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演奏教習装置および演奏教習処理のプログラム - カシオ計算機株式会社
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発明の名称 演奏教習装置および演奏教習処理のプログラム
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−78956(P2007−78956A)
公開日 平成19年3月29日(2007.3.29)
出願番号 特願2005−265038(P2005−265038)
出願日 平成17年9月13日(2005.9.13)
代理人 【識別番号】100090619
【弁理士】
【氏名又は名称】長南 満輝男
発明者 出嶌 達也
要約 課題
演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする機能を安価に提供する。

解決手段
ピアノ1の鍵盤2の各鍵に対応するLEDによって、演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドし、鍵盤2の各鍵にセンサから光を照射して、その反射光によって各鍵の演奏状態を検出する。
特許請求の範囲
【請求項1】
鍵盤楽器に装着して鍵盤の演奏をガイドする演奏教習装置であって、
前記鍵盤の各鍵に対応して設けられた発光手段と、
演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて前記発光手段によって押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドする押鍵指示手段と、
前記鍵盤の各鍵に光を照射して、その反射光によって各鍵の演奏状態を検出する検出手段と、
を備えたことを特徴とする演奏教習装置。
【請求項2】
前記検出手段は、連続する所定数の鍵にそれぞれ異なる周波数を有する光を照射して、それぞれの反射光によって各鍵の演奏状態を検出することを特徴とする請求項1に記載の演奏教習装置。
【請求項3】
前記押鍵指示手段は、あらかじめ設定された演奏態様および前記検出手段によって検出された演奏状態に応じて押鍵をガイドすることを特徴とする請求項1に記載の演奏教習装置。
【請求項4】
前記検出手段は、非押鍵状態における反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、当該最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を設定することを特徴とする請求項1に記載の演奏教習装置。
【請求項5】
前記発光手段は、鍵盤楽器に装着した状態で鍵盤側の略垂直の側面から光を発光することを特徴とする請求項1に記載の演奏教習装置。
【請求項6】
前記検出手段によって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生する音源手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の演奏教習装置。
【請求項7】
鍵盤楽器に装着して鍵盤の演奏をガイドする演奏教習装置にインストールされるプログラムであって、
演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて前記鍵盤の各鍵に対応して設けられた発光手段によって押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドするステップAと、
前記鍵盤の各鍵に照射された光の反射光によって各鍵の演奏状態を検出するステップBと、
をコンピュータに実行させることを特徴とする演奏教習処理のプログラム。
【請求項8】
前記ステップAは、あらかじめ設定された演奏態様および前記ステップBによって検出された演奏状態に応じて押鍵をガイドすることを特徴とする請求項7に記載の演奏教習処理のプログラム。
【請求項9】
前記ステップBは、非押鍵状態における反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、当該最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を設定することを特徴とする請求項7に記載の演奏教習処理のプログラム。
【請求項10】
前記ステップBによって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生するステップCをさらに有することを特徴とする請求項7に記載の演奏教習処理のプログラム。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、演奏教習装置および演奏教習処理のプログラムに関し、特に、アコースティックピアノなどの演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする演奏教習装置および演奏教習処理のプログラムに関するものである。
【背景技術】
【0002】
