(57)【要約】【課題】実際の楽器と類似のフォームファクタでの音声制御式楽器を提供すること。【解決手段】演奏者が、マウスピースにハミングし、そして、装置が、演奏者の音声に応じてそのピッチとボリュームが変化する楽器のサウンドを模倣するヴォコロと呼ばれる音声制御式電子楽器が、開示される。演奏者は、実際の楽器を演奏し、かつその楽器を自分の音声の細かいニュアンスで思うままに制御している印象が与えられる。本発明は、芸術的に気持ちの良いノートへの移行、リズミカルな反復再生および演奏者のピッチ制御の演奏評価に適している歌記録のためのメカニズム、表現制御およびピッチ検出に関する技法、およびピッチ検出誤差の影響を緩和するための技法を提供するピッチ量子化の技法を有する。実施例は、表現制御のための指／手のインタラクション、音声フィードバックを緩和するマイクロフォン・エンクロージャ、および装置の中で誘導される機械振動による演奏者へのリズミカルなフィードバックを提供するために開示される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
音声制御式電子楽器であって、
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合された１つ以上のサウンド再生装置とを有し、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化し、および、
完全に不連続なピッチのピッチにおけるジャンプに起因するサウンドのハーシュネスを減らすメカニズムと、
当該楽器によって演奏されるピッチが半不連続のマッピング関数に従う当該ピッチ検出器によって検出されるピッチに対応するメカニズムとのいずれかを有し、
当該半不連続のマッピング関数が、予め決められたノート周波数のまわりの中心にある実質的にフラット部分から成り、
当該実質的にフラット部分の各対が、実質的に傾斜する部分によってつながれ、
当該楽器によって演奏されるピッチと当該ピッチ検出器によって検出されたピッチとの間の当該半不連続のマッピング関数がオプションとして直線セグメントを有し、および、
当該実質的にフラット部分の所在が、オプションとしてある特定のチューニングに従ってセットされ、
当該チューニングが、インターフェース制御で当該演奏者によって調整可能である音声制御式電子楽器。
【請求項２】
当該演奏者の音声の揺れを平坦にするローパス・フィルタを更に有する請求項1に記載の音声制御楽器。
【請求項３】
当該ローパス・フィルタが、更に、ピッチにおける大きなジャンプが検出された時、当該ローパス・フィルタをリセットするためのメカニズムを有する請求項2に記載の音声制御楽器。
【請求項４】
完全に不連続なピッチのピッチにおけるジャンプに起因するサウンドのハーシュネスを減らすための当該メカニズムが、ピッチ平滑化を使用する請求項1に記載の音声制御楽器。
【請求項５】
予め決められた不連続のノートに関する平均シャープネス／フラットネスと、
予め決められた不連続のノートに関する平均ピッチ誤差（絶対値）との何れかを測定する手段を更に有し、
当該不連続のノートが、半音を有することが出来、および、
当該楽器のピッチが当該ユーザの音声に応じて変化する請求項1に記載の音声制御楽器。
【請求項６】
音声制御式電子楽器であって、
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合された１つ以上のサウンド再生装置とを有し、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化し、
表現パラメータが、当該ユーザの両手によって制御され、
当該表現パラメータが、楽器サウンドの質の表現の程度に対応し、
当該パラメータが、可動に当該音声制御楽器に付けられた機械的な部材の運動に交替で応答し、当該機械的な部材が、オプションとして好適なニュートラルの位置を有し、当該ニュートラルの位置が、対応する表現パラメータの公称値に対応する音声制御式電子楽器。
【請求項７】
当該可動部材の前記位置が、電子回路センサによって判断され、および、
当該センサからの信号が、デジタル表現に変換されかつ楽器合成アルゴリズムに適用される請求項6に記載の音声制御楽器。
【請求項８】
当該公称位置に対する対応している表現パラメータの格納された推定値に従って、部分的に当該デジタル表現から当該表現パラメータを判断するメカニズムを、更に有し、
当該格納された推定値が、当該対応する表現制御の不活動の周期によって周期的に再調整される請求項7に記載の音声制御楽器。
【請求項９】
音色の音声制御のためのメカニズムを更に有する請求項7に記載の音声制御楽器。
【請求項１０】
音声制御式電子楽器であって、
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合される１つ以上のサウンド再生装置と、
自動伴奏メカニズムとを有し、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化する音声制御式電子楽器。
【請求項１１】
当該自動伴奏メカニズムが、電気ドラムを有し、および、オプションとして、自動リズム信号に従って楽器ボディを通して、パルスまたは振動を伝えるための手段を有する請求項10に記載の音声制御楽器。
【請求項１２】
当該自動伴奏メカニズムが、シーケンス記録および再生のためのメカニズムを有する請求項10に記載の音声制御楽器。
【請求項１３】
シーケンス記録および再生のための当該メカニズムが、
記録する前記要求を示す記録ボタンと、
第1のノートが歌われる時に、記録を始めるための手段と、
同期または非同期記録および再生のための手段と、
ボタンの2つの押圧の間で歌われた全てのノートの非同期な記録の手段と、
再生とともにユーザが別の楽器を演奏することを可能にする手段との何れかを有し、同期再生／記録が実施される場合、歌われたノートが、リズミカルな伴奏のビートに関して調節され、反復再生が、当該反復再生で安定したビートによって再生される請求項12に記載の音声制御楽器。
【請求項１４】
ハーモニ生成メカニズムを更に有し、
当該ユーザの音声が、当該ハーモニ生成メカニズムによって調和される請求項10に記載の音声制御楽器。
【請求項１５】
音声制御式電子楽器であって、
マイクロフォンと、
カップ・マウスピース、チューブ・マウスピース、およびユーザが自分の顎を休ませることが可能な当該マイクロフォンにすぐ近くのサポートの少なくとも1つと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合される１つ以上のサウンド再生装置とを有し、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化する音声制御式電子楽器。
【請求項１６】
自動伴奏メカニズムを更に有する請求項15に記載の音声制御式電子楽器。
【請求項１７】
当該楽器が、手持ち型である請求項15に記載の音声制御式電子楽器。
【請求項１８】
音声制御式電子楽器であって、
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合される１つ以上のサウンド再生装置と、
サウンドのパターンを生成するためのランダムパターン生成器またはテーブルルックアップの何れかとを有し、
それによってユーザが当該パターンを再生しようと試みるゲームが、供給され、
予め決められた不連続のノートに関して平均シャープネス／フラットネスと、
予め決められた不連続のノートに関する平均ピッチ誤差（絶対値）との何れかを測定するための手段を有し、    
当該不連続のノートが、半音を有することが出来き、
自動伴奏メカニズムを有し、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化する音声制御式電子楽器。
【請求項１９】
当該自動伴奏メカニズムが、シーケンス記録および再生のためのメカニズムを有する請求項18に記載の音声制御式楽器。
【請求項２０】
シーケンス記録および再生のための当該メカニズムが、
記録する前記要求を示す記録ボタンと、
第1ノートが歌われるときに、記録を始めるための手段と、
同期または非同期記録および再生のための手段と、
ボタンの2つの押圧の間で歌われる全てのノートの非同期な記録の手段と、
再生とともにユーザが別の楽器を演奏することを可能にする手段との何れかを有し、同期再生／記録が実施される場合、歌われたノートが、リズミカルな伴奏のビートに関して調節され、反復再生が、当該反復再生で安定したビートによって再生される請求項19に記載の音声制御楽器。
【請求項２１】
当該楽器が、手持ち型である請求項18に記載の音声制御式楽器。
【請求項２２】
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合される１つ以上のサウンド再生装置とを有し、ピッチおよび当該楽器のボリュームが、当該ユーザの音声に応じて変化する音声制御式電子楽器であって、
当該ピッチ検出器が、
ダウンサンプリングされた音声データからの低解像度ピッチ周期を計算するための帰納的自己相関メカニズムと、
音声データの低いサンプル・レート・ストリームからの低解像度ピッチ周期を計算するための帰納的自己相関メカニズムとの何れかを有し、
隣接したピッチ値の自己相関関数値と供に低解像度ピッチの自己相関関数値が、ピッチの高解像度の推定値を提供し、
ピークの出現の時間が、当該音声データの大きなサンプル・レート・ストリームに従って記録され、かつ、
ピッチの高解像度推定値が、その対応している時間間隔が最も厳密に解像度ピッチ値と一致するピークの最新の対に対応する音声制御式電子楽器。
【請求項２３】
ユーザの音声が入るマウスピースと、
音声ピッチ変換モジュールであって、ピッチ検出器を有する当該音声ピッチ変換モジュールと、
１つ以上のユーザ制御部と、
前記音声ピッチ変換モジュールに結合される１つ以上のサウンド再生装置と、
ピッチ検出誤差の効果を緩和するための手段と、
正しいピッチに関する多くの仮説を維持し、かつ任意の所定の時間で最も見込みのある仮説を演奏することにより当該楽器によって演奏される多くのピッチ・ジャンプを減らすための手段との何れかとを有する音声制御式電子楽器であって、
ピッチ誤差が、演奏されたノートの間のピッチのジャンプによって示され、
ピッチの変化が、予め定められたしきい値より大きい場合、ロジックが適用され、
ピッチのジャンプに応じた楽器サウンドが、新しいピッチに従う新しい楽器サウンドのフェードインと共に、当該ジャンプの前のオリジナル・サウンドのフェードアウトから構成され、
別のジャンプが、フェードイン／アウトのシーケンスの間発生する場合、ロジックが適用され、および、
ジャンプの後フェードインしているサンプル・ストリームが、当該ジャンプの前にフェードアウトしているサンプル・ストリームと同じ深さであり、
当該楽器のピッチが、当該ユーザの音声に応じて変化する音声制御式電子楽器。
【請求項２４】
当該楽器が、手持ち型である請求項23に記載の音声制御式楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、楽器に関する。より詳細には、本発明は、音声制御式電子楽器に関する。
【背景技術】
【０００２】
楽器は、伝統的に、演奏が難しく、その楽器の基本操作技術を学ぶには、時間と場合によってはかなりの金額投資が必要となる。頻繁でしばしば厳しい練習授業の他に、一般に、ピッチ、ラウドネス、音色など、その楽器に関連した適切な音楽の表現を達成するための機械的技巧を教える音楽レッスンが、必要となる。さらに、ユーザが、楽器を操作して、以前に書かれた歌を演奏出来るように楽譜が教えられる。
【０００３】
本発明は、その出力が、人の音声によって制御される本明細書で「ヴォコロ(VocoloTM)」と呼ばれる手持ち型音楽シンセサイザに関する。ヴォコロの原理および特長は、以下において「参照特許出願」と呼ばれる、タイトル「音声制御型電子楽器(Voice Controlled Electronic Musical Instrument)」のPCT出願番号PCT/US00/13721に記載されている。この参照文献において使用されるヴォコロの代わりの名前は、「ハムホーン(HumHornTM)」および「ハムバンド(HumBandTM)」であることに留意されたい。ヴォコロは、音声制御式電子楽器である。それは、本質的には、電子カズーである。演奏者は、マウスピースにハミングし、装置は、演奏者の音声に応じてそのピッチとボリュームが変化する楽器のサウンドを模倣する。演奏者は、実際の楽器を演奏し、かつその楽器を自分の音声の細かいニュアンスで思うままに制御している印象を得る。
【０００４】
楽器の発達は、相対的に遅く、過去の数百年の間に定着した新しい楽器製品は、ごくわずかである。しかしながら、電子回路関連の技術の導入は、楽器製品開発に大きな影響を及ぼした。例えば、音楽シンセサイザは、ピアノ鍵盤インターフェース／コントローラと組み合わされて、ピアノやキーボードなどの１つの楽器の演奏を学んだ人が作り出すことができる楽器音の数と種類を大幅に広げた。しかしながら、シンセサイザを操作する人には、ピアノの演奏と関連した音楽表現の基礎を少なくともある程度学ばなければならないという必要性が残っている。
【０００５】
したがって、自らを音楽的に表現できるようにしたいが、それまで楽器の演奏を学んだことがなく、またはそれぞれの楽器の演奏方法を学ぶことなく多数の楽器サウンドを作成できるようにしたい人々にとっては、その技能を学ぶために投資しなければならない時間が依然としてかなり多く、またその人々が一応満足できる習熟レベルに到達できるという保証はなかった。
【０００６】
米国特許第3,484,530号および第3,634,596号には、マイクロフォンによる単一音入力が刺激することができる記録された音楽ノートを含むメモリから音楽出力を生成するシステムが開示されている。この特許に開示されるシステムは、ピッチ、アタック、サステイン、および減衰、ならびにボリューム・レベルを検出することができ、また、それらの感知入力を再生される記録ノートに適用できると述べられている。このシステムは、実際には、聴取者や演奏者が遅れに気づかないほど高速に変換することができる音楽ノート‐音楽ノート変換器である。しかしながら、このような機能を達成するために、扱い難くかつ高価な電子機械的手段が、提案されたが、これらは、携帯型または手持ち型の楽器には適しておらず、主に大型システム向けであった。
【０００７】
