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発明の名称 電子チューナー装置
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2007−94220(P2007−94220A)
公開日 平成19年4月12日(2007.4.12)
出願番号 特願2005−285817(P2005−285817)
出願日 平成17年9月30日(2005.9.30)
代理人 【識別番号】100079212
【弁理士】
【氏名又は名称】松下 義治
発明者 服部 修
要約 課題
基準となる楽器の音を用いて演奏に用いられる各楽器の調律を簡便に行う電子チューナ装置を提供する

解決手段
マイクロフォン910は、調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から音を収得する。収得した音は録音され、記憶装置180に数値データとして保持される。保持された数値データは、調律の度合いを聴覚を用いて表すためにスピーカ970から音として発せられる。
特許請求の範囲
【請求項1】
調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得し、収得した音を録音して数値データとして保持し、調律の度合いを聴覚を用いて表す電子チューナー装置。
【請求項2】
調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得し、録音保持した音を用いて楽器を調律し、調律の度合いを聴覚を用いて表す電子チューナー装置。
【請求項3】
調律の度合いを表す為に音色の異なる2つの音用い、調律があった状態 に於いて何れの音も発しなくなることで調律完了を知らせる電子チューナー装置。
【請求項4】
調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得した音を用いて楽器を調律する電子チューナー装置に於いて、調律の度合いを触覚を用いて表す電子チューナー装置。
【請求項5】
調律の度合いを表す為に振動周波数を変えて、調律があった状態に於いて振動が無くなること又は震動が最大となることで調律完了を知らせる電子チューナー装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子楽器や通常の楽器でも容易に音階の調整を行えるものの音階を調整する装置に関する技術分野に属する。
【背景技術】
【0002】
楽器の音階を調整する電子チューナー装置は、一般的に音階調整を行う目的の基準音源を持ち、楽器の奏者が必要とする基準音を選択し、その音を電子チューナー装置のスピーカーから流す事で、その音を聞きながら楽器の奏者自信が楽器の調律を行うか、楽器の奏者が楽器を単音毎に奏で、電子チューナー装置が楽器から発せられる音と電子チューナー装置自信が持っている基準音階と比較して音階が高いか低いかを判別する方法の何れかで行われるのが一般的である。ここでは、前者の調律方式を音感調律とし、後者を自動調律と呼ぶことにする。自動調律に於いて、音階の高低を表示する方法として、発光ダイオードを用いる場合、アナログメータを用いる場合及び両者を併用する場合がある。何れの場合も、視覚を用いてその状態を確認することが必用であり、奏者が調律をする場合は電子チューナー装置を見える場所に設置しておく必要があった。一例として、電子ギターチューナー装置の場合は、弦の数に合わせた基準音数と各弦が解放状態の時に発する音階を持った基準音を持っている。
【0003】
楽器は、温度や湿度の変化で音階が微妙に変化する。電子楽器に至っては、電源の電圧変化や使用している半導体や真空管の劣化に伴う音階の変化等、従来の楽器に加えて音階の変動要素が多い。従って、電子楽器や従来の楽器に於いても調律は必要であり、調律の方法や頻度は楽器の種類によって異なる。一例として、管楽器は奏者が息を吹き入れて音を出す楽器であるが、演奏が行われて奏者が息を吹き込み始めると楽器の素材が温度上昇し、楽器自体の長さが長くなる為に音が低い方にシフトする。この現象は、木管楽器より金管楽器の方が顕著である。従って、管楽器の調律は、管の長さを調節することで行われる。管楽器に於いては、比較的簡単にしかも容易に調律をすることが可能である。しかし、楽器の中には調律は大がかりな作業となり、簡単に調律することが難しいものもある。例えば、ピアノがその例にあたる。ピアノの調律は、定期的に専門的な技術を持った調律師が行うのが一般的であり、温度や湿度等の環境条件が変化しても、その度に調律することが困難であった。
