。 色スペクトル倍音列を例示した図。 （ａ）（ｂ）は各々色スペクトル倍音列および色スペクトル倍音列音階の別の一例を示した図。

符号の説明

１ 音階作成装置
１１ 光入力手段
１２ 音階作成手段
２ 演奏装置
３ 照明装置

Claims (7)

1. 光スペクトルの色周波数を求め、該周波数を整数３桁台の数字が出るまで２で割り続け、得られた数値と同一、または近似する周波数の音を平均律の中から選択し、更にその中の最低音を基音とした色光の倍音列を作成し、それに基づいて平均律による音階や和音、音色を作成することを特徴とする音階作成方法。
2. 請求項１記載の音階作成方法をコンピュータに実行させるための音階作成プログラム。
3. 請求項２記載の音階作成プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
4. 光を入力する光入力手段、および
   光スペクトルの色周波数を求め、該周波数を整数３桁台の数字が出るまで２で割り続け、得られた数値と同一、または近似する周波数の音を平均律の中から選択し、更にその中の最低音を基音とした色光の倍音列を作成し、それに基づいて平均律による音階や和音、音色を作成する音階作成手段
   を備えたことを特徴とする音階作成装置。
5. 前記光入力手段は、外部からの光を受光して入力することを特徴とする請求項４記載の音階作成装置。
6. 請求項４または５記載の音階作成装置により作成された音階を用いて自動演奏を行うことを特徴とする演奏装置。
7. 請求項４または５記載の音階作成装置により作成された音階を用いて自動演奏された音楽を構成する音階の周波数を波長へ逆換算し、得られた波長の光を用いて自動照明を行うことを特徴とする照明装置。