前述の特許に開示されたシステムにおいて、メモリは、半音階の不連続ノートを含み、同じピッチの個別の入力音に応じることができる。このシステムは、演奏者は、不連続ノートしか選択できず、かつその特定のキーを押すことによってそのノートが生成される鍵盤楽器に類似している。他の楽器は、全音増分と半音増分の間のピッチの選択肢を演奏者に与える。例えば、バイオリンは、弦を押さえた場所によって変化するピッチを生成することができ、または、スライド式トロンボーンは、全音増分と半音増分の間でピッチを降下させることができる。これらの楽器は両方とも、ピッチの完全な周波数スペクトルを生成する。しかしながら、このような従来技術のシステムは、連続変化する入力のピッチに応じて連続変化するピッチの出力を提供することができず、また実際の楽器がその楽器の音域にわたってピッチの関数として生成するノートの音色を写実的に複製するノートの音色を生成することができず、また実際の楽器が楽器の入力における力の関数として生成するノートの音色を忠実に複製するノートの音質または音色を作成することができなかった。
【０００８】
人の声を使用してシンセサイザを制御し、それによりほとんどの人が持つ独特な音楽表現手法を利用するために、他の様々な方法が提案されてきた。話すことができる人はほとんど誰でも、ピッチやラウドネスなどの表現パラメータを音楽的に変化させる能力を持つ。そのような方法の１つは、R. Rupertによる米国特許第4,463,650号(1984年8月7日)に記載されている。Rupertの装置の場合、システムのメモリに楽器の実際の音が入れられている。このシステムは、Rupertが「マウス・ミュージック」と呼ぶものの刺激に応じて、マウス・ミュージックの刺激に実時間で応答する演奏可能な楽器を作り出す。また、K. Obataによる米国特許第4,924,746号(1990年5月15日)「入力波形信号からピッチを導出する電子装置の入力装置(Input apparatus of electronic device for extracting pitch from input waveform signal)」も参照されたい。
【０００９】
Ishikawa, Sakata, Obaraによる「音声認識間隔評価システム( Voice Recognition Interval Scoring System)」欧州特許第142,935号(1985年5月29日)は、歌声の不正確さを認識し、「カーソルを修正する部分に移動することによって、譜面に記入された音程データを容易に修正しかつ音程を修正モードで修正する修正手段を提供するものである。」声の不正確さを処理するための類似の試みにおいて、M. Tsunooらによる米国特許第3,999,456号(1976年12月28日)に示された装置は、出力トーンを音階に制限する音声制御式楽器用音声キーイング・システムを使用する。Ishikawa特許の装置またはTsunoo特許の装置を有効な目的に使用する際の問題は、訓練を受けていないほとんどの演奏家が、様々な歌および演奏に対しどの音階が適切であるのか理解できないことである。この装置は、演奏したい音に到着できないユーザのフラストレートのため、改善されていない音声制御式音楽シンセサイザを損なうことさえある。
【００１０】
関連する分野には、「ミュージック・マイナス・ワン」という概念がある。これは、事前に決められている通常は事前に録音されたバックグラウンド音楽を使用して、演奏家／ユーザが、共に歌いまたは楽器を演奏することが出来る文脈音楽（通常はリード・パート）を供給する。この概念は、ユーザが、主要パートを演奏し、他のパートを他の演奏家に演奏させることによって、より完全に聞こえる音楽を作成することを可能にする。このような体験には、より高い娯楽的価値、練習的な価値、および創造的表現手段を与える利点がある。
【００１１】
M. Hoffによる「バックグラウンド音楽と共に容易演奏するための娯楽および創造表現装置(Entertainment and creative expression device for easily playing along to background music)」米国特許第4,771,671号(1988年9月20日)は、ミュージック・マイナス・ワンの概念の強化について開示している。これによると、音声制御式音楽シンセサイザのリードを演奏する楽器にある程度のインテリジェンスが与えられ、このケースでは、バックグラウンド音楽に対して不協和音または不調和音となるノートが生成されないようにしてある。さらに、Hoff特許は、補正を使用することによる音声制御式音楽シンセサイザの変更を開示している。TsunooとIshikawaの特許に提案されているように、音程を任意の方法で補正するのではなく、この装置は、音楽シンセサイザの出力を、事前に決められているバックグラウンド音楽に対して平均聴取者には必ずうまく聞こえるものに調整する。しかしながら、Hoff特許は、検出したピッチに最も近い伴奏から連想される音階ノートを使用することによって、あらかじめプログラムされた伴奏音楽の文脈でのみピッチ補正を行う。Hoff特許の場合、伴奏が無い場合には、ピッチ補正を提供できないので、例えば、ユーザが、ピッチ補正に使用する音階を選択する機能や、現在検出されているピッチをその音階の主音に割り当てる機能などは無い。
【００１２】
ピッチ検出自体については、様々なプロセス手法が知られている。例えば、M. RussによるSound Synthesis and Sampling, Focal Press, 1996, p. 265、または、L. RabinerらによるA Comparative Performance Study of Several Pitch Detection Algorithms, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-24, No. 5, Oct. 1976, p. 399を参照されたい。Russによれば、従来の一般的なピッチ検出方法は、a)ゼロクロッシング、b)自己相関、c)スペクトル解釈に分類される。
【００１３】
自己相関は、ピッチ検出用に商業的に今日使用されている現在おそらく最も人気がある方法である。例えば、現在のアプローチに相当類似している3つの自己相関アプローチは、S. Dameによる「音楽信号の基本ピッチを決定する方法および装置(Method and Device For Determining The Primary Pitch of A Music Signal)米国特許第5,619,004号（1997年4月8日）」と、M.J. Ross、H.L. Shaffer、A. Cohen、R. Freudberg、および H.J. Manleyによる「平均強度差関数ピッチエクストラクタ(Average Magnitude Difference Function Pitch Extractor)」 IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-22, No. 5 (Oct. 1974)」である。Hildebrand, H. A「ピッチ検出およびイントネーション補正装置および方法(Pitch Detection and Intonation Correction Apparatus and Method)」米国特許第5,973,252号（1999年10月26日）。F. Mekuria「音声信号からの周期的情報の検出(Detection of periodicity information from an audio signal)」 米国特許第 5,970,441 号(October 19, 1999)は、（ローパス）フィルターをかけられた音声信号のピークを強調するピッチ検出の方法を開示する。
【００１４】
【特許文献１】「音声制御型電子楽器(Voice Controlled Electronic Musical Instrument)」PCT出願番号PCT/US00/13721
【特許文献２】米国特許第3,484,530号
【特許文献３】米国特許第3,634,596号
【特許文献４】米国特許第4,463,650号(R. Rupert)
【特許文献５】米国特許第4,924,746号(1990年5月15日) (K. Obata)「入力波形信号からピッチを導出する電子装置の入力装置(Input apparatus of electronic device for extracting pitch from input waveform signal)」
【特許文献６】「音声認識間隔評価システム( Voice Recognition Interval Scoring System)」(Ishikawa, Sakata, Obara)欧州特許第142,935号(1985年5月29日)
【特許文献７】米国特許第3,999,456号（M. Tsunooら）(1976年12月28日)
【特許文献８】「バックグラウンド音楽と共に容易演奏するための娯楽および創造表現装置(Entertainment and creative expression device for easily playing along to background music)」(M. Hoff)米国特許第4,771,671号(1988年9月20日)
【特許文献９】S. Dameによる「音楽信号の基本ピッチを決定する方法および装置(Method and Device For Determining The Primary Pitch of A Music Signal)米国特許第5,619,004号（1997年4月8日）」
【特許文献１０】Hildebrand, H. A「ピッチ検出およびイントネーション補正装置および方法(Pitch Detection and Intonation Correction Apparatus and Method)」米国特許第5,973,252号（1999年10月26日）
【特許文献１１】F. Mekuria「音声信号からの周期的情報の検出(Detection of periodicity information from an audio signal)」 米国特許第 5,970,441 号(October 19, 1999)
【非特許文献１】M. RussによるSound Synthesis and Sampling, Focal Press, 1996, p. 265
【非特許文献２】L. RabinerらによるA Comparative Performance Study of Several Pitch Detection Algorithms, IEEE Transactions on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-24, No. 5, Oct. 1976, p. 399
【非特許文献３】M.J. Ross、H.L. Shaffer、A. Cohen、R. Freudberg、および H.J. Manleyによる「平均強度差関数ピッチエクストラクタ(Average Magnitude Difference Function Pitch Extractor)」 IEEE Trans. on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol. ASSP-22, No. 5 (Oct. 1974)」
【非特許文献４】Y. Medan、E. Yari、D. ChazanのSuper Resolution Pitch Determination of Speech Signals, IEEE transaction on ASSP（1989年10月）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
楽器の音声コントロールを可能にする現在公知のシステムの全ての主な欠点は、それらのシステムが、かさばる筐体を必要とし、一般的ではないフォームファクタで提供され、すなわちいくつかの技術的な装置を必要とすることである。したがって、ユーザは、そのような楽器を自然の方法で接続することが出来ない。このような装置は、ユーザに、楽器を演奏するというよりも、ほとんどの場合、コンピュータを操作するのと同様に機械を操作するという印象を与える。このことのみで、このような装置が、商業的に成功せずまた消費者にうけいれられなかったことがよくわかる。
【００１６】
実際の楽器と類似のフォームファクタでの音声制御式楽器を提供することは有利であろう。このようなフォームファクタがユーザに簡単な操作方法を提供することによって、このような楽器の使い易さに貢献することは、更に有利であろう。また、小さい寸法のフォームファクタろ、経済的な価格とを達成できるように、音声制御式電子楽器に計算効率の高いピッチ検出技術を提供することも有利であろう。
【００１７】
ピッチ検出方法が完全でなくかつ常に多少の誤差があると仮定すると、また、楽器合成の音質に関して、誤差を減少し、および／またはこれらの誤差の効果を緩和する手段を提供することも有利であろう。
【００１８】
演奏者がヴォコロのユニークなコントロールスタイルを利用することが可能となる特長を提供することは、更に有利であろう。ほとんど他のいかなる楽器に対しても、手は、ノートを演奏するためだけに占領される。ヴォコロであれば、手は、例えば、ビブラート、ボリューム（およびトレモロ）および音色制御など、演奏のニュアンスを制御することができる。演奏者の声もまた、同様にニュアンスを制御するために使用することが出来、ユニークで強力な演奏を作成するための宝庫を提供する。
【００１９】
ヴォコロは、手で持つ場合、その音の出力が体を通して感じられるので、感情的な体験を提供できる。この特性を強調するために、正確なバックグラウンド・リズムに対応する機械的なパルスをヴォコロの体を通して伝える特別な手段を提供することは、有利であろう。
【００２０】
このヴォコロは、即興演奏および個人的作曲のためのすばらしい道具とすることができる。このために、演奏者が一人で「ジャムする」ことができることは、有利であろう。すなわち、バックグラウンドの伴奏として、ノートのシーケンスを記録し、次に、この伴奏と調子を合わせることが可能である。
【００２１】
ヴォコロ用の声のインターフェースは、それがノートのピッチとタイミングのパターンを認識することができるので、ゲーム演奏によく向く。したがって、声のパターン認識のための手段並びに、異なる種類のゲームに対してこのような機能を利用する異なる方法を提供することは、有利であろう。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、その出力が、人の声によって制御される、現在ヴォコロと呼ばれている手持ち型音楽シンセサイザに関する。ヴォコロは、音声制御式電子楽器である。演奏者は、マウスピースにハミングし、装置は、演奏者の音声に応じてそのピッチとボリュームが変化する楽器のサウンドを模倣する。
