(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音発生装置と音解析装置と音光変換器と制御装置と光源装置を備え、音声信号の音波周波数と音波強度に対する光出力の光周波数と光強度または照射位置の１対１対応関係を予め定めておき、音発生装置で発生する音声信号を取得して、音解析装置で解析して該取得した音声信号の強度が極大値を持つときの周波数と強度を求め、音光変換器で該極大値における周波数と強度に対応する光周波数と強度または照射位置を決定して、制御装置の制御に従い該決定された特性を有する１個もしくは複数の光を光源装置から発生することを特徴とする光出力装置。
【請求項２】
前記発生する光はコンピュータディスプレイ上に現れる光であることを特徴とする請求項１記載の光出力装置。
【請求項３】
前記発生する光が色を変調したレーザであることを特徴とする請求項１記載の光出力装置。
【請求項４】
前記レーザが自由電子レーザであることを特徴とする請求項３記載の光出力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音楽など音声に対応して光の色や動きを起こさせて表示し、音楽などと同期した光の変化を見て、聴覚と視覚を同時に楽しませる装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、コンサート会場や大型遊園地などで、レーザなどの光を音楽に合わせて動かして興を催させ会場の雰囲気を高揚させる試みがなされている。
しかし、このような目的に用いられている方法は、図６に例示するように、予め動作を計画して作製したプログラムを記憶装置に格納しておいて、制御装置によりプログラム通りに光源とミラーを制御し、スクリーンなどに投影した光を点滅させたり動かしたりするものである。
【０００３】
光の動きは演奏する楽曲に合わせてプログラムしてあり、演奏装置あるいは演奏者の演奏に同期させて再現するようにしている。
したがって、演奏する曲目を変えるときにはそれに合わせたプログラムに取り替えて光の動きを制御しなければならない。このため、新しい曲を用いるときにはそれに合わせて改めてプログラムする必要があり、即座に対応することはできなかった。
【０００４】
また、特にレーザ光線を投影して用いるものでは、多数のレーザ光線を用いて緩急に動かしたり、色が異なるいくつかのレーザを用いて華やかさを演出していた。しかし、レーザ光の色を変えずに、レーザ光の動きを主体とする演出によらなければならなかった。
また、即興の音楽に合わせて投影光を制御するような芸当は不可能で、音楽と同期させた光の芸術を見せるには演奏する曲目毎に対応するプログラムを予め用意しなければならなかった。
【０００５】
レーザディスクなどでは映像を伴う音楽の鑑賞が可能であるが、この場合も予め計画され記録されたプログラムがあるから視覚を楽しませる映像が得られるのであって、曲が変わればそれに対応した映像を作製して同期して映写するようにする必要がある。
また、映像を伴わないＣＤやＭＤに録音した音楽を鑑賞する場合には、視覚上の満足を与えることができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、実際に取得した音声信号の特性を直接的に光の諸特性に変換し、特に音楽などに合わせて光の波長を変化させる要素を加えて、鑑賞者に深い興を催させるようにした光出力装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の光出力装置は、音声信号の音波周波数と音波強度に対する光出力の光周波数と光強度または照射位置の対応関係を予め定めておき、音声信号を取得して、その周波数と強度をリアルタイムで解析し、その周波数と強度に対応する光周波数と強度または照射位置を有する光を発生することを特徴とする。
本発明の光出力装置を用いれば、ＣＤプレーヤーなどから取得したりマイクロホンで収集した音声信号を音スペクトロメータなどで解析した結果を直接的に光の特性に変換するので、曲に合わせて予めプログラムした動きでなく、任意の楽曲に合わせた光のパフォーマンスを演出することができる。特に音声に対応して光の色が変化することは趣向を高めて視聴者の喜びを増す効果が高い。
【０００８】
本発明の光出力装置は、光の発生源を複数備えて、それぞれ異なる音声周波数のピ−クに対応した特性を有する光を発生するようにすることができる。
例えば合奏曲など楽器毎に異なる周波数帯域が現れるような場合に、周波数分析で抽出される複数のピークにそれぞれ光発生源を対応させて光制御をすることにより、さらに興の深い演奏が可能となる。
【０００９】