【0004】
楽器は独奏する場合でも伴奏を受け持つ楽器等があり、他の楽器との共演する場合が大多数を占めると考えられる。また、楽器の調律がずれていると不協和音となり、聞き難い音となるため、楽器間の音合わせが必要となる。電子チューナー装置による調律では、内蔵されている基準音による調律となる為、調律が難しい楽器については調律されないまま演奏会に望む結果になる。
【0005】
アマチュアバンドは近年中高年の間でブームになっており、ギター、ベース、センセサーザー搭載型キーボード、ドラムと言った楽器を中心とする少人数のバンド構成が主流である。ギターやベースは調律が必要な部分が少ないことから調律が簡単であるし、全体に楽器数が少ないので音合わせは簡単である。
【0006】
特許文献1の調律装置は、マイクロフォンを介して楽器音信号を入力する。入力された楽器音情報は、その音高情報が検知されて、検知された音高情報がメモリセレクタで選択されたメモリに記憶される。被調律楽器からマイクロフォンを介して音高情報が検出し、メモリに記憶された音高情報が読み出されて、両者の音高情報を比較し、比較された結果が表示される(特許文献1参照)。
【特許文献1】特開平5−18811号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
楽器の調律は本来であれば基準音を用いて行うことが最良であるが、音楽バンドを構成する楽器の中に調律が困難な楽器がある場合はその楽器の音階に他の楽器を合わせることで音合わせをするのが一般的である。
【0008】
しかし、この様な基準となる楽器を用いて音合わせをする場合は当該楽器の基準音を持つ何度も奏でて各楽器の奏者が基準となる楽器に音色に各楽器を合わせ込む必要がある。
しかも当該方法で音合わせをする場合は、電子チューナー装置が持つ自動調律の方法を用いることができないのは明白である。
【0009】
また、既に説明したが楽器は温度や湿度等の条件変化で音色が変わる為、演奏中の当該条件変化で簡単に調律がずれてします。従って、厳密に音合わせが要求される場合は、簡便な方法で音合わせをする方法が必要となる。
【0010】
本発明が解決使用とする課題は、基準となる楽器の音を用いて演奏に用いられる各楽器の調律を行うか、及びその調律を簡便に行う方法を発明することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の電子チューナー装置は、調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得し、収得した音を録音して数値データとして保持し、調律の度合いを聴覚を用いて表す。
【0012】
本発明の電子チューナー装置は、調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得し、録音保持した音を用いて楽器を調律し、調律の度合いを聴覚を用いて表す。
【0013】
本発明の電子チューナー装置は、調律の度合いを表す為に音色の異なる2つの音用い、調律があった状態に於いて何れの音も発しなくなることで調律完了を知らせる。
【0014】
本発明の電子チューナー装置は、調律に用いる音を音合わせの基準としたい楽器から収得した音を用いて楽器を調律する電子チューナー装置に於いて、調律の度合いを触覚を用いて表す。
【0015】
本発明の電子チューナー装置は、調律の度合いを表す為に振動周波数を変えて、調律があった状態に於いて振動が無くなること又は震動が最大となることで調律完了を知らせる。
【0016】
基準となる楽器の音階を用いて他の楽器を調律する場合は電子チューナー装置が元来持っている基準音を基準となる楽器の音に置き換えれば良いことになる。言い換えれば、チューナー装置が基準となる楽器の音を録音する機能を持ち、録音した音を電子チューナー装置の基準音として用いる方法で基準音の問題は解決できる。
【0017】
