(57)【要約】  シンセサイザー及びミディ制御データを生成すると共に、弦楽器に結合される複数のセンサと該複数のセンサに結合される制御装置とを備えた弦楽器に結合されるセンサにより集められるデータから信号を再生するための方法及びシステムである。センサは、特に時間に沿って弦の撓みに関して、演奏者の動作及び弦楽器の音声生成処理に関する時間及び空間的なデータを集めるように設けられ、制御装置は、前記データを処理すると共に、弦楽器についての演奏者の演奏及び動作の音声の特性に対応する信号を生成するように設けられる。
2009516213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弦楽器に結合される少なくとも１つのセンサにより集められたデータから信号を生成するための方法であって、
（ａ）前記弦楽器の少なくとも１つの弦の撓みを即時に検出する段階と、
（ｂ）弦の状態の較正及び所定のパラメータに従って前記撓みを分析し、演奏者の動作を決定し、実際の音が弦楽器で発生される前に少なくとも前記分析の少なくとも幾つかが起こる段階と、
（ｃ）前記分析に従って前記演奏者の動作の音の特性を示す信号を生成する段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記弦の撓みは、垂直の弦の撓みと水平の弦の撓みのうちの少なくとも１つである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各弦の時間を通しての前記垂直の弦の撓みは各弦のために選択されたフレット位置を決定するために使用され、各弦の時間を通しての前記水平の弦の撓みは各弦のための曲げ位置及びピッキング特性を決定するために使用される請求項２に記載の方法。
【請求項４】
弦の撓みに関するデータは所定時間を通して格納され、前記格納されたデータは前記分析での即時の弦の撓みのデータと一緒に使用される請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記音の特性を示す信号は前記演奏者の動作に従う制御データ信号である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記制御データはミディ（ＭＩＤＩ）の形式である請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記音の特性を示す信号は可聴信号である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
較正及びフィードバックの目的のためピッチ検出技術の補助使用をさらに可能にする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記弦楽器の少なくとも１つの弦及び周囲の状況のための静的パラメータ及び位置の少なくとも１つを測定すると共に較正する段階をさらに備えており、前記測定の少なくとも幾つかは即時の検出が始まる前に起こる請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記弦に割り当てられた少なくとも１つのセンサにより集められた弦楽器の弦の位置に関するデータから信号を発生するためのシステムであって、
前記センサが前記弦に割り当てられた弦楽器に結合される少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサと関連された制御装置と、
を備え、前記少なくとも１つのセンサは与えられた時間で少なくとも１つの前記弦の撓みを有する前記データを集めるように設けられ、前記制御装置は前記データを処理するように設けられ、前記データに対応する信号を発生することを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記制御装置により生成された信号は前記演奏者の動作に対応する制御データである請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記制御装置により生成された信号は前記弦楽器の演奏者により生成された音声信号を示す可聴信号である請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサは前記弦の下方で前記弦に面して配置されている請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記センサは、垂直の弦の撓みと水平の弦の撓みのうちの少なくとも１つの弦の撓みを検出するように設けられている請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記演奏者の動作は、フレット位置、曲調開始速度、ピッキング位置、ピッキングスタイル、たたくように弾くこと（ハンマリング）、スラップ奏法で弾くこと（スラッピング）、音が滑らかに移ること（スライド）、２つの音を続けて１つの音として演奏すること（ベンド）、弦の振動を制すること、フィンガービヴィラート、音を弱めること、ハーモニックスの少なくとも１つを含んでいる請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
それぞれの前記センサは、ホール効果センサ、圧電性センサ、電磁センサのうちの少なくとも１つである請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
