(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響信号を取得する取得部と、
前記音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出する抽出部と、
前記抽出した信号成分のレベルに基づき弓操作タイミングを検出する検出部と
を備える演奏分析装置。
【請求項２】
隣接する弓操作タイミングで挟まれた各区間における前記音響信号の音量の相互関係に基づき、前記検出された各弓操作タイミングにおける運弓方向を推定する推定部
を更に備える請求項１に記載の演奏分析装置。
【請求項３】
前記推定部は、第１の弓操作タイミングを始点とする第１区間における前記音響信号の音量が、その直前の第２区間における前記音響信号の音量よりも大きく、かつその音量差が所定の第１閾値より大きい場合、前記第１の弓操作タイミングにおける運弓方向を第１運弓方向と推定し、他方、前記第１区間における前記音響信号の音量が前記第２区間における前記音響信号の音量よりも小さく、かつその音量差が所定の第２閾値より小さい場合、前記第１の弓操作タイミングにおける運弓方向を第２運弓方向と推定する、請求項２に記載の演奏分析装置。
【請求項４】
前記抽出部は、対象擦弦楽器の音域よりも低域の信号成分を抽出するフィルタを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の演奏分析装置。
【請求項５】
前記検出された弓操作タイミング又は前記推定された運弓方向を示す情報を提示する装置を更に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載の演奏分析装置。
【請求項６】
或る楽曲に関する模範の運弓方向を示す情報と前記推定された運弓方向を示す情報とを比較することにより、前記取得した音響信号における運弓を評価する評価部を更に備える、請求項２乃至４のいずれかに記載の演奏分析装置。
【請求項７】
前記取得部が取得する前記音響信号に関して、前記対象擦弦楽器の種類を識別し、該識別した楽器種類に従い前記抽出部で抽出すべき前記信号成分の音域を設定する音域設定部を更に備える、請求項１乃至６のいずれかに記載の演奏分析装置。
【請求項８】
前記取得部は、複数の前記音響信号を有線又は無線で取得するように構成されており、
前記抽出部は、前記取得した音響信号毎に前記信号成分を抽出し、
前記検出部は、前記取得した音響信号毎に前記弓操作タイミングを検出する、請求項１乃至７のいずれかに記載の演奏分析装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の演奏分析装置を複数具備し、
複数の前記演奏分析装置を有線又は無線で接続して情報を通信しうるように構成したシステム。
【請求項１０】
コンピュータに、
音響信号を取得するステップと、
前記音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出するステップと、
前記抽出した信号成分のレベルに基づき弓操作タイミングを検出するステップと
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、バイオリン、ヴィオラ、チェロ、コントラバス等の擦弦楽器の演奏音を含む音響信号から該擦弦楽器の演奏における運弓状態を分析する演奏分析装置に関し、更には、そのためのコンピュータ実行可能なプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオリン等の擦弦楽器の演奏においては、運弓順（アップ／ダウン）を正確に行うことが要求される。例えば、バイオリン演奏教習においては、運弓順が正確に行われたか否か評価することは１つの重要なファクタとなっている。そのような運弓評価は、例えば演奏者が実施する演奏操作を可視的に確認することで行い得るが、人間による直接的視認によらずに、自動的に行えるようにすることが好ましい。よって、本発明は、擦弦楽器の演奏音の音響信号から該擦弦楽器の演奏における運弓状態を直接的に分析し得る技術を提供することを意図している。
【０００３】
ところで、バイオリン等の擦弦楽器の運弓に関連する技術は種々知られている。例えば、下記特許文献１においては、バイオリンのリアルタイム演奏に応じて、奏者により操作された弓のストローク速度、圧力、発音点（弓が接触する弦上の位置）をセンサを用いて検出し、検出結果を示す電気信号を生成することが示されている。しかし、これは演奏音の音響信号から擦弦楽器の運弓状態を分析できるものではない。下記特許文献２においては、ＭＩＤＩ規格の演奏データにおける音量値（ベロシティ値）から弓の移動速度を算出し、その値を用いて弓の折り返し位置を検出する（具体的には、算出した移動速度に基づいて弓の軌跡を算出し、この軌跡と弓の長さを示すパラメータとを比較することにより、弓の折り返し位置を検出し、この時刻を求める）ことが示されている。これは、ＭＩＤＩ規格の演奏データに対して運弓状態に応じた制御データを付加することを意図する技術であり、これも、演奏音の音響信号から擦弦楽器の運弓状態を分析できるものではない。また、音量値から弓の移動速度を算出することに基づき弓の折り返し位置を検出するので、弓の折り返しを素早く検出することには適していない。