なお、コンピュータディスプレイ上に音声に対応した光を表示するようにしても良い。実演やレコードにより演奏された音楽の音声を取り込んで、その音声信号をパワースペクトル解析した結果をコンピュータに入力し、予め決められた変換ルールに基づいて色と表示位置に変換してカラーディスプレーに表示することにより、音楽を耳で楽しむばかりでなく視覚的に関連づけられ色の変化と動きを伴う映像を楽しむことができる。
【００１０】
また、色を変調したレーザにより音声対応光を生成させても良い。レーザ光を空中やスクリーンに投影することにより、大きな空間を使ってパフォーマンスをすることができる。色の変調は、複数の色フィルターを切り替えることによって行うことができる。
さらに、自由電子レーザを用いて音声に対応する光の動きを生成しても良い。自由電子レーザは周波数を任意に調整できるので、例えば可聴周波数に可視光領域を対応させておいて音に合わせて色を変え、音の強さに応じて反射鏡を動かして照射方向を変化させるようにして光のパフォーマンスをすることができる。音の特性と光の特性の対応関係は適当に決めることができ、例えば音の強さと色の変化を対応させても良いことはいうまでもない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について実施例に基づき図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の光出力装置の１実施例を表すブロック図、図２はその態様を示すブロック図、図３は別の態様の部分を示すブロック図、図４は図３の光出力装置に用いられるフィルターを示す正面図、図５は本発明の光出力装置に用いる自由電子レーザ装置の例を示す要素配置図である。
【００１２】
【実施例】
本実施例の光出力装置は、音発生装置１と音解析装置２と音−光変換器３と制御装置４と光源装置５とスクリーン６からなる。
音発生装置１は、ＣＤ、レコード、カセットテープなどの音源から音声信号を取り出す装置で、例えばＣＤプレーヤなどである。また、ラジオ受信機やテレビ受像器のチューナ等であっても良い。また、実演している音楽を集音するマイクロフォンであってもよい。
【００１３】
音解析装置２は音スペクトロメータなど、音発生装置１から入力される音声信号を周波数分析して周波数毎の強度すなわち音のパワースペクトルを取得して出力する。
音−光変換器３は、音と光の変換規則を記憶した記憶装置３１を内蔵し、音解析装置２の出力に対応する光の特性を算出して出力する。音と光の変換法則は趣向にしたがって選択することが可能である。変換則の例として、ハ長調の１階調に当たる２６２〜５２３Ｈｚの音波範囲を４００〜６５０ｎｍの可視光波長域に比例的あるいは指数関数的に対応させて色変化させ、音の強度を光の強度に対応させ音の強弱に従って明度を変化させ、音の持続時間を光の揺動距離に対応させるようにしてもよい。
【００１４】
制御装置４は音−光変換器３の出力に合わせて光源装置５を制御する。
光源装置５は制御装置４の制御に従って、出力光の色を変化させ強度を調整し、さらに放射方向を変化させる。
光源装置５の出力光はスクリーン６に投影されて音響効果と共に視覚上の快感を与える。
なお、音−光変換器３と制御装置４をコンピュータで構成することができる。コンピュータを用いると、音−光変換則や光源制御アルゴリズムを簡単にセットしたり変更したりすることができる。
【００１５】
図２に表した態様は、光源装置として光の投影を行う代わりにカラーＣＲＴや液晶表示装置などのディスプレイ装置を用いたものである。図中、図１と同じ機能を表す要素に同じ参照番号を付して説明を簡単にする。
音発生装置１から取り出された音声信号は音スペクトロメータ２で解析してパワースペクトル化する。音−光変換器３には音の周波数と強度を光の周波数と強度に変換する対応関係を予め決めて記憶した記憶装置３１が付属していて、音スペクトロメータ２から出力されるパワースペクトルのピーク値における周波数と強度に応じた光の特性値が出力される。スペクトルのピーク値が多数出現する場合はピーク、すなわち音の強度の極大値ごとにそれぞれ別の光を対応させることができる。
【００１６】
制御装置４は光の特性値を入力して表示画像を形成し、ディスプレイ装置７に表示する。ディスプレイ装置７に表示される画像は、デザイナーの工夫により如何様なものでも良い。
例えば、バイオリンの音域にあるピークを星形図形、ヴィオラを三角図形、チェロを丸形図形で表し、画面中の適当な位置に表示して、それぞれの音の高さに対応して色を変化させ、音の強さに合わせて面積を変える。さらに音の持続時間に応じて表示位置を左右上下の適当な方向に動かすのも趣向である。
また、単なる丸図形を表示すのでも良いし、直線で表示するのでも良い。このように単純な図形を用いても動きを取り入れることにより十分興のある光の芸術的表現を得ることができる。
【００１７】
音楽の演奏とこのような光の動きとを同時に鑑賞することにより、楽曲がイメージ化されて視覚にも訴えるものとなり、音楽の芸術性が高まる効果が期待される。