それぞれの前記センサは、それぞれが信号ピクセルを示す複数の感光性セルを備えた光学センサである請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記感光性セルは、電荷結合素子（ＣＣＤ）、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）、フォトダーオードアレイの技術のうちの少なくとも１つで実施される請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記感光性セルは、スリット、ピンホールのうちの少なくとも１つの狭い開口部を有する少なくとも１つの不透明なハウジングに適合する請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記感光性セルは、一次元セルアレイ、二次元セルアレイ、マトリックス、クラスターの方法の少なくとも１つで配列されている請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記センサは前記同じ弦に対応する異なる角度からデータを集めるように設けられ、異なる角度からの前記データは前記弦の撓みが決定される三角測量処理を可能にする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
前記制御データは、シンセサイザー、シーケンサー、ドラムマシーン、ライティング、コンピュータ、演奏台のうちの少なくとも１つの制御を可能にする請求項１１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記センサは、ピックアップエンクロージャーに適合されている請求項１０に記載のシステム。
【請求項２４】
特定の波長、狭帯域、転調、対応フィルターの特徴のうちの少なくとも１つを有する自己照明源をさらに備えている請求項１７に記載のシステム。
【請求項２５】
較正及びフィードバックの目的のためピッチ検出技術の補助使用をさらに可能にする請求項１０に記載のシステム。
【請求項２６】
共通の弦楽器に統合されている請求項１０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には、弦楽器から音声信号を再生すると共にシンセサイザー及びミディ（ＭＩＤＩ）制御データを生成することに関し、より詳細には、弦楽器に結合されたセンンサにより集められたデータから音声信号を再生すると共にシンセサイザー及びミディ制御データを生成する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
弦楽器は弦を振動することにより音を発生し、弦は機械的動作を音声信号に変換する処理で共振器として動作する。一定の長さ及び張力の弦は一度に一つの曲調だけを発生し、弦により生成された音は、弦の物理的特性と楽器の演奏過程において演奏者により動的に設定された幾つかのパラメータとの組合せにより決定される。演奏者により設定されたパラメータは主に弦の長さを決定し、音声信号のピッチを決定する。これは通常、フレット板上でのあるフレットの選択を通して行われる。しかし、打ち鳴らすこと、たたくように弾くこと（ハンマリング）、２つの音を続けて１つの音として演奏すること（ベンディング）、音が滑らかに移ること（スライディング）等のような他の音声生成方法と同様に、弦をかき鳴らす強度、位置及びスタイルのようなより多くのパラメータがある。
【０００３】
弦楽器の過程においては、共通の弦楽器からシンセサイザーを操作及び制御する能力を有することが望ましいことが多い。ギター専用の例示的なシステムはギターシンセサイザー又はミディギターと呼ばれることがよくある。
【０００４】
現在、弦楽器での楽器演奏過程をミディのようなシンセサイザー制御メッセージに変換する処理は通常、ピッチ検出技術により達成される。（１９９７年のデイム（Dame）のような）ピッチ検出は弦楽器の出力信号が処理されると共に基本周波数が各種デジタル信号処理（ＤＳＰ）技術を使用して検出される方法である。基本周波数が検出された後、制御信号はシンセサイザーに伝達され、所望な音声を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ピッチ検出の主な欠点は、ギターでの音の発生と周波数の決定と結果として生じるシンセサイザーの音の発生との間の持続的で避けられない遅れである。この遅れはすべてのＤＳＰ技術に固有であり、音楽性能にとって破壊的である。この遅れは音の波長に関連し、計算力の不足によるものではない。それはまた音が活性した後の最初の間（開始）が瞬間的な段階であり、弦の動作はまだきれいな調和動作ではない。この問題を解決しようとする１つの方法はかき鳴らす瞬間的なパルスの間隔を計時することを含んでいる（１９９９年のSzalay）。この方法は弦に沿ったパルスの伝搬により生じる時間遅れによりまだ制限される。
【０００６】
これらの問題を解決するための他の試みは、選択されたフレットを決定するために各フレットへの電気的接続を安定させることにより（１９８４年のYoung、１９８４年のMeno）、フレットの下方に押釦を配置することにより、又は弦に沿った超音波周波数の音の伝搬及び反響の計時し、選択されたフレットを決定することにより（１９９０年のTakabayashi）、所望の曲調を直接決定することによる。これらの方法では各種実施、設置及び性能による時間による放棄が生じる。