鍵盤の押鍵すべき位置をガイドする演奏教習機能を具備している電子楽器は広く普及しているが、アコースティックピアノなどのように演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器の場合には、楽譜を見ながら押鍵すべき鍵を判断しながら演奏を行う必要があった。このため、初心者にとっては簡単な曲でも演奏を修得するまでに長い時間がかかり、途中で練習を断念することが多かった。そこで、このような演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、演奏をガイドするための装置が提案されている。
【0003】
例えば、下記特許文献1のナビゲート装置では、長尺状の部材に複数のLEDを配列し、各LEDが鍵盤楽器の鍵配列に対応するように配置されている表示部と、ナビゲート装置本体とをケーブルで接続し、ROMカードから読み出した演奏情報に基づいて、押鍵すべき鍵に対応するLEDを発光する。演奏が行われると、押鍵によって発音された鍵の音高をマイクによって検出して、A/Dコンバータによってディジタル信号に変換し、高速フーリエ等の分析処理を施して音高の基本周波数を求める構成になっている。(特許文献1参照)
【特許文献1】特開平07−199915号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献1のナビゲート装置において、押鍵によって発音された鍵の音高の基本周波数を正確に求めるためには、約5%以下の精度で基本周波数を識別する必要がある。例えば、ハ長調のドであるC4(中央C)の周波数は261.6Hzであり、隣接するB3の周波数は246.9Hzである。すなわち、その周波数差は14.7Hzで、14.7/261.6×100≒5.6となる。このため、約5%の周波数差を識別する機能が求められ、マイクの振動特性、A/Dコンバータの分解能、高速フーリエ等の分析処理などに極めて高い精度が必要になり、コスト的にも実現性が低い。
本発明は、このような従来の課題を解決するためのものであり、演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする機能を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
請求項1に記載の演奏教習装置は、鍵盤楽器に装着して鍵盤の演奏をガイドする演奏教習装置であって、
鍵盤の各鍵に対応して設けられた発光手段(実施形態においては、図7等におけるLED407に相当する)と、演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて発光手段によって押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドする押鍵指示手段(実施形態においては、図7のCPU101およびLED駆動部106に相当する)と、鍵盤の各鍵に光を照射して、その反射光によって各鍵の演奏状態を検出する検出手段(実施形態においては、図7等のセンサ409、図7のセンサ検出部107およびCPU101に相当する)と、を備えた構成になっている。
【0006】
請求項1の演奏教習装置において、請求項2に記載したように、検出手段は、連続する所定数の鍵にそれぞれ異なる周波数を有する光を照射して、それぞれの反射光によって各鍵の演奏状態を検出するような構成にしてもよい。
また、請求項1の演奏教習装置において、請求項3に記載したように、押鍵指示手段は、あらかじめ設定された演奏態様(実施形態においては、正しい押鍵を待って曲を進行させる待つモード、任意の鍵の押鍵に応じて曲を進行させるANYキーモードなどに相当する)および検出手段によって検出された演奏状態に応じて押鍵をガイドするような構成にしてもよい。
また、請求項1の演奏教習装置において、請求項4に記載したように、検出手段は、非押鍵状態における反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、当該最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を設定するような構成にしてもよい。
また、請求項1の演奏教習装置において、請求項5に記載したように、発光手段は、鍵盤楽器に装着した状態で鍵盤側の略垂直の側面から光を発光するような構成にしてもよい。
また、請求項1の演奏教習装置において、請求項6に記載したように、検出手段によって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生する音源手段(実施形態においては、図7の音源部108に相当する)をさらに備えたような構成にしてもよい。
【0007】
請求項7に記載の演奏教習処理のプログラムは、鍵盤楽器に装着して鍵盤の演奏をガイドする演奏教習装置にインストールされるプログラムであって、
演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて鍵盤の各鍵に対応して設けられた発光手段によって押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドするステップAと、鍵盤の各鍵に照射された光の反射光によって各鍵の演奏状態を検出するステップBと、をコンピュータに実行させる。
ステップAおよびステップBは、実施形態においては、図1のCPU101の処理に相当する。