なお、この使用態様においても、マイクロフォンを音発生装置の代わりに使い、収集した周囲の音を音−光変換するようにすることができるのは勿論である。また、音声は楽曲に限ることはなく、人の会話や自然の中の音であっても同様の効果が得られる。
【００１８】
図３と図４に示した使用態様は、光の発生装置５として白色光源と色フィルターと反射鏡を用いて、スクリーン６に投射する場合を示すものである。
光発生装置５は、白色光源５１と放射される光ビームに色を付与する色フィルター５２と光ビームを任意の方向に反射する反射鏡５３とからなる複数の光源装置を備えている。
【００１９】
白色光源５１は、ハロゲンランプなど帯域の広い発光体を利用して光学系で集光して光ビームを形成する。
色フィルター５２は、図４に示したように中心を軸として回転する円盤５５に等間隔に光ビームが透過する孔５６を設けここに異なる色を呈するフィルターをはめ込んだものである。
反射鏡５３は、２軸に傾斜角を変化させて光ビームを適当な方向に反射し、スクリーン上の任意の位置に投影する。
【００２０】
光制御装置４は、光の強度を光源５１の電源電圧で調整し、周波数に従って色フィルター５２の透過孔位置を変化させ、音の長さに応じて反射鏡５３の向きを変化させて、光の動きを演出する。
なお、光源５１の電源電圧を変化させる代わりに、光路中に透過率を徐々に変化させたフィルターを配設して、この位置調整により光強度の調整を行っても良い。
また、色を変化させるためには、光路中にシャッターを設置し、色フィルター５２を高速回転させておいて目的の色フィルターがはまっている孔が光路を横切るタイミングに合わせてシャッターを開閉する方法を利用することもできる。
【００２１】
本発明の光出力装置は、光源としてレーザ発生装置を用いることもできる。通常のレーザでは光への変換が離散的になるので、複数の種類のレーザを用意しておいて遮蔽シャッターやフィルターを用いて波長切り替えを行う。
なお、レーザとして自由電子レーザを用いると、レーザの波長を連続的に変えることができるので、音周波数と光周波数の対応関係などが容易に取れ、通常のレーザと比較してより自由な動きを演出することができる。
【００２２】
図５は、小型の自由電子レーザ装置の例を示す配置図である。
図の自由電子レーザ発生装置は、電子銃１１から放射された電子ビームが、複数段の加速管１２、複数のトランスポート四極電磁石１３を通過する間に相対的速度まで加速され、ビームトランスポート用の二極電磁石１４およびセプタム電磁石１５を通って、電子ビーム周回軌道を形成するリング型加速器２０に供給される。リング型加速器２０は、要所に設けた四極電磁石２１、偏向電磁石２２、ＲＦ空洞２３等からなり、電子ビームの周回軌道を安定に維持する。
電子ビーム周回軌道の直線部分にアンジュレータ２４が設けられ、その両側延長上に反射ミラー２５が設けられて、レーザ共振器を形成している。
【００２３】
電子ビーム周回軌道中に１０ＭｅＶから１ＧｅＶ程度の安定した良質の電子ビームを周回させて、この電子ビームをアンジュレータ２４中に通すことにより、紫外域からサブミリ波までの高輝度光を発生することが可能で、両側の反射ミラーのアライメント調整を的確に行うと自由電子レーザ（ＦＥＬ）を得ることが可能である。自由電子レーザの波長はアンジュレータの磁場強度と電子ビームのエネルギーを調整することにより連続的に変化させることができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の光出力装置を用いれば、任意の音楽あるいは音響に合わせた光の動きを表示して、聴覚と視覚の両方を刺激して趣味感を高揚させる新たな娯楽が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光出力装置の実施例を表すブロック図である。
【図２】本発明の別の態様を示すブロック図である。
【図３】本発明のさらに別の態様を示すブロック図である。
【図４】図３の態様において用いられる色フィルターの正面図である。
【図５】本発明のまた別の態様に用いられるレーザ装置を示すブロック図である。
【図６】従来の光出力装置を表すブロック図である。
【符号の説明】
１  音発生装置
２  音解析装置
３  音−光変換器
３１  記憶装置
４  制御装置
５光源装置
５１  白色光源
５２  色フィルター
５３  反射鏡
５５  円盤
５６  光透過孔
６  スクリーン
１１  電子銃
１２  加速管
１３  四極電磁石
１４  二極電磁石
１５  セプタム電磁石
２０  リング型加速器
２１  四極電磁石
２２  偏向電磁石
２３  ＲＦ空洞
２４  アンジュレータ
２５  反射ミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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