【０００７】
そのため、目立つほどの遅れがなく、音楽の楽器に最小の変更で、楽器の演奏をミディのような制御信号に変換可能な弦楽器専用の方法及びシステムを有することが望ましい。
【０００８】
弦楽器の別の特徴はピックアップの使用である。ほとんどの弦楽器は増幅された後にスピーカーにより音に戻される電気信号に弦の振動を変換するピックアップに適合可能である。対応する電気信号への音の変換はまた信号処理と同様に生成される音の記録を可能にする。弦楽器のためのピックアップは当業者に周知であり、通常、電磁気、圧電性、又は光学的な変換原理を含んでいる。
【０００９】
電磁気ピックアップの使用の１つの欠点は、弦の動作だけを検出するそれらの能力であり、弦の絶対位置でも静止位置でもない。主に、磁気ピックアップで生じる別の問題は、この技術の性質のため金属の弦に制限され、磁気センサがクロストークの干渉の傾向がよくあることである。電磁気ピックアップの別の欠点は外部の磁界又は電界の干渉を受け易いことである。電磁気ピックアップの別の欠点はギター生成される音のエネルギー及び情報を損失させるその制限される周波数範囲である。光学的ピックアップは周囲の照明状態に影響を受け易く、演奏を妨げる厄介な囲いを必要とし、ブリッジの配置の近くに限定され、弦の強弱法は最小となる。
【００１０】
そのため、弦楽器の音を再構築すると共に再生することができ、機械的動作から電気信号への変換処理が高忠実度で外部の干渉を受け難い方法及びシステムを有することがさらに望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、弦楽器から制御データ及び可聴信号を生成する時の不正確さと同様に上記した遅れの問題を解決することを探求し、即時にシンセサイザー及びミディ制御データを生成し、楽器に結合されるセンサにより集められるデータから即時に正確な音声信号を再構築すると共に再生するための新規な方法及びシステムを提供する。
【００１２】
特に、シンセサイザー及びミディ制御データを生成すると共に弦楽器に結合されたセンサにより集められるデータから信号を再構築及び再生するシステムは、弦楽器に結合される少なくとも１つのセンサと、前記少なくとも１つのセンサに結合される制御装置とを備えている。センサは、演奏情報と弦楽器の音声発声処理に関する時間及び空間的データを集めるように設けられ、制御装置はそのデータを処理し、弦楽器を演奏する演奏者の音声特性及び弦楽器の演奏者の動作に対応する信号を発生する。その信号は、ミディ制御データ又は弦楽器に生成される音を示す可聴信号のようなシンセサイザー等のための制御信号であってもよい。
【００１３】
本発明はセンサによるデータの収集を備えており、そのデータは弦楽器の弦の物理的位置、特に弦の空間的撓みに関する。
【００１４】
本発明は、弦楽器の使用を通して、ミディにより又は他の通信プロトコル（例えば、シンセサイザー、シーケンサー、ドラムマシーン、照明、コンピュータ及び演奏台）により制御される電子音楽装置を制御する手段を改善することをさらに探求する。特に、本発明は、弦楽器の演奏者に、本発明によるセンサを入力デバイスとして使用して、標準的な弦楽器の使用を通してシンセサイザーを操作させると共に制御させる。
【００１５】
本発明の実施の形態では、物理的位置に関するデータの少なくとも１つが、弦が振動しない時を含むいつでも即時に検出される。したがって、音が実際に発生される前、その間及びその後、又は演奏者が音を生成しない動作をした時、データは集められる。データ分析及び処理を通して、この処理は演奏される所望な曲調を非常に正確に予測することができる。弦楽器の演奏者の動作をシンセサイザーの制御情報に変換することは、遅れなく、又は人間が気付くより短い遅れで、本発明により実行される。
【００１６】
本発明の実施の形態では、センサにより集められる物理的位置に関するデータの１つは、フレット板の表面の平面に垂直な軸の静止位置からの弦の絶対撓みである。この撓みは、即時に集められる時、演奏者がそれをあるフレットに押し付ける弦に沿って正確な位置を決定するために使用される。弦が押し下げられるフレットと弦の上記撓みとの間に決定論的な関係があるため、所望なフレット及びその後の所望な曲調が決定される。この情報は、順番に、ミディ又は他の類似の制御データを生成するために使用される。その上さらに、弦の撓みに関するデータは弦が静止している時と弦が振動している時の両方の時に集められてもよい。
【００１７】
本発明の実施の形態では、センサにより集められる別の物理的な位置に関するデータは、フレット板の表面の平面に平行で、弦の長軸に垂直な軸のその静止位置からの弦の絶対撓みである。この撓みは、即時に集められる時、弦に加えられる曲げ量（横向きの撓み）及び曲調の開始の範囲及び速度を決定するために使用されてもよい。この情報は、順番に、ミディ又は類似の制御データを生成するために使用される。その上さらに、弦の撓みに関するデータは弦が静止している時と弦が振動している時の両方の時に集められてもよい。
【００１８】
本発明の実施の形態では、センサによるデータ収集は（音が楽器により実際に生成された後、その間及び主にその前）継続的に実行され、音が弦楽器で演奏される前に弦楽器に基づくほとんど又はすべての処理が行われ、装置を実質的に即時にさせ、演奏者の演奏とシステムによる制御信号又は可聴信号の発生との間の遅れを減少させる。
【００１９】