【００２３】
演奏者には、実際の楽器を演奏し、かつその楽器を自分の音声の細かいニュアンスで思うままに制御している印象が与えられる。楽器は、基本的に、例えば、トランペット、トロンボーン、サクソホン、オーボエ、バスーン、クラリネット、フルート、ピアノ、エレキギター、声、笛、すなわち、実質的にサウンドの任意の供給源などの、任意の音楽生成音源とすることができる。
【００２４】
参照特許出願は、ヴォコロの3つの主たるソフトウェア構成要素を記載している。それは、周波数検出モジュール、ラウドネス追跡モジュールおよびノートアタックモジュールである。周波数検出モジュール(FDM)は、演奏者の声の周波数を識別する。演奏者によって要求されるように、選ばれた楽器は、FDMによって判断されるピッチでまたはそのピッチからのオフセットで総合される。ラウドネス追跡構成要素は、演奏者の声のラウドネスを測定し、次に、この情報を使用して合成サウンドのボリュームをセットする。ノートアタックモジュールは、演奏者の声のラウドネスの急な変化を検出する。この構成要素は、合成された楽器が新しいノートをいつ開始しなければならないかを決定するのに役立つ。
【００２５】
本発明の1つの観点は、改善されたマイクロフォン・インタフェースの形で、ヴォコロ・ハードウェアの改善点を記載する。自動バックグラウンド・リズムを演奏者にフィードバックするための電気ドラムおよび表現制御用のウィグル(wiggle)バーを有する代替実施例も、また、記載される。合成におけるピッチ離散化のより滑らかな形式およびピッチ検出誤差を緩和する新しいアプローチも、また、開示される。演奏評価用のソフトウェア方法、シーケンス記録および再生、ピッチ平滑化、および表現制御のための声の新しい使用法も、また、記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の構造および機能、並びに例示の実施例と共に本発明の動作において利用されるステップのシーケンスが記載される。同じまたは等価な機能性は、本発明の範囲の精神から逸脱することなく、例示の実施例にさまざまな修正を加えることによって達成されるであろうことは、当業者によって理解されるべきである。
【００２７】
しかしながら、これらの改善および新しい特長を記載する前に、最ず、基本的なヴォコロが、簡単に説明される。基本的なヴォコロのより詳細な説明は、参照特許出願に記載されている。
【００２８】
ヴォコロは、その出力が人の声によって制御される手持ち型音楽シンセサイザである。図1は、ヴォコロの機能を図解する。演奏者10は、楽器12のマウスピース14内に歌うかまたはハミングする。ヴォコロは、応答して、楽器の出力13に、ピッチとボリュームが両方とも演奏者の声のニュアンスに厳密に従う音を生成する。演奏者は、ヴォコロがどの楽器を模倣すべきかを選択することができ、かつ歌うだけで選択された楽器を演奏している印象が与えられる。
【００２９】
ヴォコロ自体は、既知または新規の如何なる楽器に似ていてもよい。いくつかの周知な楽器を思い出させる1つの可能な構成を、図2に示す。このモデルでは、マウスピース5が、マイクロフォン・カップ9に直接つながれている。スピーカは、ハウジング11内にあり、サウンドは、グリル7の外に伝えられる。したがって、このハウジングは、生成されるサウンドに音響的品質を与える。電子回路とバッテリは、ハウジング内に収容され、ハウジングは、また、例えば、断続的ボタン1a、音量調節ホイール1b、およびモード・ボタン1cのいくつかの指操作式制御部を保持する。断続的ボタンは、演奏の間、急速に変化する演奏パラメータを制御するためのものである。モード・ボタンは、楽器選択、ボリュームまたはオクターブのような、長時間にわたってある固定された値にとどまると思われる演奏パラメータを変えるためのものである。音量調節ホイールは、演奏の全体的なボリュームを制御するためのものであり、かつ、演奏者の親指によって操作されためのものである。ウィグル・バー1dは、選択されたシンセサイザ・パラメータ、例えば、ボリュームまたはピッチの表現上のファイン制御のため演奏者の手（または指）が移動するようにされている。LEDの列3は、所定の演奏に対する鮮鋭さまたは単調さに関して演奏者にフィードバックを提供する。同様に、LEDの別の列4は、所定の演奏に対するピッチ精度に関して演奏者にフィードバックを提供する。
【００３０】
ヴォコロの論理構成は、図3に示される。マイクロフォン30は、固定周波数で信号をサンプリングするアナログディジタル変換器(ADC)31に、アナログ信号を送る。ADCは、一度に1つのサンプルを変換し、それをバンド・パス・フィルタ32（これは、高すぎる周波数または低すぎる周波数を除去することによって信号を平滑化する）に送る。フィルタ処理された各サンプルは、次に、信号解析モジュール(SAM)33に送られ、そこで、それより前のサンプル文脈内で解析される。サンプルを解析した後、SAMは、シンセサイザ38に、次のような情報を渡す。
【００３１】
・シンセサイザがノートを演奏しているか否か？  演奏している場合は、
・現在の周波数。
・現在のボリューム（ラウドネス）。および、
・新しいノート・アタックの状態を検出したか否か？  および、
・音色の程度およびタイプ。
【００３２】
シンセサイザは、SAMからのこの情報の他に、また、指操作式制御部37および位置センサ24からの入力を受信する。後者は、ウィグル・バー27の位置を測定する。これらの制御値は、次のもの（但し、これらに制限されない）を含む様々なシンセサイザ・パラメータを修正することができる。
【００３３】
・模倣する現在の楽器（音源）。
・シンセサイザは、SAM（連続的ピッチ追跡）によって検出された正確な周波  
数を常に演奏すべきか、または、その代わりに、指定された音楽モード（不  
連続的または半不連続的ピッチ追跡）でその周波数に最も近いノートを演奏
すべきか否か？
・不連続または半不連続のピッチ追跡に使用される音楽モード、例えば、半音
階、長調、短調、ブルース。
・現行ピッチが所定の音楽モードの主音（第1のノート）であるか否か？
・ノートのシーケンスを記録スタートさせるか否か、およびそのシーケンスを
いつ再生させるか否か？
・半不連続のピッチ・モードに対する不連続のピッチのヴォコロの同調。
・演奏の評価を起動するか否か？
・表現上の制御をどのタイプの表現に制御すべきか？  および、
・表現上の制御（例えば、ウィグル・バー）による表現。
【００３４】
次に、出力サンプルは、渡される全ての情報に従ってシンセサイザによって生成される。また、この出力サンプルは、デジタルアナログ変換器(DAC)34に供給される。DAC変換器は、それが受信するデジタル出力サンプルのストリームからのアナログ出力信号を生成する。この信号は、増幅器35に送られた後スピーカ36によって伝えられる。
【００３５】
シンセサイザは、また、交替で「電気ドラム」29を駆動する電子スイッチ28に送られる所望のバックグラウンド・リズムによって、不連続のロジック・パルスも生成する。
【００３６】
本文明細書の残りの部分は、以上概説した構成要素を詳細に考察する。
【００３７】
ピッチ検出のための増分自己相関
自己相関は、ピッチ検出のための今日、商業的に使用されるおそらく最も人気がある方法である。本セクションは、ピッチ検出のために使用される標準自己相関アプローチのための改善、並びに我々の好適なピーク・ベース方法と標準アプローチとの混成であるハイブリッド法を記載する。異なる方法を区別す  る際に援助とするために、以下の略語は、定義される。
【００３８】
PBAC：ピーク・ベースの自己相関、それは、参照特許出願文献に記載されている方法である。
【００３９】
SBAC：サンプル・ベースの自己相関、また、標準の（増分）自己相関と呼ばれ、本セクションで記載される。
【００４０】
ISBAC：補間されたサンプル・ベースの自己相関、または、「標準の（増分）      自己相関」と称され、これが、本セクションで記載される方法である。
【００４１】
PASBAC：ピーク拡張サンプル・ベースの自己相関、これは、本セクションに記載される。
【００４２】
SBACの妥当な記述は、Hildebrand と Dameによる引用された特許において提供され、現在概説される。現在の記述が正確に彼らのものにマッチしない一方、それは中心的考えを伝える。SBACの正規化されない自己相関関数は、次の通りである。
2005537499.tif 000002
ここで、tは、（現行サウンド・サンプルに関する）現在時刻であり、「L」は、遅れであり、(t-j)は、過去のj番目のサンプルであり、および、S(k)は、時間kのサウンド・サンプルである。（遅れの現在の定義が一般的に文献において使用されるそれと少し異なることに留意されたい。）H()は、t-2Lとt-L間の波およびt-Lとt間の波である2つの隣接する音波間の類似測定である。これらの当該2つの波は、それぞれ、現在第1および第2の比較波と称する。一般に、これら2つの波の形状が類似するほど、H()の値は、大きくなる。しかしながら、ボリューム変調の効果が緩和されるように、音波を正規化することは、かなり簡単である。式(1)の振幅正規化自己相関バージョンZ(t,L)は、次の通りである。（Y.Medan、E.Yari、D. ChazanのSuper Resolution Pitch Determination of Speech Signals, IEEE transaction on ASSP（1989年10月）を参照されたい。）
2005537499.tif 000003
ここで、基本周期は、遅れLに関してZ(L,t)の第1の極大に対応し、更なる条件は、Z(L,y) >（1-Φ）であり、ここで、Φは前もって設定された小さい正定数（<<1）である。正規化の他の形は、同様に可能である。以下において、Z()は正規化された自己相関関数および、必ずしも式に従う必要がない方法（例えば、正規化の僅かに異なる形が規定される参照特許は、好適である。）を表現するために用いられる。
【００４３】
式(1)と(3)に従うZ(t,L)は、計算するのに極めて高価である可能性がある。Z()が各時間ステップで、すなわち入っているサンプルごとに、または、ダウンサンプリングが適用される場合、例えば、5番目のサンプルごとに、計算されなければならないので、このアプローチは、現在サンプル・ベースの自己相関(SBAC)と呼ばれている。一方、フィルタにかけられた音波の強いピークが、生じるたびに、ピーク・ベースの自己相関は、Z()を計算するだけである。これは、約5ミリ秒またはその程度ごとである傾向がある（および同様に他の好都合を含んでいる）。
【００４４】
2つの主たる方法は、文献において、計算レートを減らすために使用されている（DameおよびHildebrandによって使用されている）。第1の方法は、帰納的に自己相関関数を算出することができ、Z(t,L)がZ(t-1,L)と更に2、3の項だけに依存するということを利用する。第２の方法は、Z(t-1,L)の二重解像度計算を使用することができ、最適遅れ(L*)の粗い推定値を得るために音波のダウンサンプリングされた形または低解像度の形を使用し、次に、低解像度検索により見つけ出した解の近くの最高の遅れ(L**)のための高解像度検索を使用する。例えば、オリジナル、ダウンサンプリングされたもの、および高解像度のレートでのものは、それぞれ、24,000 hz、8,000 hz、および、24,000 hzであろう。
【００４５】
以下の記述の表記法に関して、一般に、S(t)は、時間tの音声信号であり、SaとSbは、それらがマッチするかどうか見るために比較されるS(t)の2つの隣接するセグメントを指す。SaとSbの周期が等しいと仮定される場合、Saは、ベクトル[S(t),…,S(t-L)]Tを指し、および、Sbは、ベクトル[S(t-L),…,S(t-2L)] Tを指す。SaとSbは、（PBACのように）ピークよって制限される場合、周期は、等しいと仮定されず、Saは、ベクトル[S(t),…,S(tsplit)]Tを指し、Sbは、ベクトル[S(tsplit),…,S(tstart)] Tを指す。
【００４６】
ISBAC：補間を使用してSBACを改善すること
上記したように、DameとHildebrandの方法の二重解像度検索のための第２ステージは、ダウンサンプリングされた自己相関関数から見つけ出されるL*を囲む小さいセットの遅れに対してオリジナルの（高い）サンプル・レートで、各遅れの自己相関を見つけ出す。
【００４７】
補間に基づく本明細書で開示される方法は、自己相関関数が、帰納的定式化を使用して、ダウンサンプリングされたサウンド・データに関して、最初に算出されるという点においてまさにに記載されているSBAC方法と類似している。しかしながら、異なるアプローチが、使われ、低解像度の遅れ値から高解像度の遅れ値を算出する、すなわち高解像度の検索を使用する代わりである。L*が時間tのダウンサンプル信号に最適の遅れの値である場合、Z(t,L*-1)とZ(t,L*+1)は両方ともZ(t,L*)より小さい。ある放物線が、これらの3点に一致させることができる。すなわち、
2005537499.tif 000004
ここでa, b,および cは、データから判断される（二次式）係数であり、H'()はL*の領域のLの最良適合推定値である。式(4)でZ(t,L*-1)、 Z(t,L*) およびZ(t,L*+1)値を利用することは、係数を計算するために3つの線形式および3つの未知数を提供する。最適遅れL**が二次式のピーク（または谷）に、すなわちL** = b/(2c)に位置する。高解像度の遅れを計算するこの方法は、上記した高解像度の検索を使用することより極めて計算機的に効率的である。
【００４８】
PASBAC：ピーク情報を使用してSBACを改善すること
本実施例において、周期L*の粗い推定値は、ダウンサンプリングされた（バンド・パス・フィルタをかけた）データに（帰納的に、計算された）SBACを使用して、さらに用いられている。しかしながら、この点で最高の遅れに対して高解像度の検索を用いる代わりに、微細な基本周期は、音波内のごく最近のピークを検索することによって見つけ出される。すなわち、我々が、ピークに対応するかもしれない、または、対応しないかもしれない時間tにいると仮定する場合、我々は、2つの強いピークを、最も厳密にL*にマッチしているそれらの間で音程を備えている最も最近の過去で見つけ出したい。強いピークは、過去の対応する基本波長を極めて備えていそうにないピークとして現在定義され、かつ、例えば、次の基準により、定義されることができる。
2005537499.tif 000005
2005537499.tif 000006