【0008】
請求項7の演奏教習処理のプログラムにおいて、請求項8に記載したように、ステップAは、あらかじめ設定された演奏態様(実施形態においては、正しい押鍵を待って曲を進行させる待つモード、任意の鍵の押鍵に応じて曲を進行させるANYキーモードなどに相当する)およびステップBによって検出された演奏状態に応じて押鍵をガイドするような構成にしてもよい。
また、請求項7の演奏教習処理のプログラムにおいて、請求項9に記載したように、ステップBは、非押鍵状態における反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、当該最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を設定するような構成にしてもよい。
また、請求項7の演奏教習処理のプログラムにおいて、請求項10に記載したように、ステップBによって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生するステップCをさらに有するような構成にしてもよい。
ステップCは、実施形態においては、図1のCPU101の処理に相当する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の演奏教習装置および演奏教習処理のプログラムによれば、演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする機能を安価に提供できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明による演奏教習装置の第1実施形態ないし第3実施形態について説明する。
図1は、本発明による演奏教習装置をアコースティックピアノ(以下「ピアノ」という)に装着した場合の第1実施形態の構成を示す外観図である。ピアノ1の鍵盤2の両端には、鍵盤2の盤面よりも若干高い上面を持つ側部3があり、その両側の側部3の上面に渡して演奏教習装置4が配置されている。したがって、鍵盤2の奥側の一部の上方に演奏教習装置4が配置されることになる。
【0011】
図2は、演奏教習装置4の上面から見た平面図4a、左側面から見た側面図4b、および前面から見た正面図4cを表す図である。平面図4aにおいて、演奏教習装置4にはLCD(液晶表示部)401およびスイッチ402が設けられている。側面図4bにおいて、演奏教習装置4にはACアダプタコネクタ403、ヘッドホンコネクタ404、およびUSBコネクタ405が設けられている。正面図4cにおいて、演奏教習装置4には開口部406が形成され、各鍵に対応して内部に設けられたLED407が開口部406から鍵盤2側に向けて発光する。
【0012】
図3は、図2のX−X線に沿った内部の断面図であり、図4は、演奏教習装置4の下面から見た平面図である。図3および図4において、演奏教習装置4の下面には開口部408が形成され、各鍵に対応して内部に設けられたセンサ409が設けられている。センサ409は、後述するセンサ検知部によって赤外線を鍵盤2に照射する発光素子であるLED、および、その反射光を受光する受光素子であるPD(フォトダイオード)で構成されている。また、アクリル等の透明板411の内側にはLCD401が上基板412に取り付けられている。上記したLED407およびセンサ409は、下基板413に取り付けられている。上基板412には他の電子部品414が取り付けられているとともに、下基板414と接続するためのフレキシブルコネクタ415が取り付けられている。
【0013】
図5は、LCD401に表示された画面の例を示す図であり、図6は、スイッチ402の構成を示す図である。表示内容とスイッチの操作とは連動している。ACアダプタコネクタ403から所定の直流電源が供給されている状態で、スイッチ402の電源スイッチをオンにして、選曲スイッチによって曲を選択すると、選択された曲目がLCD401に表示される。音色スイッチ、メイン音量スイッチ、伴奏音量スイッチの操作に応じて、設定された音色、メイン音量、伴奏音量がLCD401に表示される。モードスイッチは、レッスン(演奏教習)モード又はノーマル(マニュアル演奏)モードを選択するスイッチであり、選択されたモードがLCD401に表示される。レッスンモードが選択されている場合には、ステップスイッチが有効である。ステップスイッチは、演奏態様を設定するスイッチであり、正しい押鍵を待って曲を進行させる「待つモード:1」、任意の押鍵によって曲を進行させる「ANYキーモード:2」、押鍵の有無にかかわらず曲を進行させる「自走モード:3」のいずれかを選択すると、その演奏態様がLCD401に表示される。セッティングスイッチは、センサ409からの反射光の検出感度を設定するスイッチであり、このスイッチの操作でセッティングオンの場合には、「キャリブレーションOK」の表示がなされ、アップスイッチおよびダウンスイッチによって検出感度を調整することができる。BGMステップは、BGMをオン又はオフに設定するスイッチであり、設定内容がLCD401に表示される。スタート/ストップスイッチは、レッスンモードにおいて曲の読み出し開始および停止を実行する。
【0014】