本発明の実施の形態では、予測手段は、フレット位置、ピッキング位置及びピッキングの正確な位置又は音が演奏される前及び間の出力制御データの発生のための他の曲調の開始を決定するために使用される。ピッチ検出のようなすでに当業者に公知な技術に反して、これは音が実際に生成された後に弦楽器からの波形出力が分析される。しかしながら、本発明はピッチ検出技術を合併させ、検出処理を立証し、誤りチェック、フィードバック及び較正をする。
【００２０】
本発明の実施の形態では、空間的な演奏技術がまた検出されてもよい。これらの技術は、たたくように弾くこと（ハンマリング）、スラップ奏法で弾くこと（スラッピング）、音が滑らかに移ること（スライド）、２つの音を続けて１つの音として演奏すること（ベンド）、弦の振動を制すること、フィンガービヴィラート、音を弱めること、ハーモニックス等を含むが、これらに限定されるものではない。さらに、曲調の開始の異なるタイプは、ピック又は指奏、ポッピング、スラップ奏法で弾くこと（スラッピング）、軽くかき鳴らすこと（ストラミング）、ピッキング速度及びパターン等を使用して検出されてもよい。
【００２１】
本発明の実施の形態では、フレッティング及びフレティングを開放することによる曲調の終了による曲調の開始技術が検出される。
【００２２】
本発明の実施の形態では、音のシンセサイザーへの接続手段が提供される。外部のシンセサイザーはミディ又は他の通信プロトコルを介して制御され、内部のシンセサイザーモジュールが使用可能であり、他の外部のミディ制御装置が扱われる（例えば、シーケンサー、ドラムマシーン、ミディ制御照明エレメント等）。その上さらに、コンピュータは、標準通信インターフェース（ＵＳＢ、ミディ等）を介して、較正、音の合成、録音、ミキシング等の目的のため取り扱われてもよい。
【００２３】
同様に、そのシステムは演奏制御装置として役立つ目的のためのコンピュータ又は演奏台に接続されてもよく、演奏台はそのシステムにより生成された制御データにより取り扱われてもよい。
【００２４】
実施の形態では、そのシステムは演奏制御装置として役立つ目的のためのコンピュータ又は演奏台に接続されてもよい。さらに、そのシステムは、較正、即時のパラメータ制御等の目的のため、ミディ又は他の通信手段を介して制御されるそれ自体であってもよい。
【００２５】
本発明の他の特徴は、そのシステムの自動又は半自動のオフラインでの較正方法、及び重要な情報の取得方法である。そのような較正方法は特定の楽器の特性の正確なマッピングを実行し、即時にセンサパラメータによる最適データの収集を決定し、これらはより有効な即時アルゴリズムを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明として考えられる主題は、添付図面を参照しつつ、本発明の例示だけの目的のために与えられる詳細な説明に照らしてより明確に理解されるだろう。
【００２７】
説明と共に図面は本発明がどのように実施されるかを当業者に明確にする。
【００２８】
本発明の基本的な理解に必要な以上に詳細に本発明の構造的詳細を示すことを意図していない。
説明の簡略化及び明確化のため、図面に示されたエレメントは必ずしも共通の尺度を有していない。例えば、幾つかのエレメントの寸法は明確化のため他のエレメントと比較して誇張されている。さらに、適切と考えられる場合には、対応する又は類似するエレメントを示す図面間では参照符号は繰り返されている。
【００２９】
実施の形態は本発明の例又は実施である。「１つの実施の形態（one embodiment）」又は「一実施の形態（an
embodiment）」又は「幾つかの実施の形態（some
embodiments）」の各種表現は必ずしもすべて同じ実施の形態に関するものとは限らない。
【００３０】
本発明の各種特徴は一つの実施の形態に関連して説明されているが、それらの特徴は別個又は適切に組み合わせて提供されてもよい。反対に、本発明は明確化のため別個の実施の形態に関連して説明されていてもよいが、一つの実施の形態で実行されてもよい。
【００３１】
明細書中の「１つの実施の形態（one
embodiment）」、「一実施の形態（an
embodiment）」、「幾つかの実施の形態（some
embodiments）」又は「他の実施の形態（other
embodiments）」の表現は本実施の形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が少なくとも１つの実施の形態に含まれることを意味するが、必ずしも本発明のすべての実施の形態に含まれるとは限らない。
【００３２】
ここで使用される語句及び用語は説明の目的のためだけであり、限定するものと解釈されるべきではないことが理解される。
【００３３】
本発明の原理及び教義の使用は添付した説明、図面及び例示に関連してより理解される。ここに示された詳細は本発明の適用の制限と解釈されないことを理解すべきである。
【００３４】
さらにその上、本発明は各種方法で実行又は実施可能であり、本発明は後述する説明に概略されるもの以外の実施の形態で実施可能であることが理解されるべきである。
【００３５】
「含んでいる」、「備えている」、「から成る」と言う用語及びそれらの文法上の変形の用語は、１つ以上の構成要素、特徴、段階、又はその完全体又は集まりの付加を除外するものではなく、それらの用語は構成要素、特徴、段階又は完全体を特定するものと解釈されるものであることが理解されるべきである。
【００３６】