調律方式は音感調律については従来と同じ方法を用いるが、自動調律では視覚意外の感覚、聴覚又は触覚を用いて音のズレを通知する方法が本発明の課題を解決する手段となる。
当該電子チューナー装置は基準となる音程の音声信号を発し、楽器から発せられる音を検知して、目的の基準音階と合致しているかを判定する機能を持つ。
【発明の効果】
【0018】
本発明を実施した製品を用いることで簡便な調律が困難か、又は時間の掛かる楽器を他の楽器から離調させたまま演奏することがなくなり、より質の高い音楽を演奏できる様になった。また、演奏場所の環境変化に対応した素早い音合わせができる様になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
本発明の電子チューナー装置は、その実施をギターを調律する為の装置として行った。従って、7音源を録音できる機構を持ち、そのディフォルト値は標準的に使われている
6音源、1E、2B、3G、4D、5A、6Eとした。自動調律に関する表示方法として聴覚に関する方法として2つ音、楽器が発する音が調律音より低い周波数の場合は低い可聴音で楽器が発する音が調律音より高い周波数の場合は高い課聴音、を識別に用い、楽器の音が調律音と同じ周波数の場合は無音になるようにした。また、触覚の場合はおいては2つの振動、楽器が発する音が調律音より低い周波数の場合は断続振動で楽器が発する音が調律音より高い周波数の場合は連続振動、楽器の音が調律音と同じ周波数の場合は無振動になるようにした。
【0020】
実施例1に於いては、本発明の電子チューナー装置が基準音を録音及び再生する機構について説明をし、実施例2に於いては、聴覚によって調律状態を把握する方法を、実施例3に於いては触覚によって調律状態を把握する方法についてそれぞれ説明する。
【実施例1】
【0021】
本実施例の電子チューナー装置は、楽器から発せられた音を取り込み、その音データを周波数データに変換し、記憶装置に格納する場合と記憶された周波数データを音データに変換し、スピーカから流すという2つの機能を持つ。一般的に、電子チューナー装置は、基準音とマイクから取り込んだ音をミキシングさせ、2者の差分であるうなり成分を取り出して、うなり成分から調律度合いを判断又は表示するヘテロダイン方式が用いられている場合が多い。本発明に於いては、基準となる楽器の音データを周波数データとして数値化して記憶装置に格納しておくことが便利であるため、音録音の場合は周波数/電圧変換及びA/D変換を用い、音再生の場合はD/A変換及び電圧/周波数変換技術を用いた。
【0022】
先ずは音録音を行う方法について説明する。図1は基準となる楽器の音を周波数データとして記憶装置に格納する装置のブロック図である。また、図5は、基準楽器から音録音する場合のフローチャートである。
【0023】
マイクロホン110は基準となる楽器の音を収得し(工程101)、電気信号に変換する(工程102)。次に、音声電力増幅器120は、マイクロホン110が収得した音声信号の電力を増幅する(工程103)。続いて、音声信号は周波数/電圧変換器130によって、周波数に比例した電圧によって与えられる(工程104)。電圧に変化された音声信号は、A/D変換器140により電圧が数値化される(工程106)。ここで、楽器、特に弦楽器は指やピックによって音が発せられた瞬間では、周波数が安定しない為、この期間で周波数データの取込を行ってしまうと、正しい周波数データを取ることができない場合が出てくる。従って、取込遅延回路150を設けて、A/D変換器140が発せられる音の周波数が安定してから、周波数データの取込を行う必要がある(工程105)。この時の遅延時間は、一般的に言って1〜3秒で充分である。なお、本実施例では、遅延時間を2秒に設定した。切り替えスイッチ170は、記憶装置180のどの部分に周波数データを格納するかを決定する(工程107)。数値化された音声信号の周波数データは、マルチプレクサー160で切り替えスイッチ170で指定された記憶装置180の位置180a、180b、180c、180d、180え、180fに送られて(工程108)、その場所に格納される(工程109)。
【0024】