図7は、実施形態における演奏教習装置のシステム構成を示すブロック図である。この図において、CPU101は、システムバスを介して、ROM102、RAM103、スイッチ検知部104、LCD駆動部105、LED駆動部106、センサ検知部107、音源部108、曲メモリ110、USBインタフェース(I/F)111に接続され、これら各部との間でコマンドおよびデータの授受を行って、この装置を制御する。
ROM102は、CPU101によって実行される演奏教習処理のプログラムやその他の制御プログラム、およびイニシャライズにおける初期データをあらかじめ記憶している。RAM103には、CPU1によって処理されるデータを一時的に記憶するエリアや各種のレジスタおよびフラグのエリアが設けられている。音源部108は、CPU101からの発音指示に応じて楽音信号を生成し、AMP109を介して図2に示したヘッドホンコネクタ404に出力する。曲メモリ110には、演奏教習用の複数種類の曲データが記憶されている。説明を簡便にするために、各曲データは、タイム、ノートオン、タイム、ノートオン、…のシーケンスデータで構成されているものとし、曲データの最後は「END」とする。USBインタフェース111は、図2に示したUSBコネクタ405を介して外部のパソコンやサーバと接続され、アプリケーションプログラムや曲データをパソコンなどからダウンロードすることができる。
【0015】
図8は、鍵盤の押鍵動作とセンサ409との関係を説明する図である。鍵が押鍵されていない状態では、鍵の垂直方向の角度は0、鍵の上面とセンサ409との距離はd0である。鍵がストッパ(図示せず)で停止する位置である最後まで押鍵された状態では、鍵の垂直方向の角度はθm、鍵の上面とセンサ409との距離はdmとなる。センサ409から発光した赤外線の光Peは鍵の上面で反射して反射光Prになるので、鍵が押鍵されていない状態では反射光Prの受光量は最大となり、鍵が最後まで押鍵された状態では反射光Prの受光量は最小となる。
【0016】
図9は、鍵の垂直方向の角度θおよび鍵の上面とセンサ409との距離dに対する反射光Prの光量を示す図である。角度θ=0(距離d=d0)の場合の反射光Prの最大光量はPr1であり、角度θ=θm(距離d=dm)の場合の反射光Prの最小光量はPr2である。Pr1およびPr2の値は、使用する鍵盤楽器に固有の特性であるので、演奏教習装置4を鍵盤楽器に初めて設置した際には、Pr1およびPr2の値を検出して、押鍵の有無を判定するための光量の閾値Pthを設定する。また、後述するように、センサ感度を調整した際にも閾値Pthを設定する。
【0017】
図10は、LEDの発光によって押鍵をガイドする様子を示す図である。図10に示すように、押鍵すべき鍵(この場合は、C♯3およびD3の鍵)に対応するLEDを発光させて押鍵位置をガイドする。図2および図3に示したように、発光するLEDの位置は鍵盤の前面としたが、この位置に限定するものではない。押鍵すべき鍵の位置を明示できる構成であればよい。
【0018】
図11および図12は、第1実施形態の変形例を示す演奏教習装置4の断面図である。図11および図12において、図3に示した構成要素と同じものは同一の符号で示している。
図11の場合には、LED407から発光した光は鍵盤2に対してほぼ垂直に照射される。鍵の上面で乱反射した光の一部は演奏者側に向かうので、押鍵すべき鍵をガイドすることができる。
図12の場合には、開口部406の一辺が傾斜した構造になっていて、かつ、その表面がメッキなどで鏡面加工されている。このため、LED407から発光した光は開口部406の一辺で鍵盤2の前側に反射した後、鍵の上面に照射されるので、押鍵すべき鍵をガイドすることができる。
図13は、図11又は図12の構成によるLEDの発光によって、C♯3およびD3の鍵の押鍵を反射光(図のハッチング)でガイドする様子を示す図である。
【0019】
次に、この電子鍵盤楽器における演奏教習の動作について、CPU101によって実行されるフローチャートに基づいて説明する。
図14は、CPU101のメインルーチンのフローチャートであり、イニシャライズ(ステップSA1)の後、スイッチ処理(ステップSA2)、ガイド処理(ステップSA3)、鍵盤処理(ステップSA4)、表示処理(ステップSA5)、その他の処理(ステップSA6)を繰り返し実行する。
【0020】
図15は、図14におけるステップSA1のイニシャライズ処理のフローチャートである。まず、特定の鍵を指定して、押鍵の有無を判定するための条件を設定する。いま、特定の鍵を鍵盤のほぼ中央にあるA4とする。そして、A4に照射する赤外線Peを発光させて(ステップSB1)、その反射光を検出する(ステップSB2)。そして、検出値をレジスタPr1にストアする(ステップSB3)。次に、LCD401にA4の鍵を最後まで押鍵する指示を表示して(ステップSB4)、押鍵がされたか否かを判別する(ステップSB5)。押鍵がされたときは、反射光を検出して(ステップSB6)、検出値をレジスタPr2にストアする(ステップSB7)。次に、(Pr1−Pr2)/Nの値をレジスタPthにストアする(ステップSB8)。すなわち、押鍵されない状態の最大光量から1/Nの光量に減衰したときを押鍵の閾値とする。Nのデフォルト値を4とすると、押鍵されない状態の最大光量から1/4の光量に減衰したときを押鍵の閾値とする。閾値をPthにストアした後は、赤外線LEDの発光を停止する(ステップSB9)。そして、フラグのリセットなどの他のイニシャライズ処理を行って(ステップSB10)、図14のメインルーチンに戻る。