「から本質的に成る」という語句及びその文法上の変形は、ここで使用される場合、追加の構成要素、段階、特徴、完全体又はその集まりを除外するものと解釈されるべきではなく、むしろ追加の特徴、完全体、段階、構成要素又はその集まりが請求された構成要素、装置又は方法の基本的で新規な特徴を大いに変更しないと解釈されるべきである。
【００３７】
明細書又は特許請求の範囲が「追加の」構成要素に言及する場合、それは追加の構成要素が１つ以上あることを除外するものではない。
【００３８】
特許請求の範囲又は明細書が１つの構成要素に言及している場合、そのような表現はその１つの構成要素だけがあると解釈されるべきではないもいのと理解されるべきである。
【００３９】
構成要素、特徴、構造又は特性が含んでいてもよい、又は含むことができると明細書に記載されている場合には、その特定の構成、特徴、構造又は特性が含まれることを必ず要求されるものではないと理解されるべきである。
【００４０】
適用可能な場合、状態図、フロー図又はそれら両方は実施の形態を説明するために使用されるが、本発明はそれらの図又は対応する説明に限定されるものではない。例えば、フローはそれぞれ示されたボックス又は状態に従って、又は図示及び説明されたのとまったく同一の順序で動作される必要はない。本発明の方法は、手動、自動、又はそれらの組合せで選択された段階又はタスクを実行又は完了することにより実施される。
【００４１】
「方法」という用語は、本発明が属する技術分野の当業者が公知な方法、手段、技術及び処置、又はそれらから容易に開発されるそれらの方法、手段、技術及び処置を含むがそれらに限定されない所定のタスクを達成するための方法、手段、技術及び処置に関連する。
【００４２】
特許請求の範囲及び明細書に示された説明、例示、方法及び材料は例示だけのためであり、それに限定されるものと解釈されるべきではない。ここで使用される技術及び科学用語の意味は本発明の属する当業者により通常理解される意味であり、そうでなければ定義される。
【００４３】
本発明はここに説明されるものと同等又は類似の方法及び材料により試験又は実施することができる。
【００４４】
ここで使用する「底部」、「下方」、「頂部」及び「上方」という用語は必ずしも「底部」の構成要素が「頂部」の構成要素の下方であったり、又は「下方」の構成要素が実際に別の構成要素の「下方」であったり、又は「上方」の構成要素が実際に別の構成要素の「上方」であったりすることを示しているとは限らない。そのように方向、構成要素又はそれらの両方は逆さになったり、回転したり、空間を移動したり、対角方向又は位置に配置されたり、水平又は垂直に配置されたり、或いは同様に変更されたりしてもよい。したがって、「底部」、「下方」、「頂部」及び「上方」という用語は例示の目的だけのために使用され、ある構成要素の相対位置又は配置を示し、第１及び第２の構成要素を示し、又はその両方を示している。
【００４５】
この明細書で参照又は記載されている特許、特許出願及び論文を含む刊行物は、あたかもそれぞれの個々の刊行物がここに組み込まれて特別且つ個別に示されている場合と同一の程度まで、明細書に組み込まれている。さらに、本発明の幾つかの実施の形態の説明の参照文献の引用又は証明はそのような参考文献が本発明の従来技術として利用可能である許可として解釈されない。
【００４６】
以下の説明では、特別の用語は使用され、以下の定義が適用される。
【００４７】
垂直の弦の撓みは、フレット板の表面の平面に垂直な軸に沿った弦の撓みである。
【００４８】
水平な弦の撓みは、フレット板の表面の平面に平行で弦の長軸に垂直な軸に沿った弦の撓みである。
【００４９】
弦の撓みが垂直な弦の撓み又は水平な弦の撓みのいずれかを特に論ずることなく示された場合、それはいずれか又は両方に関係するものと理解されるべきである。
【００５０】
ここに開示された方法は弦楽器に結合された１以上のセンサにより集められたデータから信号を生成するための方法である。その方法は弦楽器の１以上の弦の撓みを即時に検出することで始まる。その後、弦の撓みは弦の状態の較正及び所定のパラメータに従って分析され、演奏者の動作を決定する。これは音が弦楽器で実際に発生される前に少なくとも幾つかの分析が起こることによる。最後に、前記分析に従う演奏者の演奏の音の特性を示す信号が生成される。
【００５１】
ここに開示されるシステムは感光性セルアレイの形式であるがそれに限定されない少なくとも１つのセンサを備えている。これらのセンサは弦楽器の音声生成処理に関連する空間的及び時間の情報を検出すると共に測定するように設けられる。特に、センサは弦の撓みを検出すると共に測定するように設けられる。
【００５２】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、それぞれのセンサは一つのピクセルをそれぞれ示す複数の感光性セルを備えている。セルは一次元セルアレイを形成するように一列に並べられる。代わりに、セルは二次元マトリックス、クラスター又は他の二次元セルアレイの形式を取ってもよい。セルはハウジングの開口部のようなスリット又はピンホールを有する不透明なハウジングに適合される。セルはＣＭＯＳ（電荷結合素子）技術、ＣＣＤ（相補型金属酸化膜シリコン）技術、フォトダイオードアレイ又は他の適当な技術で実施される。感光性セルは可視光に限定されるものではなく、むしろそれらは本発明の特別な実施で使用される照明手段に対応する波長により動作する。
【００５３】