2005537499.tif 000007
ここで、sgn()は対応する表現の符号を指し、かつ、εは、事前に決められた定数（定数が大きいほど、ピークが強い）である。今、現在時刻tにtMRPを最新の（強い）ピークとして定義し、tLP(k)を遅れピーク、すなわち、次の誤差関数も最小化するtMRPの前の強いピークの時間として定義する。
2005537499.tif 000008
【００４９】
すなわち、k*が前述の表現を最小化する時間インデックスkの値である場合、周期の微細な解像度推定値は、次式によって与えられる。
2005537499.tif 000009
【００５０】
概説すると、サウンド・データが高いサンプル・レート、例えば24,000 hzで入るとき、最近の強いピークの時間は、（円形の）バッファに保持される。このサウンド・データは、また、例えば、8,000 hzまで、ダウンサンプリングされる、および、（帰納的）SBAC方法は、このデータを使用して、例えば、Dameの特許に従って、L*を見つけ出すために使用される。一旦、L*が見つけ出されると、最小D(k)は、式(6)（k*は、この極小に対応する）を使用して、kに関して見つけ出される。最後に、L**はk*のこの値を使用して、式(7)から計算される。
【００５１】
この方法で微細な解像度周期を計算することは、最後のサブセクションに記載されている微細な解像度方法を使用することよりずっと安く計算できる。
【００５２】
標準自己相関（ISBACとPSBAC）の前述の修正がSBACより効率的な計算を提供する一方、それが妥当なマージンによって最も計算機的に効率的であるので、最も好適なアプローチは、まだ、PBACまたはピーク・ベースの自己相関である。しかしながら、ISBACまたはPSBACが特定の状況ではPBACと比較して好まれるだろうことは、考えられる。例えば、プロセッサRAMまたはプログラムROMは非常に小規模である場合である。（PBACは、もう少し大きいRAMおよびもう少し大きいプログラム・スペースを必要とする。）
【００５３】
ピッチの平滑化
ヴォコロは、歌い手の声を、その声と同じ基本ピッチの楽器サウンドに変換する。しかしながら、歌い手の声の揺れは、（特に初心者に対して）いくぶん不快な楽器サウンドを生成する可能性がある。楽器によって演奏されるピッチ(fp)を平滑化されたバージョンfvにすると、この不愉快を緩和することができる。それ故に、fpにローパス・フィルタを使用しfvを得ることは、望ましいかもしれない。
【００５４】
図4は、このロジックの流れ図を示す。ここで、kは、最も現在検出されたピッチfp(k)にインデックスを付け、および、ここで、非常に簡単なタイプのローパス・フィルタが、（短期平均算出に用いられ）示されている。追跡誤差が、あるしきい値より大きい場合、ロジックは、fp=fv をリセットし、次に、誤差がしきい値に入る時、再び追跡装置を起動する。ピッチがピッチ検出器によって失われる場合、ロジックは、ピッチが再確立されるときに、fp=fvをリセットする。このアルゴリズムは、信号解析モジュール33(SAM)の一部であるが（SAMに関して詳細は参照特許出願を参照されたい。）、今、サウンド・シンセサイザ・モジュール38に渡される周波数は、fp(k)であることに留意されたい。
【００５５】
ピッチ平滑化を使用することの別の利点は、サンプル・レートが演奏者の予想される基本周期範囲と比較して低い場合、発生する。このような場合、例えば、基本周期にわたって10か12のサンプルしか存在しないことがあり得る。これは、しばしば、それらの真の値のまわりに有意に振動する（不快な楽器サウンドを生成する）計算されたピッチ値に結果としてなる。それ故に、ここで記載される平滑化方法は、振動を平均し、より厳密に真の値に接近するピッチ出力を生成し、そして、ずっと良い感じの楽器サウンドを生成する。
【００５６】
本アプローチの精神から逸脱することなく、任意の種類のローパス・フィルタを、本ピッチ平滑化アルゴリズムにおいて使用することが出来ることは、理解されるべきである。
【００５７】
半不連続のピッチ・モード
参照特許出願の場合、2つのモードのピッチ制御、連続のピッチ・モードと不連続のピッチ・モード（これらのタイプの方法は、文献内でピッチ量子化方法としばしば呼ばれる）がある。好ましい実施例（半不連続のピッチ・モードと呼ばれている）は、連続的および不連続的モードのハイブリッドである。連続的ピッチ・モードにおいて、楽器で演奏される周波数(fp)は、人の声の周波数(fv)と同じである。不連続のピッチ・モードにおいて、fvは、fpの（多重）ステップ関数である。図5は、不連続のピッチが自然の半音に対応する場合に対してlog(fv)の関数としてlog(fp)を関連づける平坦な階段41を示す。連続的ピッチ・モードは、図5内の階段関数を分割している対角線40に対応する。垂直なハッシュマーク42は、不連続のピッチ（例えば、半音）に対してfv所在を示す。
【００５８】
自然の半音に対する半不連続のピッチ・モードは、図6に示される。この階段のような関数は、（垂直なハッシュマーク45によって示された）半音所在のまわりに中心がある実質的に平坦な踊り場44を有する。踊り場が、完全に平坦な場合もあるしまたは水平に対する小さな角を有する場合もある。より明らかに相違ピッチ・モードの間で区別するために、図5のまっすぐな階段は、今後完全に不連続なピッチ・モードと称することに留意されたい。完全に不連続なピッチ・モードは、半不連続のピッチ・モードのスペシャル・ケースであることに留意されたい。
【００５９】
第1の導関数（dfp/dfv）において滑らかであり、完全に平坦な（またはまっすぐな）セグメントである必要はないlog(fv)とlog(fp)との間の関係によって、上記した階段関数を、置き換えることができることは、理解されるべきである。それにもかかわらず、基本的な形状は、保持される。例えば、１つの興味のあるバージョンは、その関数が正確な半音ピッチ以外で至る所でゼロ傾きを有する。この場合、半音は関数の変曲点に対応する。
【００６０】
計算および／またはRAMオーバーヘッドは、低コスト演奏のために最小化される場合、（log(fp)、（log(fv)））スペースの代わりに（fp、fv）スペースで区分線形セグメントを有する半不連続の関数を表現することは好ましい。このアプローチに対して所定のfvからfpを算出するために、最初に、fvを囲む2つの不連続のピッチf1とf2は、簡単な比較検索によって見つけ出される。次に、fpは、次の式から算出される。
2005537499.tif 000010
ここで、0＜β＜100は、区分線形半不連続の関数の不連続のパーセントである。（β=0% と β=100%は、それぞれ、連続的ケースと完全に不連続的ケースに対応する。）このアプローチのわずかな不利な点は、両対数プロットで見る場合、ステップは、両対数表現に対して、対称性に少し欠けるということである。しかしながら、ほとんどの環境で、相違は、任意の聴取者にたぶん気づかれない。
【００６１】
半不連続のピッチ・モードは、SAMまたはSSMのいずれかの一部として、実施されることができる。但し、SAMによってそれを実施することが好ましい。それがSAMにおいて実施される場合、図3で、SSMモジュールに対する周波数入力は、半不連続の関数の出力によって置き換えられることに留意されたい。
【００６２】
ピッチ平滑化による不連続のピッチ・モードのハーシュネス低減
前述の半不連続のピッチ・モードの利点の1つは、安定した不連続のピッチは、（階段関数に対してピッチの急な変化をおこすことになる）完全に不連続なピッチ・モードを伴う粗いサウンドを避けながら、達成されることができることである。粗いサウンドを避ける別の方法は、完全に不連続なピッチ・モードと共に上記したピッチ平滑化方法を使用することである。
【００６３】
特に、音声ピッチfvの関数として完全に不連続なピッチ・モードによって、fp'をピッチ出力とする。すなわち、fp'が、図5の階段関数においてfpに置き換わる。今、楽器にfpを演奏させる代わりに、（図4で）fvの代わりにfp'をピッチ平滑器に対する入力として使用する。ピッチ平滑器の出力は、図7に示すように、fpである。ピッチfpは、楽器によって演奏されるピッチであり、今、完全に不連続なピッチ・モード上でピッチ平滑化を組み込む。この現在のアプローチは、平滑化不連続(smoothed-discrete)ピッチ・モードと呼ばれている。
【００６４】
平滑化不連続ピッチ・モードに対して、（前のセクションに記載されている）オリジナルの出願の平滑化に必要とされるものよりいくぶん大きいしきい値「d」の値（図4を参照）をセットすることが、必要とされる。これは、完全に不連続なピッチ関数のピッチ・ジャンプの間、fp'=fvをリセットすることが要求されないためである。特に、fvのごくわずかなパーセントとして、しきい値をセットすることは、好ましい。すなわち、リセット・ロジック| fv(k)-fp'(k)| < efv を使用することが好ましい。ここで、「e」は小さな定数である。
【００６５】
半不連続のピッチ・モードは、そのより大きな予測性（したがって制御能力）故に、現在一般に、平滑化不連続ピッチ・モードと比較して好ましい。しかしながら、平滑化不連続ピッチ・モードが好ましい事例が、あるかもしれない。これらの2つのモードの間で1つの主な相違は、平滑化不連続ピッチ・モードによるピッチ出力(fp)は、入力ピッチの変化率に依存し、一方、半不連続のピッチ・モードは、この依存関係がないということである。例えば、入力ピッチのこの変化率が、極めて低い場合、平滑化不連続ピッチ・モードの出力は、完全に不連続なピッチ・モードの出力に近づく。
【００６６】
半不連続のモードによるヴォコロのチューニング
本明細書に記載されている任意の不連続のピッチ・モードにおいて、実質的に平坦な踊り場の垂直な所在（図6の44）を調整する能力を提供することは、望ましい。これは、ヴォコロのチューニングが外部記録または伴奏のチューニングにマッチすることを可能とする。このプロセスは、演奏者の音声のピッチから独立していることに留意されたい。
【００６７】
ヴォコロのチューニングで変化するために、階段関数は、その実質的に平坦な踊り場のセンター（図6の46または図5の40）をつないでいる対角線に沿って変換される必要がある。別の方法をとると、fiを半不連続のピッチ・マッチング関数のためのi番目の不連続のピッチとする。所定のパーセンテージ(z)によって、ヴォコロをより鮮明にチューニングするために、各fiが次のように再定義される。
Fi (sharper) = fi (original) * (1 + z/100)     (9)
メカニズムには、ヴォコロ・チューニングの手動調整が提供されなければならない。最も低コストなアプローチは、図2の一対のモード・ボタン(1c)を使用することであり、ここで、ボタンの対の一方を押すことは、ヴォコロを僅かにシャープに（例えば、0.05%すなわちz=0.05）チューニングし、および、他方を押すと、それを僅かにフラットにチューニングする。
【００６８】
ピッチ演奏評価
以下は、ヴォコロ・システム用の選択機能であるPPEM(Pitch Performance Evaluation Module)の記述である。PPEMの目的は、演奏者が演奏の間、半音をどのくらいうまくヒットするかを測定することである。PPEMへの入力は、（SAMによって検出されるような）演奏者のピッチおよびアタック情報であり、および、出力は平均ピッチ誤差の表示である。演奏者の目標は、この平均ピッチ誤差を最小化することである。PPEMが平均ピッチ誤差絶対値の情報を得続けかつ表示することは、ピッチ誤差が互いを相殺することがあるであろうので、原則として、非常に劣った演奏に対するゼロ平均ピッチ誤差を有することが可能であるので、また、望ましい。平均ピッチ誤差絶対値を、演奏の劣悪さと考えることができる（グラスの半分を見るために、おそらく、劣悪さの逆、すなわち、代わりに演奏の良さを表示することは、より妥当である）。一方、平均ピッチ誤差は、演奏者がどのように自分の声を補正しなければならないかについて、演奏者に話すためのさらなるガイドとなる。
【００６９】
図8は、ピッチ演奏評価のためのロジック図を示す。ピッチ(fv)がSAMによって検出されるたびに、fvの両側の最も近い半音f1とf2は、（f1 < fv < f2のような）簡単な比較検索で最初に見つけ出される。次に、変数fdは、f1またはf2の何れか（fvに最も近いものはどちらでも）に等しく設定する。したがって、ピッチ誤差は、(fd - fv)/( f2 - f1)として定義され、それは、半音の小数部に正規化される誤差である。（正規化）ピッチ誤差の実行和は、変数err_sumに保持される、および、正規化ピッチ誤差の絶対値の実行和は、err_mag_sumに保持される。平均ピッチ誤差を示す時、後者は、N_pitch（評価周期の開始から検出されたピッチの数）によって正規化されたerr_sumとして計算される。最も高い平均ピッチ誤差は、1.0である。同様に、演奏のための平均シャープネス／フラットネスは、半音の小数部で、N_pitchで除算されたerr_mag_sumとして計算される。
【００７０】
PPEMロジックのこの特定の実施例が、連続的に、またはボタンを押すことによってまたは演奏者による長期の不活動によって示されるような演奏終了後、平均ピッチ誤差（および絶対値）を表示するために使用することができるであろう。それが連続的に表示される場合、それは、時々、例えば、5秒ごとに、アップデートされなければならない。
【００７１】
平均ピッチ誤差は、例えば、図2に示されたような7つのLEDの列で、際限のない方法で演奏者に示されることが可能である。1つのLEDだけが、一度につけられることになっており、中心のLEDは、ほぼゼロ平均ピッチ誤差を示す。平均ピッチ誤差は、7つのLEDの別の列によって示され、最も低い平均ピッチ誤差は、1つのLEDのみが点灯することによって示され、および、最も高い平均ピッチ誤差は、それらの全てを点灯させることによって、可能である。
【００７２】
ピッチ制御の演奏測定が、半音に関してである必要はないことに留意されたい。これに代えて、比較のために使用する不連続のピッチは、適切なモード・ボタン1cによって選択されるとき、特定の主要な音階のまたは特定のブルース音階のノードであることも可能であろう。
【００７３】
表現パラメータ制御