同様に、図2のブロック図について説明する。図2で用いられている方法は、周波数/電圧変換器130とA/D変換器140の代わりに、周波数カウンター210を用いる方法である。音の周波数は、例えばA音で440Hzであるが、同じオクターブのD音では393.3Hzと小数点以下を含めると4桁の数字になる。図1のブロック図では、周波数/電圧変換器130とA/D変換器140の性能、特にA/D変換器140の分解能が再生音の分解能を決める為、高い分解能を得ようとすると高性能で高価なA/D変換器140を搭載しなければならない。その為、製造コストが上昇することが考えられるが、その点、周波数カウンター210はその構造も簡単であり、製造コスト上昇を押さえる利点がある。
【0025】
次に、記憶装置180に格納されている周波数データ180a、180b、180c、180d、180e、180fを再生する方法について説明する。基本的な考え方は、図1の逆の工程をたどる方法を取る。図3と図4は、周波数データを再生する回路をブロック図で示している。図3に於いては、基準音ROMに焼かれた本来の音階の周波数データをリセットスイッチ350を押すことで、記憶装置に書き入れることができる構造を持つ。図4の装置は、基準音ROMに焼かれている周波数データか記憶装置内に格納されている基準楽器の周波数データを基準楽器の周波数データを消去せずに、何れか一方を選択できる利点がある。なお、図4の装置は、図3の装置と比較すると構造も大がかりであり、操作も複雑になり部品点数も多くなる。そのため、図4の装置は、製造コストが上昇し、コスト面においては不利である。
【0026】
では、図3の装置の機能を図6のフローチャートをあわせながら説明する。切り替えスイッチ170を用いて再生したい音を選択する(工程121)。マルチプレクサー160は、記憶装置180の周波数データ180a、180b、180c、180d、180e、180fを選択する(工程122)。周波数データ180a、180b、180c、180d、180e、180fはD/A変換器330によって電圧に変換される(工程123)。電圧に変換された周波数データ180a、180b、180c、180d、180e、180fは電圧/周波数変換器320で周波数データと同じ周波数を持つ正弦波信号に変換される(工程124)。正弦波信号は音声電力増幅器120でスピーカ310を鳴らすに必要な電力を得て、(工程125)、スピーカ310によって音として放出される(工程126)。周波数データは、基準音ROM340にある6つの基準音340a〜340fから作成される。また、リセットスイッチ330により、記憶装置180内の周波数データ180a〜180fをリセットすることができる。
【0027】
図4に於いては、音階選択スイッチ410によって、基準音ROM340に内蔵された基準音340a〜340fを利用するマルチプレクサー440と、記憶装置180に記憶された周波数データ180a〜180fを利用するマルチプレクサー450とを選択する。選択スイッチ420は、2つのマルチプレクサー440、450のうちどちらを使用するかを、基準音選択回路430に指示する。基準音選択回路430は、選択された2つのマルチプレクサー440、450からのデータをD/A変換器330に出力する。その他は、図3で説明した内容と同じである。
【0028】
本実施例の電子チューナー装置は、ディジタルデータから音をセンセサイズする為に、ただ単に音声を録音するのと異なりクリアーな音質の基準音を再生する事ができる。
【実施例2】
【0029】
一般的な電子チューナー装置では、針の位置やLEDの発光状態で知らせるが、本実施例では実施例1の電子チューナー装置が音を発し、その音の周波数及び強弱で調律の状態を表す構造を持つ。音で調律状態を知らせる方法としては、2つの方法が考えられる。一つは調律をする楽器の音と基準となる音との高低により音色の異なる2つの音の何れかが鳴る、即ち調律が基準音と比べて高いほうにずれている場合は高い音が、同様に低い方にずれている場合は低い音色の音がなる。従って、音の強度が小さくなり、調律する楽器の音と基準とする音の周波数が完全に合った場合は、本発明の電子チューナー装置から音が発せられなくなる方法である。
【0030】