本発明の他の実施の形態によれば、例えば、ホール効果センサ、圧電性センサ及び電磁気センサのような非光学センサも使用可能である。
【００５４】
センサにより集められる情報は制御装置に送られ、その情報は順番に、即時に生成され、増幅器及びスピーカーに送られる音声信号を示す可聴信号と、ギターのシンセサイザー変換の目的のために演奏者の動作に従う制御データ信号のうちの少なくとも１つに分析されると共に処理され、この制御データ信号はシンセサイザー等に送られる。
【００５５】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、制御装置により発生する制御信号はミディメッセージの形式となる。しかしながら、他の制御プロトコルも同様に使用される。制御信号はシンセサイザー、シーケンサー、ドラムマシーン、コンピュータ、演奏台等を制御することを可能にする。
【００５６】
説明の残りは１つの例示の弦楽器であるギターのためにする。当業者であれば、同様の方法及びシステムが他の種類の弦楽器にも効力を有することが明らかであろう。
【００５７】
今、標準的な弦楽器のすべての関連性のある部品及び領域を示すギター１００を簡略化して示す図１を参照すると、ヘッドストック１１０、フレット板１２０、ピッキング領域１３０、制御ノブ１４０、自由領域１５０，１６０が示されている。
【００５８】
今、図２に戻ると、ギターの図が本発明によるシステムを備えて示されている。そのシステムは、位置２１０に示されているように、弦の下方に取り付けられると共に弦に向けられた１つのセンサ又は複数のセンサを備えている。これらのセンサは本発明の実施の形態の幾つかの実施の形態に従って構成されると共に効力を発生する通信手段（図示せず）を介して制御装置２２０に関連付けられる。可能な位置は標準のピックアップ穴の内部又はギター本体の特定の穴の内部にある。さらに、可能な位置はギターの表面に取り付けられる間に弦の直下、又は弦に沿った位置の弦の上方であってもよい。
【００５９】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、センサは位置２１０の弦の下方に適合され、物理的な位置及び特に各及びそれぞれの弦の撓みを検出するように設けられる。正確な絶対的な弦の撓みはこのデータが得られる。これらの撓みは時間を通して追跡され、音の特性の十分な時間及び空間的な表現を作り出す。
【００６０】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、弦の撓みに関するデータは制御装置２２０の専用のバッファストレージにおいて時間を通して格納され、バッファストレージは所定の期間データを保持するように設けられている。格納されたデータは制御装置２２０により使用され、弦楽器を演奏する過程で演奏者の動作を十分且つより正確に表現する。これは現在の音の再生が即時に実行される動作と即時の動作の前に実行される動作の両方の動作の関数である事実による。
【００６１】
本発明の一実施の形態によれば、センサは標準のピックアップの囲いに似ている囲いに取り付けられ、標準のピックアップのそれに似ている方法でギターに取り付けられる。センサの囲いは標準のピックアップの穴がギターに配置される点で弦の下方に配置される。この実施の形態では、センサは弦の上方に面する。（ＬＥＤ照明のような）照明システムはセンサに隣接して配置され、弦にも面する。この方法では、照明システムは弦を照らし、弦から反射した光はセンサに後方に照射される。自己照明は、波長、狭帯域、赤外線（ＩＲ）光、偏光、調光であってもよい。
【００６２】
本発明の他の実施の形態によれば、センサ及び光システムは弦の下方に配置されるが、ギターの表面の頂部では、システムを設置するためギターの組み立て又は分解を必要としない方法で配置される。
【００６３】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、フレット位置は（較正の間に）フレットしない間の静止でのその高さに対する弦の高さ及び静止でのその角度に対する弦の角度のような弦のパラメータを検出することにより決定されてもよい。これは弦のそれぞれのため別個に実行可能である。特に、高さは垂直な弦の撓みから得られ、角度は水平な弦の撓みと垂直な弦の撓みの両方から得られる。
【００６４】
今、図３に戻ると、弦でのフレット位置を決定するための例が与えられる。図３は上駒３９０とブリッジ３７０との間に吊るされる弦３１０を有するギター１００を示す側面図である。弦３１０がフレット３８０の方に３３０のような特定の位置で押し下げられる時、弦は新しい位置３２０に達する。従って、弦は、フレット板の表面の平面に垂直な軸、例えば軸３５０に見られるように、下方３４０に配置される。この配置は垂直な弦の撓みである。フレット板１２０の別個のすべてのフレッティング（フレットの下方の弦の押し込み）のため、軸３５０に見られるように、弦３１０、３２０の別個の対応する下方の配置３４０がある。この下方の配置３４０を測定することにより、弦３１０，３２０が押し下げられる対応するフレット３８０で計算し、弦３１０，３２０のフレッティング位置を決定することが可能である。
【００６５】
本発明の実施の形態によれば、水平な弦の撓みと同様に垂直な弦の撓みは位置２１０のセンサにより測定される。弦の撓みは（演奏者が触れない時のその名目位置で）静止する弦の位置と演奏者が押し下げた時の弦の位置の間の差である。鉛直な弦の撓みの場合、測定された差はフレッティング位置を決定するために使用されてもよく、演奏者がフレットに弦を押し込む弦に沿った位置である。水平な弦の撓みの場合、測定された差は演奏者が弦を曲げ又はピッキング中に弦を配置する程度を決定するために使用されてもよい。