ヴォコロの主要な観点は、ほとんどすべての他の楽器と異なって、自分の両手は、ピッチを制御するために必要でないことである。その代わりに、彼らは、演奏の他の観点を自由に制御することができ、特に、ユニークな表現を提供することができる。これは、特に、ウェーブテーブル・ベースの電子シンセサイザにとって望ましい。このシンセサイザは、ウェーブテーブルのかなり限られたレパートリのために、しばしば反復的かつ単調に聞こえる場合がある。以下で、表現制御と表現パラメータの間に、区別をつける。表現制御は、サウンド表現を制御するために演奏者にインターフェースする実際の機械的な装置である。一方、対応する表現制御の位置によって判断される表現パラメータは、サウンド合成モジュール(SSM)のパラメータである。
【００７４】
表現制御は、また、それは、ユーザによって作用されないとき、その公称位置へ戻るという特性を備える。言い換えると、それは、事実上ばね復帰装置であるという特性を備える。主たる表現パラメータは、以下の通りである。
・ボリューム（トレモロ）
・ピッチ（ビブラート）
・音色
【００７５】
これら3つの表現パラメータは、組み合わせることも、または、結合することも可能で、その結果、異なった表現パラメータを与えることが出来る。例えば、ボリュームとピッチは、1つの表現パラメータに結合され、1つの表現制御によって制御され、より示差的なビブラートを提供することが出来る。
【００７６】
多く形の音色があることも、また、理解されるべきである。
【００７７】
表現制御：以下方法を、前述の表現パラメータを制御するために使用することが出来る。これらの各々は、ヴォコロ・ハウジング11に対して移動可能な制御部材から成る。
【００７８】
・機械的なホイール：これは、多くの電子キーボード上に見いだせる「曲が
りホイール」のようである。
・機械的なスライダ：移行において移動する部材。
・ひずみビーム：弾力的なビームの曲がり。
・ウィグル・バー：ウィグル・バー1d（図3参照）は、一端でヴォコロ・ボ
ディのボディにヒンジ結合される固体のバー、および、接触されない時バ
ーが好ましい（ニュートラル）位置へ戻るように装着されるばねである。
これは、それらの張力を変えることによって弦のピッチを変える多く電気
ギターで見いだされるビブラート・バーと類似している。演奏者は、対応
する表現パラメータを制御するためにウィグル・バーを単に動かす。
・ヴォコロ自体の振れ（ヴォコロ構成内でカンチレバーで支持された重みの
運動を引き起こす）。
【００７９】
多くの異なるタイプのセンサ、例えば、ポテンショメータ、LED近接センサ、ホール効果センサ、容量近接センサ、誘導近接センサ、ひずみゲージ（ビームの曲がりを測定するために）などは、可動部材の位置を測定するために使用することができる。これらは、適切な調節する電子回路、並びに、サウンド・シンセサイザ・モジュール(SSM)用の信号をデジタル化するA/D変換器と共に組み込まれることになっている。これに代えて、光学エンコーダのようなデジタル・センサは、表現制御の位置を測定するために使用され、この結果、A/D変換器の必要性を回避する。マイクロプロセッサ（したがってSSM）に対するデジタル表現を提供するための、これらのタイプの任意のセンサのインターフェースをとる方法は、当業者に周知である。
【００８０】
表現制御のためのアルゴリズム的手段
表現制御用の好ましい物理インターフェースは、いくつか記載された。これらの制御を実施するための好ましい2、3のアルゴリズムは、今、記載される。
【００８１】
ウィグル・バーによるビブラートを実施することが要求されると仮定する、すなわち、楽器によって演奏されるピッチを、ウィグル・バーを動かすことによってリアルタイムで、少し変えることが要求されると仮定する。ピッチ表現を提供するための簡単な方法が、次をセットすることである。
2005537499.tif 000011
ここで、fpは、表現なしで演奏される（すなわち、検出されたピッチ、または半不連続の関数の出力に対応している）ピッチであり、kは、定数であり、Pnは、表現パラメータの公称値であり、および、fp,expは、楽器によって演奏される表現されたピッチである。この特定の表現を使用する最良のときは、ヴォコロが不連続または半不連続のピッチ・モードであるときであり、および表現を適用する、例えば、ウィグル・バーを動かす最良の時は、演奏者の声が半不連続の関数の平坦な踊り場にある場合だけである。この方法で実施される場合、音の揺れの効果が除去されるので、ヴォコロは、特に純粋な楽音を生成することができる。
【００８２】
前述のように、特定の表現パラメータは、その対応する表現制御部材用のセンサからのデジタル化された読みによって判断され、かつ、各表現制御部材は、対応する公称またはニュートラルの位置を備えている。公称制御位置は、対応する表現パラメータの公称値（または中央値）に対応しなければならない。しかしながら、センサの出力は、表現制御がその公称（ニュートラルの）位置に戻るごとに、正確に同じでないことがよくある。それ故に、その公称値に表現パラメータをリセットするために、周期的に作動される補正ルーチンを備えていることは、望ましい。次の2つの条件が満たされる場合、好適な補正ルーチンは、公称（ニュートラルの）位置を現在位置にセットすることである。a)位置は、ある小さな予め指定された時間の間、ほとんど変わらない、およびb)現在位置は、ニュートラルの位置のある小さな範囲内である。
【００８３】
ピッチ誤差緩和
ピッチ検出方法は、完全ではない。時々、ピッチ誤差は発生する。ピッチ誤差は、かなり重大になる可能性があり、例えば、オクターブ低いまたは高くなる。ピッチのこのような急な変化は、現在、ピッチ・ジャンプと呼ばれており、それらは、ガリガリいう粗い楽器サウンドとなる可能性がある。好適な方法において、ピッチ誤差緩和(PEM)と呼ばれているものは、サウンド合成モジュールすなわちSSMに組み込まれることになっている。
【００８４】
ほとんどの合成法の主な特長は、PEM方法が関する限り、合成法によって時間tで所定のノートのために生成されたサウンド・サンプルが、S( t-ta, f(t), p(t))として表現されることが可能であることであり、ここで、taはノートのアタックの時間であり、fは、ノートの所望のピッチであり、および、pは、演奏者制御（例えばラウドネス）によって判断されるパラメータのベクトルである。ほとんどの合成法、例えば、ウェーブテーブル再生に対して、各ノートは、少なくとも2つの異なったフェーズ、例えば、アタックとサステインフェーズを備えている。後のフェーズは、ノートが長い間持続されるときに、繰り返し再生される（ループ部分と呼ばれている）セグメントを含む。以下において、p(t)は、表現の中で含まれない、しかし、この部分を含む方法は、何れの当業者にも明らかでなければならない。
【００８５】
より正式に、セッティングは、以下の通りである。ピッチ検出器は、ある時間t=tjで、新しく検出されたピッチが、以前に検出されたピッチとはかなり異なるまで、すなわち、
2005537499.tif 000012
（ここで、垂直バー「|.|」は、絶対値を表現し、εは、小さな定数、例えば、0.1である。）まで、一連のピッチfv(t)を検出する。すなわち、ピッチ・ジャンプが、発生する。
【００８６】
ピッチ・ジャンプの不快な効果を緩和する好適な方法は、次の通りである。ピッチ・ジャンプ直前のピッチに対する楽器音波は、演奏し続け、しかし、予め特定された経過時間周期（好適な値は10のミリ秒である）のゼロ・ラウドネスに、線形方法でフェードアウトする。同じ経過された周期の間、新しい（かなり異なる）ピッチに対する楽器音波は、ゼロ・ボリュームからの現在のボリューム（またはラウドネス）まで、フェードインする。この同時のフェードイン、フェードアウト・プロセスは、今後PEMフェーディング（プロセス）と呼ばれる。式で、PEMプロセスは、次のように記載されている。
2005537499.tif 000013
ここで、gはフェーディング係数である。
2005537499.tif 000014
ここで、Sinst,1(t,fv(t))は、ピッチ・ジャンプの直前のピッチによる時間tでの合成ソフトウェアによって生成されるサンプルであり（tj-1の後、このピッチが一定かつtj-1時でのピッチに等しいままであることに留意されたい。）、Sinst,2(t, fv(t))は、ピッチ・ジャンプの後で演奏されるピッチに従う時間tで、合成ソフトウェアによって生成されるサンプルであり、tjは、ピッチ・ジャンプが発生する時間であり、およびSinst(t)は、時間tで演奏される実際のサンプルである。
【００８７】
楽器合成がウェーブテーブル再生によって達成される場合、ピッチ・ジャンプが、通常、単一ウェーブテーブルの公称ピッチ範囲より大きいとき、Sinst,1およびSinst,2は、PEMフェーディングの間、おそらく異なるウェーブテーブルから来る。任意の場合において、Sinst,2に対するウェーブテーブル・サウンド再生は、同じ深さでスタートさせる、すなわち、Sinst,1サンプルとして、ノート・アタックta後の同じ数は、ピッチ・ジャンプ次第であったことが好ましい。例えば、Sinst,1が、そのウェーブテーブルのピッチ・ジャンプ時にアタック部分の中間である場合、Sinst,2用のウェーブテーブル再生は、そのウェーブテーブルのアタック部分における中間でスタートさせなければならない。
【００８８】
そうでない場合、式(12)のPEMフェーディングの間、さらに別のピッチ・ジャンプを発生させることは、可能である。この状況を処理するための好適な方法は、現行ピッチが第1のピッチ・ジャンプの直前に検出されたピッチの近くにあるか否かを最初に判断することである。それがそうである場合、式(12)のオリジナルのPEMフェーディング・プロセスは、反転される（または「未完成である」）。
【００８９】
より正式に
2005537499.tif 000015
ここでg'は、新しいフェーディング係数である。
2005537499.tif 000016
ここで、tSJは、第２ピッチ・ジャンプの時間である、およびg(tSJ)は、第２ピッチ・ジャンプ時の式(12b)からのgの値である。
【００９０】
新しいピッチが第1のピッチ・ジャンプの直前のピッチに近くない（定義上、それは最後の検出されたピッチの近くにもない）場合、現在進行中のPEMフェーディング・プロセスの上に、さらにもう1つのPEMフェーディング・プロセスを重畳することが好ましい。特に、オリジナルのPEMフェーディングから、すなわち式(12)から生成したSinst()は、新しいPEMフェーディングのためのSinst,1()と置換される、および、新しいPEMフェーディングのためのSinst,2()は、新しい（かなり異なる）ピッチでの楽器サウンドである。発生している（進行中のPEMフェーディングの間）第２ピッチ・ジャンプの可能性は、ピッチがどれくらい検出されたかに関して部分的に依存することに留意されたい。好適なピッチ検出方法（PBAC）に対して、逐次的ピッチ検出の間の期間は、フィルタをかけられたサウンド・データの強いピークの間の期間、通常約1ミリ秒に対応する。
【００９１】
PEMフェーディングの短い期間（好ましくは約10ミリ秒）に、第3ピッチ・ジャンプが発生することは、極めてありそうにない。しかしながら、現在のアプローチは、この場合を扱うために容易に拡張されることができ、または、それに関しては、（当業者によって、）2つの重なり合うPEMフェーディングに対してまさに記載されたアプローチを一般化することによって、任意の数のPEMフェーディングが重なる場合をあつかうために容易に拡張されることが出来る。
【００９２】
PEMを実施するためのロジックの輪郭を描いている流れ図は、図9に示される。新しいサウンド・サンプルは、ある各時間ステップ（t=0,1,2）で出力される。ジャンプを検出されたピッチが、新しいノートの第1ピッチである場合、例えば、ノート・アタックに対応する場合、判断ボックス51は、ジャンプテスト（式(11)）をスキップする。判断ボックス53は、ピッチ・ジャンプのテストに対して式(11)を使用する。判断ボックス55の応答が「いいえ」である場合、第1のPEMフェーディングは、式(12a)および(12b)を経て実施される。判断ボックス65に対する応答が「はい」である場合、新しいPEMフェーディングは、式(12a)および(12b)に従ってスタートする、しかし、（上記ように）新しいPEMフェーディングに対してSinst,1()と置換されたオリジナルのフェーディングからのSinst()を有する、または、オリジナルのPEMフェーディングは、式(13a)および(13b)に従って反転されるかの何れかである。
【００９３】
上記したように、第２ピッチ・ジャンプが進行中のPEMフェーディングの間、発生することは、ありそうもない。（上記の通りの）重なり合うフェーディングを提供することへの代替は、ジャンプが、発生することができることである、すなわち、演奏されたサウンド・サンプルである最新のピッチ・ジャンプに対してSinst,2()を使用することができることである。このアプローチは、おそらく音響出力のクリックとなる、しかし、このような事例が稀である場合、この結果が、新しい容認となり得る。
【００９４】
自動伴奏
参照特許出願において、自動の伴奏を含んだヴォコロは、記載された。この伴奏は、リズミカルな（無調）構成要素、例えばドラムだけから構成されることが可能であり、および、異なるリズミカルなパターンは、ヴォコロ・ボディに位置する切替えスイッチ手段から選択されることが可能であろう。さらに、伴奏のテンポは、ヴォコロ上の別の制御装置、例えば、ポテンショメータまたは切替えスイッチによって変えられることが可能であろう。自動伴奏は、異なる合成楽器、例えばドラムによって演奏されるノートの時間の決まったシーケンスとして、ヴォコロに格納されることになっており、および、一度に複数の楽器を演奏する、すなわち多声的であることも可能である。伴奏は、また、参照特許出願に記載されるVDP(Voice-driven Instrument Protocol)に格納されることも可能である。
【００９５】
用途によっては、2つの別々の物理的なボリューム制御を備えていることは、望ましい場合があっても良い。一方は、音声によって制御される楽器用であり、他方は、自動伴奏用である。これに代えて、一方の音量調節は、全サウンドのため、および他方の音量調節は、音声制御式楽器のためとする。
【００９６】
機械的な自動リズム
演奏者がヴォコロを持って演奏するときに、楽器サウンドは、ヴォコロのボディを通して伝えられ、および、手によって感じることができ、体験に興味深い感情的な構成要素を提供する。この感情的な体験を拡張する手段（電気ドラムと呼ばれている）は、今記載される。
【００９７】
電気ドラムは、所望のテンポに対応する物理的な振動（またはパルス）および機械的なサウンドを生じる。電気ドラムは、オーディオの自動伴奏と連動して、または連動せずにアクティブとなり得るであろう。
【００９８】