【0021】
図16は、メインルーチンにおけるステップSA2のスイッチ処理のフローチャートである。このスイッチ処理では、モードスイッチ処理(ステップSC1)、ステップスイッチ処理(ステップSC2)、セッティングスイッチ処理(ステップSC3)、スタート/ストップスイッチ処理(ステップSC4)、その他のスイッチ処理(ステップSC5)を実行する。その他のスイッチ処理としては、例えば、選曲スイッチ処理、音量スイッチ処理、音色スイッチ処理、BGMスイッチ処理などがある。
【0022】
図17は、ステップSB1のモードスイッチ処理のフローチャートである。モードスイッチがオンされたか否かを判別し(ステップSD1)、このスイッチがオンされたときは、フラグMODEが1であるか否かを判別する(ステップSD2)。MODEが1である場合には、MODEを2(レッスンモード)に設定する(ステップSD3)。MODEが2である場合には、MODEを1(ノーマルモード)に設定する(ステップSD4)。MODEを2又は1に設定した後は、図16のステップSC2に移行する。
【0023】
図18は、図16のステップSC2のステップスイッチ処理のフローチャートである。ステップスイッチがオンされたか否かを判別し(ステップSE1)、このスイッチがオンされたときは、MODEが2であるか否かを判別する(ステップSE2)。ステップスイッチがオンでない場合、又は、MODEが1である場合には、このフローチャートを終了するが、MODEが2である場合には、オンされたステップスイッチの値を判別し(ステップSE3)、その値に応じてレジスタSTEPに1、2又は3をセットする(ステップSE4、ステップSE5、又はステップSE6)。そして、図16のステップSC3に移行する。
【0024】
図19は、図16のステップSC3のセッティング処理のフローチャートである。セッティングスイッチがオンされたか否かを判別し(ステップSF1)、このスイッチがオンされたときは、フラグSETFが0であるか否かを判別する(ステップSF2)。SETFが0である場合には、SETFを1にセットし、A4の鍵に照射する赤外線Peを発光させる(ステップSF3)。ステップSF1においてセッティングスイッチがオンされない場合には、SETFが1であるか否かを判別し(ステップSF4)、SETFが0の場合には、このフローチャートを終了する。
【0025】
ステップSF3においてSETFに1をセットして赤外線を発光した後、又は、ステップSF4においてSETFが1である場合には、アップスイッチがオンされたか否かを判別し(ステップSF5)、このスイッチがオンされたときは、Nの値(デフォルトは4とする)をデクリメントする(ステップSF6)。アップスイッチがオンでない場合には、ダウンスイッチがオンされたか否かを判別し(ステップSF7)、このスイッチがオンされたときは、Nの値をインクリメントする(ステップSF8)。Nの値をデクリメント若しくはインクリメントした後、又は、アップスイッチもダウンスイッチもオンでない場合には、A4に照射された赤外線Peの反射光を検出する(ステップSF9)。そして、検出値をレジスタPr1にストアする(ステップSF10)。
【0026】
次に、LCD401にA4の鍵を最後まで押鍵する指示を表示して(ステップSF11)、押鍵がされたか否かを判別する(ステップSF12)。押鍵がされたときは、反射光を検出して(ステップSF13)、検出値をレジスタPr2にストアする(ステップSF14)。具体的には、反射光の光量を逐次検出して、最小の光量の検出値をPr2にストアする。次に、(Pr1−Pr2)/Nの値をレジスタPthにストアする(ステップSF15)。すなわち、押鍵されない状態の最大光量と押鍵された状態の最小光量との差に対して、1/Nの光量に減衰したときを押鍵の閾値とする。そして、ステップSF1に移行する。
ステップSF1においてセッティングスイッチがオンされたときに、ステップSF2でSETFが1である場合には、SETFを0にリセットして(ステップSF16)、A4の鍵に照射していた赤外線LEDの発光を停止する(ステップSF17)。そして、図16のステップSC4に移行する。
【0027】
図20は、図16におけるステップSC4のスタート/ストップスイッチ処理のフローチャートである。MODEが2(レッスンモード)であるか否かを判別し(ステップSG1)、MODEが2である場合には、スタート/ストップスイッチがオンされたか否かを判別する(ステップSG2)。MODEが1(ノーマルモード)である場合、又は、スタート/ストップスイッチがオンでない場合には、このフローチャートを終了する。スタート/ストップがオンされたときは、フラグSTFを反転する(ステップSG3)。そして、反転したSTFが「1(曲演奏)」であるか「0(演奏停止)」であるかを判別する(ステップSG4)。
【0028】
STFが「1」である場合には、レジスタADに曲の開始アドレスをストアして(ステップSG5)、ADをアドレスにして曲メモリ110からデータを読み出す(ステップSG6)。そして、読み出したデータがノートオンであるか又はタイムであるかを判別する(ステップSG7)。データがタイムである場合には、レジスタTIMEにタイムをストアして(ステップSG8)、メインルーチンに戻る。