【００６６】
今、図４に戻ると、弦の撓みを検するための光学的な構成が示されている。２つのセンサの側面図が与えられ、センサは弦の長軸に垂直である。２つのセンサ４０９，４１０は複数の感光性セル４１３を有する底部のマトリックス又はラインセンサをそれぞれ備え、それぞれピクセルを示す。各センサ４０９，４１０は頂部に狭い開口部４０３，４０４を有する不透明なハウジングに適合されている。弦が位置４０２にある時、その画像はセンサ４０９のピクセル４０５に開口部４０５を通して、そしてセンサ４１０のピクセル４０７に開口部４０４を通して投影される。垂直軸４１４及び水平軸４１５の弦の位置は三角法で測定した角度４１１及び４１２によって決定される。水平な撓みと同様に垂直な弦の撓みは両方のセンサのピクセルの開口部４０３及び４０４を通して投影された画像の到達角度を三角法で測定することにより決定される。例えば、センサ４０９のピクセル４０６及びセンサ４１０のピクセル４０９に投影される画像は唯一、弦の位置４０１に対応する。
【００６７】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、較正アルゴリズムは弦を検出し、弦楽器の特性を決定し、センサによる即時のデータ収集のため最適のパラメータを決定し、それぞれ及びすべてのフレームで完全な画像を取り扱う必要性を排除するようになっている。代わりに、（少なくとも幾つかの）画像の小さなエレメントは即時操作の間に各フレームで取り扱われる。
【００６８】
本発明の他の実施の形態によれば、外部の音楽システム又は増幅器にアナログ又はデジタル形式で波形の可聴信号の出力を有する開示システムの使用は現在の弦楽器のピックアップため代わりとして有用である。
【００６９】
本発明の他の実施の形態によれば、映像センサと光学／電磁気ピックアップセンサの両方が結合した効果を達成するため使用されてもよい。
【００７０】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、本発明は光学センサのため十分な光の状態による依存状態を取り消す自己照明光源を含んでいる。１つの可能性は他の可視光を濾過する少なくとも１つのセンサに取り付けられる（その帯域だけを通過する）フィルター又は（所望の偏光だけを通過する）偏光子と共に赤外線（又は他の帯域の）光で関連の表面を照らすことである。この方法では、外部の光の破壊の影響が減少され、排除される。別の可能性は外部の光の破壊の影響を減少させるために（ＬＥＤ光のような）強い可視光を有する関連の表面の単純な照射である。
【００７１】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、実際の演奏者の動作を決定するための分析の一部分として、歴史的なデータが格納され、演奏者の動作の時間特性に基づいて決定がなされる。例えば、ピッキングのタイミングはピッキング動作の間の弦の引っ張りと、その後の弦の開放を検出することにより決定されてもよい。この方法では、ピッキングは弦の正常な振動から識別可能である。別の機能は、（公知のフレッティング行動パターン、個々の格納パターンを識別する）演奏者の特定のスタイルの時間外の録音、分析、格納及び再生である。
【００７２】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、論理エンジンは上述のそれぞれのデータ収集方法のために使用され、実際の演奏者の動作を決定する。また、論理データの融合エンジンはここに説明される方法による１以上のデータ収集からのデータを融合させ、さらに実際の演奏者の動作を決定するために使用される。これらの論理エンジンは神経回路網タイプ、状態マシーン、テーブルベース又は他であってもよい。１以上のサンプリング方法の融合は方法の共同効果に寄与し、それぞれの方法の欠点及び生じる不明確さを排除する。そのような論理エンジンは歴史的データを格納すると共に、演奏者の動作の時間特性に基づいて決定を行う。
【００７３】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、演奏者の動作は、弦の撓み、位置及び角度から検出され、弦の動作の空間的及び時間の特性を説明する。そのような動作は、たたくように弾くこと（ハンマリング）、スラップ奏法で弾くこと（スラッピング）、音が滑らかに移ること（スライド）、２つの音を続けて１つの音として演奏すること（ベンド）、弦の振動を制すること、フィンガービヴィラート、音を弱めること、ハーモニックス等を含んでいる。
【００７４】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、即時の較正処理は、外部の光を変更するように、環境状態を変化することを補償するために使用されてもよい。そのような処理は外部状態をサンプリングし、即時処理のパラメータをリセットし、状態を変えるため適応する。
【００７５】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、さらに、演奏者の動作は、弦楽器で実行され、本発明のシステムにより検出される新しく革新的な演奏技術を含んでいてもよい。これらは弦が所望のフレットに押し下げられ、ピッキングの必要なく所望の音を生成すると共に、弦が曲調を終了するために開放されるフレッティング技術、及び音の長さ（支持する）が無期限に又は演奏者により弦が解放されるまで拡張される拡張音の技術を含んでいる。