その振動を両手によって感じることができるので、電気ドラムは、聞き取れるサウンドを生じる必要は必ずしもない。電気ドラムが、可動部材を駆動する電気機械作動手段から構成され、後者は、電気ドラムが作動する時、ヴォコロ・ボディのある固体部分と接触することは、好ましい。
【００９９】
図10は、ソレノイドを組み込んでいる電気ドラムの、一実施例を示す。ソレノイドのプランジャ61により、頭部62は、ソレノイドコイル64の作動に応じてヴォコロ・ボディ63の固体の部分を打つ。コイルが作動しないときに、プランジャは引張ばね65によって収縮する。
【０１００】
これに代えて、電気ドラムは、不平衝ホイールを回転させ、ポケットベル・モータ（しかし、非常に遅い）と類似しており、この結果、振動を伝えるために慣性力を使用する電動機から構成することも可能であろう。
【０１０１】
シーケンス記録および再生
演奏者が、自動的に再生されることが可能なノート・シーケンスを作成することができることは、望ましい。これによって、演奏者が自分の演奏を再検討することができる。それは、また、演奏者が再生されたシーケンスと同時にソロを演奏する、すなわち、自分自身とジャムすることも出来ることを可能とする。この点に関するヴォコロの利点は、記録が本質的に圧縮されるということである。すべてのサンプル出力に対して楽器サウンドを記録しなければならない代わりに、ピッチおよびラウドネス（および必要に応じて音色）だけの情報が相対的に低いレートで記録される必要がある。
【０１０２】
最初に、記録がバックグラウンド・リズムに参照されるモードが、記載されている。この記述は、図11 と12に関連して提供される。このアプローチの利点は、再生が、バックグラウンド・リズムによって自動的に同期され、この結果、シーケンスが反復して再生されるときに、安定したビートになることである。
【０１０３】
好適なアプローチに対して、記録開始／停止ボタンと呼ばれている単一ボタン（例えば、図3のモード・ボタン1cの1つ）は、記録を開始し、終えるために使用される。このボタンは、また、バックグラウンド・リズムの演奏を開始することも可能であり、その演奏は、簡単なドラム・ビートまたはより精巧な何かの型をとることが出来る。バックグラウンド・ビート・レートの調整を可能にするための手段を、演奏者に提供できることは、理解されるべきである。
【０１０４】
シーケンス記録のための好適なロジックは、図11に示される。演奏／記録ボタンは、シーケンス記録を初期化するために押される。しかしながら、演奏者が自分の第1のノート・アタックを作るまで、実際の記録は、開始しない。判断ボックス71の状態は、バックグラウンド・リズム手段によって、例えばSSMから、判断され、および、クォータ・ノートのダウン・ビートに対応する時間ステップに対して「真」のロジック値を達成する。クォータ・ノートは、ビートが演奏者に対して快適である範囲内であること、例えばフットをタップするために快適であるレートを意味する。
【０１０５】
演奏者の第1のノート・アタックに応じて、最後のビートからアタックまでの経過時間は、アタックが、来るべき次のビートの直前に発生するか否かを見るために調べられる。後者が真である場合、すなわち、当該判断ボックス73に対する値が真である場合、記録の開始ビートの時間(t_beat_start)は、 来るべき次のビートの時間に等しく設定される（ボックス74で）、さもなければ、それは演奏された最後のビートの時間にセットされる（ボックス75）。これは、それほど稀ではない場合に対応する。ここで、記録は、第1のビートの直前の、すなわちリードイン・ノートのための、ノート・アタックから始める。
【０１０６】
一旦、開始ビートのための時間が決められると、実際のノート記録は、スタートし（下記参照）および、ノート開始の時間は、t_note_start(n_notes)において記録される。ここで、n_notesは、ノートのインデックス（最初は、n_notes=1）である。
【０１０７】
記録を終えるために、演奏者は、演奏者が再生の第1のダウン・ビートとして役立てたいビートの直前で、記録／演奏ボタンを押す。この動作に応じて、ノートが現在再生されている（および、したがって記録されている）場合、記録は終了され、および、制御は、再生ロジックに渡される。
【０１０８】
シーケンス再生のためのロジックは、図12に示される。再生シーケンスを通して最初の時間、再生（t_beat_start）のための第1のビートの時間は、n_beats*t_del_beatをプラスした記録の第1のビートのための時間にセットされる。今後、再生の第1のビートからの経過時間(t-(t_beat_start))は、ノートオンセット（およびエンディング）のための記録された時間と比較され、ノートの再生（およびカットオフ）を起こさせる（それぞれ、ボックス81と83）。第1のノートのための経過時間は、それが上記の通りのリードイン・ノートである場合、実際に負であるかもしれないことに留意されたい。経過時間が記録用のビート音程の組み合わせられたセットに達した時、判断ボックス84は、シーケンスの再生を終了する。したがって、記録されたシーケンスの反復再生の間、シーケンスは、記録のビート(n_beats)に対して、実質的に常に同期される。再生シーケンスは、次に、演奏者によって終了されるまで、何度も繰り返す。
【０１０９】
実際の記録を実行する1つの方法は、以下の二次元配列を使用することである。
f_v_rec(i,j) = f_v(t)      （14a）
L_rec(i,j) = L(t)          （14b）
ここで、
・iインデックスは、記録のi番目のノートを指す（アタックおよびノート・
ターンオフによって境界がつけられている。）
・jインデックスは、i番目のノートのために記録されるj番目のサンプルを指
す。
・f_v(t)とL_v(t)は、時間tの検出されたピッチおよびラウドネスである。
・f_v_rec(i,j)とL_rec(i,j)は、ピッチとラウドネスのそれぞれの記録である。
【０１１０】
記録は、平坦な音程（各アタックの時間後）、および再生の間、楽器の滑らかな出力サウンドを生成するのに充分なレートで、例えば、5ミリ秒ごとに、とられる。
【０１１１】
また、他の演奏のパラメータ、例えば、製品番号または値表現パラメータを記録することも要求されるかもしれない。これらは、上記したピッチおよびラウドネスと同じ方法で記録されることができる。
【０１１２】
シーケンス記録および再生のための前述の方法は、多層的記録を扱うために容易に拡張されることができ、ここで、演奏者は前述の記述に従う最初のシーケンスを記録し、次に、オリジナルのシーケンスの上に別のシーケンスを記録することを望む。演奏者が準備をする時間をもてるように、演奏者に記録／演奏ボタンによる第2の記録を始める能力を提供することは、望ましい。第1の記録と同様に、第2記録は、ボタンを押した後、第1のアタックに応じて開始することができる。
【０１１３】
シーケンスを記録するための方法は、それがまさに発表されるほど、精巧である必要はないことに留意されたい。別のアプローチは、バックグラウンド・リズムに対する任意の参照なしで上記（式(14a)〜(14c)）の通り演奏の記録をとることである。
【０１１４】
音声入力手段‐カップ・マウスピース
参照特許出願において、ファンネル・マイクロフォンは、導入されかつ記載されていた。このセクションにおいて、用語ファンネル・マイクロフォンおよびカップ・マウスピースは、同意語である。参照特許出願において、いくつかの利点は、カップ・マウスピースに対して述べられた。これらは、以下に（項目1〜3）提供される。追加された利点は、また、4番目の項目として提供される。
【０１１５】
・唇の運動のより大きな自由を可能にする。それは、子音サウンドを形成するために重要で、アタックの速いシーケンスを生成するために重要である。
・ユーザの歌／ハミングのサウンドのためのより妥当な入口を形成する。
・演奏者の音声のサウンドを隠すのに役立ち、楽器を演奏しているというより強い感覚を提供する。
および、最後に、
・外部サウンドがマイクロフォンに入ること、かつヴォコロの音声解釈機能を混乱させることを防ぐ。
【０１１６】
このサブセクションは、マイクロフォン用の振動分離と口領域のユーザの顔に適合するマウスピース形態を取り入れたカップ・マウスピース・アセンブリを記載する。図13a〜13cは、カップ・マウスピース・アセンブリ101の、好ましい実施例の要素を示す。アセンブリの後端に、ヴォコロの残り部分にカップ・マウスピース・アセンブリを一体に固定するための取り付け部分135がある。カップ・マウスピース・アセンブリは、2つの主な部分、カップ・マウスピース・キャップ102とマイクロフォン・コンテインメント・サブアセンブリ109から構成される。音声は、矢印103によって示されるように、カップ・マウスピース・キャップに対する入力である。カップ・マウスピース・キャップは、カップ形状部分115を備えている。それは、ユーザの口を囲んでいる領域に対する押圧のためのリム部111を備えており、このリム部は、口のまわりの領域に自然に適合するように形づくられている。
【０１１７】
ヴォコロ・スピーカからのサウンドがマイクロフォンにフィードバックすることを避けるために、これによってピッチ検出で誤差が生じる可能性があるので、予防策が、とられなければならない。スピーカからのサウンドは、1）空気を通して、および2）ヴォコロの（剛体）ボディ（またはハウジング）を通しての2つの異なる方法でマイクロフォンに達することができる。前述の項目4は、空気を通して伝わっているサウンドのこの状況について言及している、すなわち、カップ・セクションは、サウンドのこのルートを遮るのに役立つ。しかしながら、ヴォコロがチューバを演奏している時のような、低いノートに対して、サウンドは、ヴォコロ・ハウジングを通して効率的に伝わることができる。したがって、マイクロフォン自体からヴォコロ・ハウジングの振動を分離することは、望ましい。この分離は、マイクロフォン130をゴムバンド121a〜121gによってサポートしてもらうことによって提供される（バンドの少数だけが、示される）。4つのリブ部材124a〜124dによって隣接させられる2つのリング部材122aと122bから構成される剛体キャリッジ・アセンブリ106は、ゴムバンドをファンネル・マイクロフォン・アセンブリに取り付けるための便利な取り付け台を提供する。キャリッジ・アセンブリは、ぴったりと外部ケーシング110に収まる。カップ・マウスピース・キャップのキャップ部分118は、キャリッジ・アセンブリが外部ケーシングに嵌入された後で、外部ケーシングの外側リム133上へぴったりと収まる。外部ケーシングの通気孔132は、ユーザがカップ形状部分にハミングするとき、口からの空気が逃れる経路を提供する。
【０１１８】
それ故に、ヴォコロ・ハウジングの任意の機械振動はゴムバンドを介してマイクロフォンから分離される。引張ばねも、ゴムバンドの代わりに使用され、振動分離を実行することが可能であることは、理解されるべきである。ヴォコロ・ボディ内に含まれる電子回路にマイクロフォンをつないでいるワイヤが、ワイヤを通してマイクロフォンに任意の重大な機械的な振動の伝送を避けるために、カップ・マウスピース・アセンブリの範囲内で非常に微細なゲージのなければならない。マイクロフォンに小さな付加質量、例えば、鋼または真鍮の小さな一片をつけると、機械的な振動分離を高めることができる。
【０１１９】
音声入力手段‐チューブ・マウスピース
前のサブセクションにて説明したように、カップ・スタイルのマウスピースの代わりに、チューブ・マウスピースを使用することができる。図14aは、この特長を組み込んだチューブ・マウスピース・アセンブリ101を示す。それは、カップ・マウスピース・キャップがチューブ・マウスピース・キャップ102'に置き換えられたことを除いては、カップ・マウスピース・アセンブリと基本的に同じである。マウスピースを使用するために、ユーザは、チューブ115'の端部の周囲に自分の唇を配置し、ハミングする。これは、カズーの操作と類似している。ユーザには、カップ・マウスピースと同様にサウンドを制御するための舌と唇の動きの自由が全く無い。しかしながら、このアプローチの利点は、有意な空気流がサウンドをマイクロフォンへ伝えるために必要とされるので、呼吸自体が、ボリュームを制御するために使用することが出来ることである。別の利点は、チューブが掃除しやすいかもしれないということである。図14bは、チューブ・マウスピース・キャップの背面図を示し、かつ、（一旦チューブ・マウスピース・キャップがマイクロフォン・コンテインメント・サブアセンブリへ押し入れられるならば、）チューブ端部115"がマイクロフォン・コンテインメント・サブアセンブリにどれほど突き出ているかを示す。これは、マイクロフォンの非常に近くに、サウンドを含んでいる空気流を配置し、この結果、マイクロフォンの感度をユーザの音声により高くし、したがって不必要な外部サウンドにより低くする。
【０１２０】
音声入力手段‐顎静止部を伴うマイクロフォン
マイクロフォン支持手段のための等しく好適な別の実施例は、図15に示される。このバージョンは、演奏者にチューブまたはカップにハミングするまたは歌うことを要求しないが、しかし、ユーザの唇をヴォコロの任意の部分に接触させることなく、より直接マイクロフォンに、かなり歌うまたはハミングすることを要求する。マイクロフォン82は、あるヴォコロ部分73に取り付けられるペデスタル76によってサポートされる。ブラケット70は、顎の反対側に延在する2つの延在部88aと88bから構成される顎停止部をサポートする。弾性部材92aと92bは、顎に対して快適な接触面を顎停止部に提供する。したがって、顎に対して顎停止部を配置することによって、マイクロフォンは、口の前に自動的に配置されるはずであり、マイクロフォンは、また、口から予め定められたある距離にあり、そして、マイクロフォンの位置は、衛生的かつ音響的に一貫したインターフェースをヴォコロ・マイクロフォンに提供している。
【０１２１】
ゲーム「Simon Says」
ヴォコロは、さまざまな教育的なゲームプログラムによって、拡張されかつ高められることができる。1つのこのようなプログラムは、演奏者に旋律的なシーケンスを思い出しかつ繰り返すよう要求するゲーム「Simon Says」である。このゲームにおいて、ヴォコロは、最初、演奏者に短い旋律的なシーケンスを演奏し、その人は、次に、ヴォコロ・マウスピースに、そのシーケンスを歌うことによってそれを繰り返さなければならない。演奏者が正しくシーケンスを繰り返す場合、ヴォコロは、新しい、よりむずかしいシーケンスを生成する。プロセスは、演奏者が生成されたシーケンスを正しく繰り返す限り、続く。
【０１２２】