もう一つは、調律をする楽器の音と基準となる音との高低により、音色の異なる2つの音の何れかが鳴る、即ち、調律が基準音と比べて高いほうにずれている場合は高い音が、同様に低い方にずれている場合は低い音色の音がなる。従って、音の強度が大きくなり、調律する楽器の音と基準とする音の周波数が完全に合った場合は、本発明の電子チューナー装置から音が最大となる方法がある。ここでは、前者を近接消音法といい、後者を近接発音法と呼ぶことにする。
【0031】
図7と図8は、近接消音法に於ける電子チューナー装置から発せられる音の強度を示したものである。これらの図は、図9に於けるマイク入力数端数、つまり調律を行おうとする楽器が発する音をマイクロホンで捉えた音の周波数、と調律状態を知らせる音のとの関係を示した図である。基準音周波数、つまり記憶装置1050に格納されている基準となる楽器の調律用音データ1050a〜1050fとマイクロホン入力周波数の関係に於いて基準音周波数が高い場合は発信音1、本発明では600Hzの音がスピーカ970から流れる。反対に、基準音周波数が低い場合は、発信音2、本実施例では800Hzの音がスピーカ970から流れる。図7と図8の違いは、図7の場合に於いて、調律状態を知らせる音は、前記2つの周波数が離調している場合は発信音1又は発信音2が鳴り続け、前記2つの周波数が同調に近づくにつれて発信音の強度が弱まり、前記2つの周波数が同調した時に発信音が消える。反面、図8の場合は、前記2つの周波数が離調している場合は発信音が無いか、又は非常に小さく、同調に近づくにつれて発信音が高まり、同調の時点で発信音が最大になる。発信音を響かせることは電力の消耗を意味する為、電源供給に余裕のある電池駆動の電子チューナー装置では図7に示す調律方法が有利である。前記2つの周波数が同調した時に発信音が消えることで、調律中の演奏者の耳でも同調を確認できる利点がある。反面、電池駆動の電子チューナー装置に於いては図8の方法は電池の消耗を押さえられる点で有利である。
【0032】
次に、図9の装置に付いて説明する。調律をしようとしている楽器の音は、マイクロホン910で取り込まれ(工程201)、電気信号に変換される(工程202)。そして、音声電力増幅装置920で増幅される。取込遅延回路930で楽器が発する音の内、最初の部分で周波数が不安定な部分を除いて(工程203)、周波数カウンター940がその周波数をカウントする(工程204)。切り替えスイッチ1040で選択された基準楽器の周波数データとカウントされた周波数データを比較器980で比較し(工程205)、差分を検出する(工程206)。スピーカ970から流れる発信音の周波数は、前記差分で発信周波数選択機に於いて決定される(工程207)。つまり、基準楽器の周波数データが周波数カウンター値を越えている場合に差分は負になり、発信器1、1010の値が選択され、発信周波数は600Hzとなる。
【0033】
その逆の場合に、発信周波数は発信器2、1020の値が選択され、発信周波数の値は800Hzになる。一方、差分は差分/増幅率変換器950にも送られ、増幅率が計算される(工程208)。差分/増幅率変換器950の利得計算方法として、差分の絶対値を取り、その値にある定数、例えば0.0333を掛けて得られた値が1を越えた場合は1とした。この場合に於いて、基準楽器の周波数データから約±30Hz以上ずれると利得が1となる。ここで得られた利得の値をそのまま可変利得増幅器の利得値として用いれば、図7の発信音強度を得られる。同様に、前記の利得の値を反転(1−利得の値)とし、可変利得増幅器960の利得値とすれば、図8の発信音強度が得られる。可変利得増幅器960で発信音が増幅され(工程209)、増幅された発信音がスピーカ970から流れる(工程210)。
【実施例3】
【0034】
本実施例では、調律に於ける同調状態を振動によって伝える方法について説明する。同調状態を示す方法は二通りある。図11及び図12は、図13に於けるマイク入力数端数、つまり調律を行おうとする楽器が発する音をマイクロホンで捉えた音の周波数、と調律状態を知らせるロータの回転数を示した図である。図11に於いて、前記2つの周波数が離調している場合にはロータ回転子1420の回転数は最大であり、前記2つの周波数が同調に近づくに従って、ロータ回転子1420の回転数が下がって行き、同調時点ではロータ回転子1420の回転が止まる。図12に於いて、前記2つの周波数が離調している場合はロータ回転子1420が回転せず、前記2つの周波数が同調に近づくに従って、ロータ回転子が回転を始め、回転数を上げていく。前記2つの周波数が同調時点に於いてロータ回転子1420の回転数が最大に達する。