【００７６】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、ピッキング、スタイル及びピッキング位置（すなわち、ピッキングが起こる弦に沿った位置）、振幅及び速度の例が即時の弦の撓みデータから指／ピック位置を引き出すことにより決定可能である。
【００７７】
本発明の幾つかの実施の形によれば、フレッティング位置は（較正処理で）予め定義されたサンプリング領域及び又はフレット板１２０の点の即時のサンプリングにより決定されてもよい。これらの領域及び又は画像の点をしばしばサンプリングし、それらを（較正中の）それらの静止状態と比較する時、フレッティングがそれぞれの弦で起こる場所を継続的に決定可能である。
【００７８】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、フレッティング位置はフレット板上及びその近接の演奏者の指の位置を即時に検出することにより決定されてもよい。指の運動学及び制約は実際の指の配置を決定するのをさらに助けるために使用可能である。
【００７９】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、システムを楽器に取付けると共に設置するための分離機構が使用可能である。この機構はその搬送ケースに楽器を嵌め込む目的のため弦楽器からシステムを分離させることを可能にする。この機構は（ギターに永久に取り付けられて低側面を特徴付ける）固定エレメントと、固定エレメントに取り付けられる着脱エレメントとを含んでいてもよい。
【００８０】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、装置（又は固定エレメント）を楽器へ取り付ける非永久機構が使用可能である。そのような機構はギターにシステムを配置し、後にそれをギターの表面にしるし又は損傷を残すことなく取り外すことができる。これは非永久的な接着剤、静電接着材、マイクロ吸着エレメント、吸着カップ、又はクランプの使用にイより達成される。
【００８１】
本発明の幾つかの実施の形態によれば、ピッチ検出技術はセンサから集められたデータを介して使用される。高い割合で弦の位置を検出する時、弦の振動周波数が検出されてもよい。ピッチ検出の補助の使用は他の方法を増やすのに有用であり、過去の決定の質に関するフィードバックを較正及び再較正のために受け取るのに有用である。幾つかの場合にはピッチの決定の主要な処理として有用である（主に、後の遅れが無視できる高いピッチ曲調）。
【００８２】
本発明の他の実施の形態によれば、上述した照明システムは、外部正面からよく分離するため、高い画像サンプリング割合及びよいサンプリング品質を与えるため、時間変調を与える。
【００８３】
本発明の他の実施の形態によれば、電磁気、機械又は光学ピックアップセンサを使用する。これらのセンサを使用する時、動的と静的の両方の弦特性が時間を通して集められる。
【００８４】
本発明の他の実施の形態によれば、ミラー及び又はレンズを含む光学システムは楽器の多数の領域（１１０〜１６０）を見させると共にセンサによる検出のための光学路を変更するために使用される。光学システムは規則的なコンクレーブ（conclave）又はコンクレーブミラー及び又はレンズを含んでいてもよい。
【００８５】
本発明の他の実施の形態によれば、センサ及び又は光学システムの配置は弦の下方及び又は弦の上方から弦を見ることのできるような方法となっている。
【００８６】
本発明の他の実施の形態によれば、演奏者の動作の分析は演奏者の熟達の異なるレベルを可能にする。従って、初心者の演奏者にとって、方法及びシステムは誤りや完全でない演奏技術に対して甘く寛容となる。これらの例では、論理データの融合エンジンは異なる入力のため異なる重量の調整を与える。
【００８７】
本発明の別の実施の形態は本発明によるシステムを弦楽器の本体に統合することである。
【００８８】
本発明は限定した数の実施の形態に関して説明したが、これらは本発明の範囲を制限するものと解釈されるべきではなく、むしろ幾つかの実施の形態の例示であると解釈されるべきである。当業者は、他の可能の変形、変更、及び本発明の範囲内にある適用を想像するだろう。したがって、本発明の範囲はここまで説明されたことによって限定されるべきではなく、添付された特許請求の範囲及びそれの法上の同等品により限定されるべきである。そのため、本発明の修正、変更は添付された特許請求の範囲の範囲及び精神の範囲内であると解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】音の生成処理に関連性のある部品を示すギターの図である。
【図２】ギターで可能な位置のセンサを示す図である。
【図３】静止した位置に比較したフレット板の表面の平面に垂直な軸の弦の撓みを示す図である。
【図４】弦の位置を後に決定するために使用される空間的情報をセンサがどのように集めるのかを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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