ソフトウェアの次の3個の構成要素が、ある。(1)チャレンジ・メロディの生成、(2)メロディ生成、(3)応答記録、(4)応答評価。
【０１２３】
チャレンジ・メロディの生成
チャレンジ・メロディは、ランダムにまたはテーブルルックアップによって生成されることが可能である。いずれの場合においても、チャレンジは、一連のメロディが生成され、各々前のものより1つ難しいようにするために、困難さによって指示を出されなければならない。メロディの困難さは、複数の方法で測定される。例えば、
・長さ、
・ピッチ・レベル、
・ピッチ範囲、
・音程サイズ、
・旋律的な適合性、
・リズミカルな複雑さ、
・全体的な速度、
・反復など。
【０１２４】
長さは、メロディを構成するノートの数を指し、より短いメロディは、より長いメロディより記憶しやすい。ピッチ・レベルは、ピッチがどの程度高いかまたは低いかを意味し、非常に高いまたは低いピッチは、歌うのがより困難である。ピッチ範囲は、シーケンスの最も高いノートが最も低いノートからどの程度離れているかを指し、大きい範囲にまたがるメロディは、ノートの小さな範囲に限定されたメロディより複製するのがむずかしい。音程サイズは、ピッチにおけるメロディの最大および平均ジャンプを指し、ピッチにおける小さなジャンプは、大きいジャンプより歌いやすい。旋律的な適合性は、ノートが西洋音楽の標準的ハーモニーにどの程度よくはまるかを指し、単一音階に適合するノートは、非調和のノートより、記憶しやすく、かつ再生しやすい。リズミカルな複雑さは、メロディのリズミカル値の組合せを指し、標準のグループにはまる均一に時間の決まったノートは、そのリズムが変化するまたは標準のグループにはまらないノートであるより、記憶しやすくかつ歌いやすい。全体的な速度は、メロディにおける最も速いリズムを指し、より速いリズムは、より遅いものより、複製するのがより難しい。（この測定基準は、また、音程サイズと結合しても機能する。小さな音程にわたる速いリズムは、大きな音程にわたる速いリズムより、非常に歌いやすい。極端なケースは、ヨーデルを歌うことである。）反復は、ピッチ、音程およびリズムが、メロディにおいて繰り返される程度を指し、多量の反復を伴うメロディは、さもなければ同じ困難さであるが、そのような反復がないメロディより、記憶しやすく、かつ再生しやすい。
【０１２５】
メロディは、(1)それらの困難さによって編成されるメロディの予め決められたライブラリからの引き出すことによって、(2)メロディ・プロファイルからのメロディを作成することによって生成することができる。第1のケースは、自明である。第2のケースは、前述の困難さの8つのディメンションに対して、例えば、次のようになされるであろう。前述の各々のディメンションに対する困難さレベルを表現する、8つ配置されたベクトルの形のメロディ・プロファイル、例えば(5, 1, 4, 6, 2, 5, 2, 3)は、現行メロディの全体的な困難さを記述する。演奏者の応答が正しい場合、ディメンションの1の困難さレベルは、（ランダムでまたは予め決められた手続きによりの何れかで）増加され、そして、新しいメロディは、新しいプロファイルによって生成される。例えば、5の長さ値を有するメロディは、5つのノートを有する。他のディメンションの場合、より大きな数は、より大きな困難さ例えば、より大きな音程サイズ、より速い速度、より少ない反復などを表現する。
【０１２６】
チャレンジ・メロディを演奏すること
一旦、生成されると、チャレンジ・メロディは、ピッチおよびそれらの持続時間のシーケンスから成る。シーケンス（テンプレートと呼ばれている）は、ノート対のリストである：（pitch1, duration1）, (pitch2, duration2), (pitch3, duration3)....。テンプレートのピッチは、現在選択された楽器を使用して指定された持続時間の間、連続してSSMによって演奏される。ノートの間で、一時停止または静止がある場合には、ピッチ値は、静止を表現しているノート対に対してゼロである。
【０１２７】
応答記録
メロディ・シーケンスが演奏し終わるとすぐに、記録は開始する。一旦、演奏者の歌において十分に長い一時停止がある場合、または、演奏者の歌の全体の持続時間がメロディの持続時間をはるかに上回ったとき（好適な値は、チャレンジ・メロディの持続時間より30%長い）、または、これに代えて、演奏者が、このために予め決められたヴォコロ・ボディのボタンを押すときに、記録は止まる。以前に記述されたシーケンス記録方法に類似して、応答の記録の開始は、演奏者の実際の応答の第1のノート（アタック）に対応する。
【０１２８】
記録情報は、まさに上記したチャレンジ・メロディに関してはノート対のシーケンスを表現しているテンプレートに配置される：(pitch1, duration1), (pitch2, duration2), (pitch3, duration3)....。記録の際にアタックまたはリリースがあるたびに、新しいノート対は、テンプレート・シーケンスに加えられる。対の持続時間値は、ノートのアタックおよびそのリリースの間でミリセカンドの数である。1つのノートのリリースおよび次のアタックの間で例えば5 msを超えるギャップがある場合、ギャップは一時停止としてエンコードされる、すなわち、まさにチャレンジ・メロディに関しては、ゼロのピッチ値を有する。ノート対のピッチは、ノート対の持続時間の間、すなわち、ノートが歌われる間、検出される平均ピッチである。
【０１２９】
応答評価
一旦、演奏者のメロディに対してテンプレートが記録されると、それは、それを促したチャレンジ・メロディと比較されることが出来る。次に記述される比較は、応答テンプレートRがチャレンジ・テンプレートCにマッチしたかどうかに関して、「はい」または「いいえ」の決定に結果としてなる。応答がマッチする場合、Simon Saysゲームは、上記の通りに新しいよりむずかしいチャレンジ・メロディの作成を続ける。応答がマッチしない場合、ゲームは終わる。
【０１３０】
RがCにマッチするかどうかを判断するアルゴリズムは、フレキシブルでなければならない、すなわち、それは正確にマッチするテンプレートを要求してはならなくて、かつ、また、マッチングの厳格さを修正可能とすべきである。したがって、マッチングは、2つのステップ・プロセス、テンプレートの単純化と単純化されたテンプレート全体のパターンマッチングである。これらの各々に対する1つの可能な方法が、次に記述される。
【０１３１】
単純化
絶対ノート対の各テンプレート、((Pa1, Da1), (Pa2, Da2), (Pa3, Da3), ..., (Pan, Dan))は、相対ピッチおよび相対持続時間対のテンプレート((Pr1, Dr1), (Pr2, Dr2), (Pr3, Dr3), ... , (Prn, Drn))に変換される。各相対的なピッチ・エントリ、 Prxは、2つの対応する絶対ピッチの差、Pax - Pax-1である。ここでPr1 = 0である。
【０１３２】
持続時間間隔は、ノートの数(n) および応答のトータル持続時間(Dr)によって基準化される。
【０１３３】
Dr1 = Da1/Dr
Dr2 = Da2/Dr
...
Drn = Dan/Dr
より大きなビン(bins)にピッチおよび持続時間の両方、例えば、（ピッチに対して）最も近い半音および（持続時間に対して）最も短い持続時間の倍数を量子化することは、また、有効かもしれない。
【０１３４】
パターンマッチング
計算機科学文献は、2つのシーケンスを比較することができるパターンマッチング・アルゴリズムに満ちている。Simon Saysゲームのためによく機能する1つの方法は、下記の通りである。
【０１３５】
第1に、2つのテンプレートを同じサイズにする。応答テンプレートがチャレンジテンプレートより長い場合、最も短い持続時間エントリは、それが、チャレンジテンプレートと同じサイズになるまで、応答テンプレートからの逐次的に削除される。応答テンプレートがより短い場合、テンプレートはマッチしないと考えられる。これに代えて、柔軟性のより大きな程度が要求される場合、チャレンジテンプレートは同様に短くされることが可能であろう。
【０１３６】
第２は、2つのテーブル、チャレンジ・テーブルおよびレスポンス・テーブとして、テンプレートを作り直す。各々は、3列n行を有する。各行xは、テンプレートからのエントリである。第1の行は、相対的なピッチ(Prx)である、第2は、相対的な持続時間(Drx)である、および、第3は、開始時間(Bx)である、ここで、
B1=0
B2=Dr1
B3=Dr1+Dr2
...
Bn=Dr1+Dr2+ ... +Drn-1
【０１３７】
C1（チャレンジ・テーブルの第1の列）で始め、ミスマッチ関数M（後述する）によって、列Rx（反応テーブルにおいて最も近いマッチ）を見いだす。次に、M1=M(C1、Rx)とし、および、それらのそれぞれのテーブルからC1およびRxを削除する。両方のテーブルが空になるまで、繰り返し、したがって、Mnによるミスマッチ値M2を作成する。今、これらのミスマッチ値を合計し、
2005537499.tif 000017
組み合わせられたミスマッチ・スコアを生成し、および、テーブルのエントリの数(n)によって割算をすることによって、それを正規化する。最後に、結果Mtotalをしきい値と比較する。Mtotalがしきい値未満の場合、マッチは成功したとみなされ、演奏者は次のラウンドへ進み、さもなければ、ゲームは終わる。
【０１３８】
ミスマッチ関数(M)は、比較されている列のエントリの間で絶対線形差と同程度に簡単にすることが可能である。
M(Cx, Ry) = M(<CPrx, CDrx, CBx>, <RPry, RDry, RBy>) = k1 | CPrx - RPry | + k2 | 
CDrx - RDry | + k3 | CBx - RBy |
ここで、k1、k2およびk3は、定数である。
【０１３９】
多く他の方法が、2つのシーケンスを比較し、かつ、それらがどの程度よく一致したかを測定するためにある。任意のこれらの方法のは、Simon Saysゲームのために機能する。他に、より多くの（または、よりすくない）正確なパターンマッチング・アルゴリズムは、特殊な実施のためにより適切かもしれない。
【０１４０】
他のゲーム
類似の概念に基づいてヴォコロのために作成されることができた多くの他のゲームがある。例えば、
・合成された音声または小さなスクリーンは、演奏者に周知の歌を演奏する（歌う）ように指示する。演奏者の解釈は、その歌および精度のためにスコアされた格納されたテンプレートと比較される。
・ヴォコロは、周知のメロディを開始し、かつ停止する。演奏者は、メロディを完了しなければならなくて、および自分の完了の精度に関して（ヴォコロに格納されるテンプレートに対して比較されて）スコアされる。
・演奏者は、（音声またはスクリーンによって）、特定された音程を歌うよう指示される。例えば、完全な4度アップ、短３度ダウンなど、および、演奏者は特定され、かつ結果に基づいてスコアされるものを歌うまたは演奏しなければならない。
【０１４１】
ピッチ補正
前述のように、ピッチ検出方法は、完全でなく、時々、ピッチ誤差は発生する。この状況の原因となるのは、人の音声のピッチがしばしば曖昧であるという事実である。結局、ピッチはある程度は主観的な量である。例えば、音声が一種のガラ音のような質を有する時を指す二重声音声のケースを考慮する。声のシーケンスは、正常からはずれて始まることが可能で、次に、二重声になり、結果として、一般に、オリジナルのピッチの一オクターブ下の副調和成分になる。二重声フェーズの間、どのピッチが正しいか、オリジナルまたはオクターブ低いバージョンかと誰が言えるであろうか。マルチチャネル・ピッチ補正(MCPC)と呼ばれている好ましい実施例は、この質問について述べる。それが提供する答は、正しいピッチは、ピッチ検出器によって最も頻繁に検出されたものであるということである。
【０１４２】
マルチチャネル・ピッチ補正のために、ピッチについての１つ以上の仮説は、現行ピッチについて任意の時間に維持され、および、ピッチ補正器の出力は、その時最も見込みのある仮説である。各仮説は、それが通常時間内の近くに隣接したピッチ・セグメントに対応するので、チャンネルと呼ばれる。前のパラグラフにおいて与えられた二重声の具体例の場合、一方仮説は、オリジナルのピッチに対応し、かつ、他方の仮説は、このオクターブ下のピッチに対応し、かつ歌い手が自分のピッチを変えると、各チャンネルのピッチも、そのように変わる。同様に、他のチャンネルは、一般的に基本ピッチの他の倍音に対応する。
【０１４３】
一般のアプローチは、次の通りである。新しいピッチが検出されるときはいつでも、それは他の最近検出されたピッチと比較される。最近のピッチは、カテゴリまたはチャンネルに分類される。新しいピッチがチャンネルの1つの近くにある場合、新しいピッチは（現行）チャンネル・ピッチになる。それが任意のチャンネルの近くにない場合、新しいチャンネルは、新しいチャンネルのピッチとして現行ピッチで始められる。
【０１４４】
各チャンネルは、チャンネルのピッチが、（演奏される）正しいピッチであるという確率を示す関連した重みを有する。現在検出されたピッチに対応するチャンネルは、現行チャネルと呼ばれており、その時全ての他のチャンネルは、非現行チャネルと呼ばれている。いずれにせよ、各時間ステップで、現行チャネルの重みは、増加させられ、および、全ての非現行チャネルの重みは、減らされる（ゼロの極小値まで下がる）。さらに、非現行チャネルのピッチは、チャンネルに従うピッチを基準化することによって現行チャネルで新しくされる。最後に、まさに表現されるとき、最も大きな重みを有するチャンネルのピッチは、補正されたピッチとしての出力である。
【０１４５】
2つのチャンネルの場合、マルチチャネル・ピッチ補正方法は、図17aと17bを参照して今記述される。PBACに対して、新しいピッチが検出されるたびに、（図17aのSTARTで）ピッチ補正ロジックをスタートさせることが好ましい。サンプル（またはダウンサンプル）ごとにピッチを見いだす他のピッチ検出方法、例えばSBACの場合、ピッチは、検出レートに関して頻繁にはほとんど変わらないので、頻繁に補正ロジックを呼ばないことは、好ましい。図17aと17bにおいて使用される変数は、以下のように定義される。
【０１４６】
・f_v：現在検出されたピッチ
・f_v_last：検出される最後のピッチ
・n_chan_active：アクティブなチャンネルの数
・i_chan_detect：現行チャネルの識別、すなわち現在検出されたピッチ（f_v）
に対応するチャンネル。値は、チャンネル0に対してゼロであり、チャン
ネル1に対して1である。
・f_chan_0（f_chan_1）：それぞれチャンネル0および1に対するピッチ