データがノートオンである場合には、フラグONFを1にセットし(ステップSG9)、レジスタNOTEにイベントのノートすなわち音高をストアする(ステップSG10)。そして、NOTEに対する鍵のLED407を点灯する(ステップSG11)。次に、ADのアドレスをインクリメントして(ステップSG12)、ステップSG6に移行する。
ステップSG3において反転したSTFが、ステップSG4において「0」と判別したときは、ONFを0にリセットし(ステップSG13)、全ての鍵のLED407を消灯する(ステップSG14)。そして、図16のスイッチ処理に戻る。
【0029】
図21は、図14のメインルーチンにおけるステップSA3のガイド処理のフローチャートである。MODEの値が2(レッスンモード)であるか否かを判別し(ステップSH1)、MODEが2である場合には、STFが1(曲演奏)であるか否かを判別する(ステップSH2)。STFが1である場合には、最小単位時間が経過したか否かを判別する(ステップSH3)。ステップSH1においてMODEの値が1(ノーマルモード)である場合、ステップSH2においてSTFが0である場合、ステップSH3において最小単位時間が経過していない場合には、メインルーチンに戻る。
【0030】
ステップSH3において、最小単位時間が経過したときは、ONFが0であるか否かを判別する(ステップSH4)。ONFが0である場合には、TIMEの値をデクリメントする(ステップSH5)。この後、又は、ステップSH4においてONFが1である場合には、TIMEの値が0に達したか否かを判別する(ステップSH6)。TIMEの値が0に達していない場合にはこのフローチャートを終了するが、TIMEの値が0に達したときは、ADのアドレスをインクリメントする(ステップSH7)。そして、ADのアドレスに基づき曲データを読み出し(ステップSH8)、そのデータがタイムであるか、ノートオンのイベントであるか、又は、曲の終了のENDであるかを判別する(ステップSH9)。データがタイムである場合には、レジスタTIMEにタイムデータをストアして(ステップSH10)、メインルーチンに戻る。データがENDである場合には、STFおよびONFを0にリセットし(ステップSH11)、全鍵に対応するLED407を消灯し(ステップSH12)、メインルーチンに戻る。
【0031】
ステップSH9において、データがノートオンのイベントである場合には、フラグONFを1にセットし(ステップSH13)、イベントのノートをレジスタNOTEにストアし(ステップSH14)、NOTEの鍵に対応するLED407を点灯する(ステップSH15)。次に、レジスタSTEPの値が1(待つモード)であるか否かを判別し(ステップSH16)、STEPの値が1である場合には、フラグOKFが1であるか否かを判別する(ステップSH17)。OKFが1である場合にはこれを0にリセットする(ステップSH18)。ステップSH16においてSTEPの値が1でない場合、又は、ステップSH18においてOKFを0にリセットした後は、ステップSH7に移行してADのアドレスをインクリメントする。ステップSH17において、OKFが0の場合はメインルーチンに戻る。
【0032】
図22は、図14のメインルーチンにおけるステップSA4の鍵盤処理のフローチャートである。まず、MODEの値が2(レッスンモード)で、且つ、STFが1(曲演奏)であるか否かを判別する(ステップSJ1)。MODEの値が2、STFが1である場合には、センサ409をスキャンして鍵変化を検出する(ステップSJ2)。鍵変化がない場合、又は、ステップSJ1において、MODEの値が1(ノーマルモード)である場合、若しくは、STFが0(演奏停止)である場合には、メインルーチンに戻る。
図9に示した反射光の光量PrがPr1から減衰してPth以下になって、オンの鍵変化すなわち押鍵を検出したときは、レジスタKEYに鍵番号をストアして(ステップSJ4)、音源部108に対してKEYの音高に基づく発音指示処理を行う(ステップSJ5)。この場合において、光量Prの減衰の変化率に応じたベロシティで発音を指示する。
【0033】
次に、ONFが1であるか否かを判別し(ステップSJ6)、ONFが1である場合には、STEPの値が1(待つモード)であるか否かを判別する(ステップSJ7)。STEPの値が1である場合には、KEYの鍵番号と押鍵すべき鍵をガイドしたNOTEの音高とが一致するか否かを判別する(ステップSJ8)。すなわち、押鍵をガイドした鍵が正しく演奏されたか否かを判別する。KEYの鍵番号とNOTEの音高とが一致した場合には、フラグOKFを1にセットする(ステップSJ9)。OKFを1にセットした後、又は、ステップSJ7においてSTEPの値が1でない場合には、KEYに対応するLEDを消灯し(ステップSJ10)、ONFを0にリセットし(ステップSJ11)、メインルーチンに戻る。
ステップSJ6においてONFが0である場合、又は、ステップSJ8においてKEYの鍵番号とNOTEの音高とが一致しない場合には、メインルーチンに戻る。
ステップSJ3において、反射光の光量Prが増加してPthを超えて、オフの鍵変化すなわち離鍵を検出したときは、レジスタKEYに鍵番号をストアして(ステップSJ12)、音源部108に対してKEYの音高に基づく消音指示処理を行う(ステップSJ13)。そして、メインルーチンに戻る。