【0035】
では、図13の装置に付いて説明する。調律をしようとしている楽器の音は、マイクロホン1310で取り込まれ(工程301)、電気信号に変換され、音声電力増幅装置1320で増幅される(工程302)。取込遅延回路1330で楽器が発する音の内、最初の部分で周波数が不安定な部分を除いて(工程303)、周波数数カウンター1340がその周波数をカウントする(工程304)。切り替えスイッチ1360で選択された基準楽器の周波数データとカウントされた周波数データを比較器1350で比較し、(工程305)差分を検出する(工程306)。差分は差分/振動数変換器1390に入力され、ロータ回転子1420の回転数が計算される(工程307)。振動数計算は、差分の絶対値を取って得た値がロータ回転子1420の最大振動数を越えた場合は振動数をロータ回転子1420の最大振動数に置き換える方法をとる。ここで得た振動数を数値比例発信器1410に入力すると、図12に示すロータ回転子1420の回転数分布となる。しかし、ここで得た振動数からロータ回転子1420の最大振動数から引いた値を振動数として数値比例発信器1410に入力すれば、図11に示すロータ回転子1420の回転数分布となる。数値比例発信器1410はロータ回転子1420が回転すべき発信数で発信をし(工程308)、ロータ回転子1420が回転して震動を与える(工程309)。
【産業上の利用可能性】
【0036】
本発明の電子チューナー装置は、調律が難しいか又は調律に時間が掛かる楽器の音階を周波数データとして録音、再生することで当該音階を基準音として他の楽器の調律を行うことができ、バンド全体の楽器の音階的調和を図ることが可能となる。
【0037】
また、視覚を用いて調律状態を確認していた従来の電子チューナー装置と異なり、聴覚又は触覚を用いて調律状態を把握できることで、調律する楽器から目を離さず調律することが可能となった。特にロータ回転子を用いた振動方式では、コンサート中の素早い調律を必要とする時に余分な音を出さずに調律できる利点を持つ。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】基準楽器の音を周波数データに変換して格納する方法1のブロック図
【図2】基準楽器の音を周波数データに変換して格納する方法2のブロック図
【図3】録音した楽器の基準音を再生する場合のブロック図
【図4】基準音選択回路を持つ基準音再生回路のブロック図
【図5】基準楽器から音録音のフローチャート
【図6】基準楽器から音再生のフローチャート
【図7】調律ができると音が消える場合の音響強度
【図8】調律ができると音が大きくなる場合の音響強度
【図9】調律状態を音で知らせる機構のハードウエア構成
【図10】調律状態を音で知らせる機構のフローチャート
【図11】調律ができると振動が消える場合の振動強度分布
【図12】調律ができると震動が大きくなる場合の震動強度分布
【図13】調律状態を震動で知らせる機構のハードウエア構成
【図14】調律状態を震動で知らせる機構の動作フローチャート
【符号の説明】
【0039】
110、910、1310 マイクロホン
120、920、1320 音声電力増幅器
130 周波数/電圧変換器
140 A/D変換器
150、930、1330 取込遅延回路
160、440、450、1030、1370 マルチプレクサー
170、1040、1360 切り替えスイッチ
180、1050、1380 記憶装置
310、970 スピーカ
320 電圧/周波数変換器
330 D/A変換器
340 基準音ROM
350 リセットスイッチ
410 音階選択スイッチ
420 選択スイッチ
430 基準音選択回路
940、1340 周波数カウンター
950、1390 差分/増幅率変換器
960 可変利得増幅器
980、1350 比較器
990 発信周波数選択器
1010、1020 発信器
1410 数値比例発信器
1420 ロータ回転子




 

 


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