・f_chan_0_jump, f_chan_1_jump：それぞれ、ピッチ・ジャンプに対応して
いるチャンネル0および1に対するピッチ
・wt_chan_0, wt_chan_1：それぞれ、チャンネル0および1に対する重み;
重み値は、-20から30までの範囲である。（この範囲は、いくぶん任意であ  
り、かつ最良の結果のために「チューニング」されるべきである。）
・f_v_corrected：補正されたピッチの値（答）
【０１４７】
第1のピッチが検出されるときに、アタックは、発生したと仮定され、および、ボックス157はチャンネルをリセットする。ピッチ・ジャンプが発生しない限り、すなわち、ピッチ変化が滑らかな限り、ロジックは、左側に沿って、すなわちボックス151、152、153、154（そして、次に、終了）を通って、続く。チャンネル0だけは、アクティブなままであり、および、このチャンネルのための重みは、新しい（一貫した）ピッチが、発生するごとに、（30の最大値まで）増加する。
【０１４８】
ピッチ・ジャンプは、ボックス150において検出される、すなわち、ピッチの正規化された差が小さなしきい値定数を上回る時、ジャンプは、発生する。それから、ボックス158は、n_chan_active=2をセットする。判断ボックス159と160は、それぞれ、現行ピッチが、チャンネル0またはチャンネル1の何れかの近くにあるか否かを判断する。ピッチがチャンネル0の近くにある場合（ボックス159）、i_chan_detect=0、ピッチはアップデートされ、および、チャンネル0の重みは、増加される（ボックス152）。アクティブなチャンネルの数が2である場合、チャンネル1のための重みは、減少する（ボックス156）。ピッチf_vがチャンネル1の近くにある場合、2つのアクティブなチャンネルがあり、および、両方のチャンネルの重みは、それゆえにアップデートされることは、公知である。ピッチ・ジャンプがまさに発生した場合、チャンネル・ピッチのためのジャンプ値は、ボックス163に保存される。現行ピッチがどちらのチャンネルの近くにもない場合、ピッチがあると考えるどんなチャンネルもないので、ロジックは、リセットされる（ボックス157）ことに留意されたい。
【０１４９】
ピッチ補正ロジックは、図17bにおいて続ける。ここで、作業は、非現行チャネル、すなわちピッチが、現在検出されたピッチに対応しないチャンネルのためのピッチをアップデートすることである。非現行チャネルのピッチが、検出された最後は、最後のピッチ・ジャンプの時であった、それ故に、このチャンネルのピッチは、ピッチ・ジャンプ時のピッチのレートによってアップデートされる。例えば、最後のピッチ・ジャンプで、f_chan_0_jump=100およびf_chan_1_jump=200と仮定されたい、そして、いくつかのピッチは、それ以来検出され、かつチャンネル1に帰された。現在検出されたピッチが300である場合、すなわち、ジャンプ時のそのチャンネルのピッチより100%高い場合、チャンネル0のピッチを同様に100%上げることが、要求される。これは、ボックス171aと171bの機能であり、非現行チャネルを現行ピッチで新しくしておく。
【０１５０】
一旦、非現行チャネルのピッチがまさに記述されるようにアップデートされると、チャンネルの重みは、比較され、および、最も大きな値を有するものは、補正されたピッチ（演奏されるもの）である。したがって、補正されたピッチは、チャンネルに対応する。このチャンネルは、そのチャンネルの重みが最も大きいので、最近の過去において最も利用されていた（または検出された）。ここで、チャンネル0とチャンネル1がしばしば等しく検出されるといういくぶん通常でないケースに対して、補正されたピッチは、それはより低いレートで振動するかもしれないが、まさにそれがピッチ補正なしであるように、振動する。チャンネル1の重みが(-20)より小さくなる場合（ボックス173）、チャンネルは、ノン・アクティブにされる（ボックス174）ことに留意されたい。
【０１５１】
マルチチャネル・ピッチ補正に対する一般化
2-チャンネル・ピッチ補正のために前述の詳細な説明は、マルチチャネルまたはNチャネルのケースに一般化される。マルチチャネル・ケース場合、チャンネル・ピッチおよび重みのためのアレーを保持することが、すなわち、変数、weight_chan(i), f_v_chan(i), および f_v_chan_jump(i) for i=0,1,…(n_chan_active-1)を有することが、好ましい。
【０１５２】
一旦、ジャンプが検出されると、現行ピッチは、全てのアクティブなチャンネルと比較される（ボックス159および160内のように）。現行ピッチがチャンネルの1つの近くにある場合、この（近い）チャンネルは、検出されるチャンネルになり、および、その対応するピッチは、アップデートされ、その重みは、増加され、および、全ての他のチャンネルの重みは、減少される。また、2-チャンネルのケースと類似して、検出チャンネル以外の全てのチャンネルのピッチは、ピッチ・ジャンプでピッチの比率によってそれらを基準化することによって、現在検出されたピッチで新しくされる。最後に、比較テストは、どのチャンネルが最も大きな重みを有するかを判断し、および、このチャンネルのピッチは、補正されたピッチである。
【０１５３】
現在検出されたピッチが一般のマルチチャネル・ケースのチャンネルの何れにも近くない場合、新しいチャンネルが作成され、かつn_chan_activeは増加させられる。もちろん、これは、チャンネルの全てが、割り当てられるというわけではないことを仮定する。さもなければ、2-チャンネル・ケースに関しては、条件をリセットすることが、好ましい（ボックス157）。新しいチャンネルが作成されるとき、それはまた、直ちに検出されるチャンネルになる。最後に、2-チャンネル・ケースと同様に、チャンネルの重みが、（-20）より小さくなったときはいつでも、チャンネルは、除去される。まさに記述されたマルチチャネル・アプローチに対して、これは、weight_chan(i)=weight_chan(i+1)をセットすることを必要とし、および、全てのi>i_elim（ここで、i_elimは除去されるチャンネルのインデックスである。）に対して、他の配列変数のために同様である。
【０１５４】
より多くの詳細は、今一般のマルチチャネル・ピッチ補正のための比率に関して提供される。第1のピッチ・ジャンプが発生すると仮定する。この第1のジャンプの後、まさに2-チャンネル・ケースに関するように、以下に従って、チャンネル0のピッチは、新しくされる。
2005537499.tif 000018
今、第2ジャンプが発生すると仮定する。次に、第２ジャンプのf_chan_jump(0)は、前の式によって新しくされたチャンネル0（まさに第２ジャンプの前の）のピッチであり、および、第2ピッチ・ジャンプの後、以下に従って、チャンネル0が現在検出されたピッチで新しくされる。
2005537499.tif 000019
それで、2-チャンネル・ケースにあてはまる同じ基本式は、一般のマルチチャネル・ケースにあてはまる。
【０１５５】
検出されないチャンネルを新しくするための代替実施例
前述において記述されるピッチ補正ロジックは、単一ピッチ値のシーケンスがピッチ検出器によって提供されること以外、ピッチ検出の方法についていかなる仮定をも含まない。しかしながら、好適なピッチ検出方法(PBAC)の場合、所定のノン・現行チャネルに対応する強いピークの対が、存在するであろう、および、したがって、このチャンネルのピッチを、ピークの間の時間（の逆数）に従って、アップデートすることが出来る。これは、ピッチ・ジャンプでチャンネル・ピッチの記録を保持する必要性、並びに、比率を算出する必要性（例えばボックス171aまたは171b）を除去する。同様に、SBACの場合、非現行チャネルに対応する自己相関関数の極大値が存在するであろう、および、対応している遅れ値は、非現行チャネルをアップデートさせるために使用することが出来る。
【０１５６】
音色の音声制御
音声データのフォルマントを検出する多くの方法は、すでに公知である。これらの方法の何れもが、表現制御用の手段として使用されることができる。例えば、（「dew」のような）「oooo」サウンドは、トランペット・サウンドをより気息音が混じるようにするために使用されることが出来るであろう、一方、（「seed」のような）「ee」サウンドは、楽音をより硬くすることが可能であろう。
【０１５７】
システムは、本質的に特定の母音を検出する必要はない。必ずしも標準母音に対応するというわけではないかもしれない1つまたは2つのスペクトル特長を識別すれば充分である。実際、例えば、主音成分と同時に、すなわち明確なピッチと一緒に「zzz」の子音サウンドを使用することは、識別することが最も簡単であり、かつ、見分けるために最も簡単なラインおよび計算過程をあまり要求しない声の特長を作成する最も簡単な方法となるであろう。
【０１５８】
ハーモニ生成
音声のピッチ(fv)および不連続のモード音階の主音示すボタンを使用するメカニズムは、参照特許出願において記述される。ここで、我々は次の類似の概念を導入する。ボタンを押すことによって、別のノートは、オリジナルのピッチと調和するピッチで同時に演奏される。例えば、ボタンによって、オリジナル・サウンドのバージョンを主音（現行ピッチ）より3度上で演奏させることが可能となるであろう。類似の別のボタンによって、現行ピッチより1度または5度で上でハーモニを生じさせることが可能であろう。または、さらにもう1つのボタンによって、主音イン減衰タとして後者を使用して演奏されている現行ノートの2つの追加されたバージョンが生じさせることが可能であり、結果として、3パートのハーモニを作成する。この特長のより一般のバージョンは、異なるウェーブテーブルまたは合成方式によって生成されるハーモニの複数のパートを有することである。
【０１５９】
別々のバッテリー・パックを有する手持ち型ヴォコロ
参照特許出願において記述されるヴォコロは、実質的に自己内蔵型だった。また、それによって、バッテリがバッテリを収容している別々のパッケージに収容されている、パッケージを提供することも、要求されるかもしれない、従って、より軽量楽器パッケージを提供する。バッテリ・パッケージは、演奏者のベルトにまたは肩または背中のまわりの小さなパックにカチッとつけられることができるであろう。ケーブルは、電力を伝えるためにヴォコロにバッテリー・パックをつなぐ。
【０１６０】
ACアダプタ
ヴォコロは自蔵計器を意図され、好ましくは、バッテリによって電力を供給される。しかしながら、外部電源を家庭電流から楽器に供給する手段を提供することは、好ましい。標準家庭電流が、ヴォコロに供給される、またはDC電力が、別々のDC電源変圧器（wall wart）からヴォコロに供給されるの何れかであろう。後のアプローチは、これがヴォコロ自体の中に重いトランスを有する必要性を除去するので、好まれる。
【０１６１】
本発明が好ましい実施例に関して本明細書において記述されるにもかかわらず、当業者は、他のアプリケーションが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書において記載されるアプリケーションと交換可能であることを容易に認めるであろう。それゆえに、本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】本発明による音声制御式電子楽器の線図的概略図である。
【図２】本発明による音声制御式電子楽器の概略図である。
【図３】本発明による音声制御式楽器の構成要素を示しているブロック線図である。
【図４】ピッチ平滑化の方法を詳述している流れ図である。
【図５】不連続のピッチ・モードに対する入力周波数対出力周波数のプロットである。
【図６】半不連続のピッチ・モードに対する入力周波数対出力周波数のプロットである。
【図７】不連続のピッチ・モード時、ハーシュネス低減用手段の流れ線図である。
【図８】演奏評価ロジックの流れ図である。
【図９】ピッチ検出誤差の不快音を緩和するためのロジックの流れ図である。
【図１０】電気ドラムの線図的概略図である。
【図１１】記録シーケンス・ロジックの流れ図である。
【図１２】再生シーケンス・ロジックの流れ図である。
【図１３ａ】カップ・マウスピースの概略図である。
【図１３ｂ】カップ・マウスピースの概略図である。
【図１３ｃ】カップ・マウスピースの概略図である。
【図１４ａ】チューブ・マウスピースの概略図である。
【図１４ｂ】チューブ・マウスピースの概略図である。
【図１５】顎マイクロフォンの概略図である。
【図１６】「Simon-says」ゲームのロジック流れを詳述しているフローチャートである。
【図１７ａ】2-チャンネル・ピッチ補正のロジック流れを詳述している流れ図の1番目のである。
【図１７ｂ】2-チャンネル・ピッチ補正のロジック流れを詳述している流れ図の2番目のパートである。
【符号の説明】
【０１６３】
1a  断続的ボタン
1b  音量調節ホイール
1c  モード・ボタン
1d  ウィグル・バー
3  LEDの列
4  LEDの別の列
5  マウスピース
7  グリル
10  演奏者
11  ハウジング
12  楽器
13  楽器の出力
14  マウスピース
【図１】
2005537499.tif 000020
【図２】
2005537499.tif 000021
【図３】
2005537499.tif 000022
【図４】
2005537499.tif 000023
【図５】
2005537499.tif 000024
【図６】
2005537499.tif 000025
【図７】
2005537499.tif 000026
【図８】
2005537499.tif 000027
【図９】
2005537499.tif 000028
【図１０】
2005537499.tif 000029
【図１１】
2005537499.tif 000030
【図１２】
2005537499.tif 000031
【図１３ａ】
2005537499.tif 000032
【図１３ｂ】
2005537499.tif 000033
【図１３ｃ】
2005537499.tif 000034
【図１４ａ】
2005537499.tif 000035
【図１４ｂ】
2005537499.tif 000036
【図１５】
2005537499.tif 000037
【図１６】
2005537499.tif 000038
【図１７ａ】
2005537499.tif 000039
【図１７ｂ】
2005537499.tif 000040
【国際調査報告】
2005537499.tif 000041