【0034】
以上のように、上記第1実施形態の演奏教習装置は、CPU101は、ピアノ1などの鍵盤楽器の鍵盤2の各鍵に対応するLED407によって、演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドし、鍵盤2の各鍵にセンサ409から光を照射して、その反射光によって各鍵の演奏状態を検出する構成になっている。
したがって、演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする機能を安価に提供できる。
【0035】
また、上記第1実施形態によれば、CPU101は、レジスタSTEPにあらかじめ設定された待つモード、ANYキーモード、自走モードの演奏態様、および、検出した演奏状態に応じて、押鍵をガイドする。
したがって、演奏教習機能を具備している電子鍵盤楽器と同様に、様々な演奏態様でレッスンを行うことができる。
【0036】
また、上記第1実施形態によれば、CPU101は、非押鍵状態において鍵に照射した赤外線の反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を初期設定する。
したがって、様々なタイプの鍵盤楽器に対応することができる。
【0037】
また、上記第1実施形態によれば、センサ409およびセンサ検知部107によって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生する音源部108をさらに備えている。
したがって、ピアノ1の音をミュートした状態で、ヘッドホンコネクタ404にヘッドホンを接続して、鍵盤演奏に応じて音源部108によって生成した楽音信号をヘッドホンに出力することにより、深夜又は集合住宅における演奏の際に、周囲に迷惑をかけることがない。
【0038】
次に、本発明の演奏教習装置の第2実施形態について説明する。第2実施形態においては、センサおよびセンサ検知部の構成が第1実施形態と異なっている。他の構成要素については、第1実施形態と同じであるのでその説明は省略する。
図23は、第2実施形態の演奏教習装置のセンサおよびセンサ検知部(以下、演奏検知部という)の構成を示す回路図である。演奏検知部が各鍵に対応して設けられている構成は第1実施形態と同じであるが、第2実施形態のセンサから各鍵に照射される赤外線は、特定の周波数の搬送波を変調する。この場合において、隣接するn個の白鍵および黒鍵では、搬送波の周波数が異なっている。
【0039】
図23において、演奏検知部20、30、40は、隣接するn個の鍵に対応して設けられている。演奏検知部20において、搬送波生成回路21は、周波数f1のパルス信号を生成する。駆動回路22は、周波数f1のパルス信号を増幅して発光素子23を駆動して、周波数f1のパルス波形の赤外線Peを鍵に照射させる。受光素子24は、周波数f1のパルス波形の反射光Prを受光して、変換回路25に入力する。変換回路25は、搬送波f1生成回路21からの周波数f1のパルス信号に同期して反射光Prを検波して直流電圧の信号に変換して比較回路26に入力する。比較回路26は、閾値Pthに対応する電圧Vthと入力された直流電圧とを比較して検出信号をCPU101に入力する。変換回路25からの直流電圧がVth以下である場合に押鍵と判定する。
演奏検知部30、40についても、搬送波生成回路31および搬送波生成回路41によって生成されるパルス信号の周波数がf2、fnである点を除けば、演奏検知部20と同じである。nの数は、演奏された鍵と他の鍵とを識別するために、発光素子23および受光素子24の光学特性、演奏検知部20と鍵盤2までの距離、製品コストなどによって決定される。nの数が多いほど識別性が高くなるが、開発費用を含む製品コストは高くなる。通常は、3個ないし5個で十分であると考えられる。
なお、第2実施形態においては、搬送波生成回路で生成されるパルス信号の周波数に基づいて演奏された鍵と他の鍵とを識別する構成にしたが、異なる波長の赤外線を発光する発光素子、および、各波長の分光特性を有する受光素子とを組み合わせたセンサによって、鍵からの反射光の波長に基づいて演奏された鍵と他の鍵とを識別する構成にしてもよい。
【0040】
以上のように、この第2実施形態によれば、演奏検知部20、30、40は、連続する所定数の鍵にそれぞれ異なる周波数を有する光を照射して、それぞれの反射光によって各鍵の演奏状態を検出する。
したがって、演奏された鍵と他の鍵とを識別して、各鍵の演奏状態を正確に検出することができる。
【0041】
次に、本発明の演奏教習装置の第3実施形態について説明する。図24は、第3実施形態の演奏教習装置4の外観図である。また、図25は、演奏教習装置4を鍵盤楽器の上に装着した場合の一部の外観図である。押鍵すべき鍵をガイドするために、演奏教習装置4の前側の垂直の側面416、すなわち鍵盤楽器に装着した状態で鍵盤側の垂直の側面からLEDの光を発光する。LEDの光を発光する方向は、図2および図3に示した第1実施形態と同じであるが、第3実施形態においては、図24に示すように、演奏教習装置4の側面416に鍵盤のイラストが印刷されている。側面416は、アクリルなどの透明な樹脂板で構成されているので、図3に示した第1実施形態の場合のように、演奏教習装置4の内部に設けられたLEDの発光によって、図25に示すように、押鍵すべき鍵に対応する側面416の鍵盤のイラストの部分にLEDの光が投影される。
したがって、演奏教習機能を具備していない鍵盤楽器に装着して、押鍵位置をガイドする機能を実現できる。
【0042】
また、図24に示すように、上記第3実施形態においては、演奏教習装置4の上面にホイール417が設けられている。このホイール417を操作することによって、音源部から発音する楽音のピッチやモジュレーションを制御することができる。
したがって、電子楽器を演奏するような感覚が得られる。
【0043】
なお、上記各実施形態においては、ROM102にあらかじめ記憶された演奏教習のプログラムをCPU101が実行する装置の発明について説明したが、USBインタフェース111を介して外部のパソコンやサーバなどの情報機器と接続し、情報機器からダウンロードした演奏教習のプログラムを曲メモリ110の一部のエリア、又は、新たに設けたフラッシュROMなどの不揮発性メモリにインストールして、そのプログラムをCPU101が実行することも可能である。この場合には、プログラムの発明やそのプログラムを記録した記録媒体の発明を実現できる。
【0044】
すなわち、本発明による演奏教習処理のプログラムは、鍵盤楽器に装着して鍵盤の演奏をガイドする演奏教習装置にインストールされるプログラムであって、演奏教習の曲データのノートオンイベントに応じて前記鍵盤の各鍵に対応して設けられた発光手段によって押鍵すべき鍵に光を照射させて押鍵をガイドするステップAと、前記鍵盤の各鍵に照射された光の反射光によって各鍵の演奏状態を検出するステップBと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0045】
前記ステップAは、あらかじめ設定された演奏態様および前記ステップBによって検出された演奏状態に応じて押鍵をガイドすることを特徴とする。
前記ステップBは、非押鍵状態における反射光の光量を最大値として検出し、ストロークが最大の押鍵状態における反射光の光量を最小値として検出し、当該最大値および最小値に基づいて押鍵の有無を判定するための閾値を設定することを特徴とする。
前記ステップBによって検出された演奏状態に応じて楽音信号を発生するステップCをさらに有する。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】本発明による演奏教習装置をピアノに配置した第1実施形態の構成を示す図。
【図2】第1実施形態の演奏教習装置の平面図、側面図、および正面図を表す図。
【図3】図2のX−X線に沿った演奏教習装置の内部の断面図。
【図4】第1実施形態の演奏教習装置の下面から見た平面図。
【図5】第1実施形態の演奏教習装置のLCDに表示された画面の例を示す図。
【図6】第1実施形態の演奏教習装置のスイッチの構成を示す図。
【図7】第1実施形態の演奏教習装置のシステム構成を示すブロック図。
【図8】第1実施形態の演奏教習装置において鍵盤の押鍵動作とセンサの関係を説明する図。
【図9】第1実施形態の演奏教習装置において鍵の角度に対する反射光の光量を示す図。
【図10】第1実施形態の演奏教習装置において押鍵をガイドする様子を示す図。
【図11】第1実施形態の変形例を示す演奏教習装置の断面図。
【図12】第1実施形態の他の変形例を示す演奏教習装置の断面図。
【図13】LEDの発光によって鍵の押鍵を反射光でガイドする様子を示す図。
【図14】CPUのメインルーチンのフローチャート。
【図15】図14のメインルーチンにおけるイニシャライズ処理のフローチャート。
【図16】図14のメインルーチンにおけるスイッチ処理のフローチャート。
【図17】図16のスイッチ処理におけるモードスイッチ処理のフローチャート。
【図18】図16のスイッチ処理におけるステップスイッチ処理のフローチャート。
【図19】図16のスイッチ処理におけるセッティングスイッチ処理のフローチャート。
【図20】図16のスイッチ処理におけるスタート/ストップスイッチ処理のフローチャート。
【図21】図14のメインルーチンにおけるガイド処理のフローチャート。
【図22】図14のメインルーチンにおける鍵盤処理のフローチャート。
【図23】本発明の第2実施形態における演奏教習装置の演奏検知部の回路図。
【図24】本発明の第3実施形態における演奏教習装置の外観図。
【図25】本発明の第3実施形態における演奏教習装置を鍵盤楽器に装着した一部の外観図。
【符号の説明】
【0047】
1 アコースティクピアノ
2 鍵盤
4 演奏教習装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 スイッチ検知部
105 LCD駆動部
106 LED駆動部
107 センサ検知部
108 音源部
109 AMP
110 曲メモリ
111 USBインタフェース
401 LCD
402 スイッチ
407 LED
409 センサ
416 鍵盤を印刷した演奏教習装置の側面
417 ホイール




 

 


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