【０００４】
更に、下記特許文献３においては、電子譜面データの音符番号に対して、運弓パターンの抽出においてボウイング（運弓）が変わらないようにするための運弓ポイントである固定ポイントを入力し、固定ポイントに従って、運弓パターンを決定して運弓パターンとして抽出し、該抽出された運弓パターンを付した運弓譜を出力することが示されている。しかし、これも、演奏音の音響信号から擦弦楽器の運弓状態を分析できるものではない。また、下記特許文献４においては、ギターのような撥弦楽器の演奏音をマイクロホンで電気信号に変換し、該演奏音の電気信号と予め定められた評価基準を比較することにより、複数本の弦を１ストローク掻き鳴らすストローク演奏が行われたことを検出し評価することが示されている。これも、演奏音の音響信号から擦弦楽器の運弓状態を分析できるものではない。
【０００５】
下記特許文献５においては、弓等の可動演奏部材を用いて演奏を行なう擦弦楽器をシミュレートするのに適した電子楽器の楽音制御装置が示されており、弦相当部材と弓とを摩擦させることによりリアルタイムに発生する摩擦音をフィルタ処理することにより弓圧および弓速の楽音制御信号を生成し、擦弦楽器シミュレート音を該楽音制御信号によって制御するようにしている。これは、サイレントバイオリンのように擦弦楽器音をシミュレートするための技術であり、演奏音の音響信号から擦弦楽器の運弓状態を分析できるものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０５−１２７５８９号公報
【特許文献２】特開２００１−１５９８９２号公報
【特許文献３】特開２００９−２６５５１６号公報
【特許文献４】特開２０１１−０６９９００号公報
【特許文献４】特開平０５−１６５４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、擦弦楽器の音響信号から該擦弦楽器の演奏における運弓状態を分析する演奏分析装置及びプログラムを提供しようとするものであり、特に、弓の返し操作を効率的に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る演奏分析装置は、音響信号を取得する取得部と、前記音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出する抽出部と、前記抽出した信号成分のレベルに基づき弓操作タイミングを検出する検出部とを備える。
【０００９】
擦弦楽器においては、弓を返す操作をしたとき、パルス性のノイズが発生する。そのようなノイズは、該擦弦楽器の音域外の成分（例えば楽器本来の音域よりも低域の成分）を含む。そこで、擦弦楽器の演奏音の音響信号から該擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出し、この信号成分のレベルに基づき（例えば該レベルが所定閾値以上であることを判断し）、弓を返す操作をしたときのパルス性のノイズが発生したことを検出することができる。これにより、弓操作タイミング（弓の返し操作タイミング）を検出することができる。
【００１０】
この発明は、装置の発明として実施しうるのみならず、前記演奏分析装置の機能を実現するステップを、コンピュータに実行させるプログラムの発明として、実施及び構成されてよい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、取得した音響信号中の特定の音域成分に基づき弓操作タイミングを検出するので、複雑な処理が不要であり、弓の返し操作を効率的に検出することができる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態に係る演奏分析装置の構成例を説明する概念的ブロック図。
【図２】（ａ）は取得した音響信号の一例を音量エンベロープによって示し、（ｂ）は対象擦弦楽器の音域外の低域ノイズ信号の一例を示す図。
【図３】コンピュータを使用して演奏分析装置を構成する場合の電気的ハードウェア構成例を示すブロック図。
【図４】運弓方向推定処理例を示すフローチャート。
【図５】評価及び表示処理例を示すフローチャート。
【図６】図５の評価及び表示処理に応じた表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、一実施形態に係る演奏分析装置の構成例を説明する概念的ブロック図である。演奏分析装置１００は、擦弦楽器の演奏に応じて発生された音響信号から運弓状態（弓操作タイミングつまり弓の返しのタイミングや運弓方向など）を分析するように機能し、例えば、擦弦楽器の演奏法を教習する目的あるいは擦弦楽器の演奏を評価する目的等、任意の多様な目的で利用され得る。演奏分析装置１００は、大別して、取得部１０と、抽出部１１と、検出部１２と、推定部１３と、評価部１４と、音域設定部１５と、表示部１６を含む。演奏分析装置１００は、例えば汎用のパーソナルコンピュータなど、各部の動作（後述するオーディオ信号を分析する各種処理）を実行可能な何らかのコンピュータ装置により構成されてよく、あるいは、各部の動作を実行可能なように構成された専用ハードウェア装置（集積回路等）からなっていてもよい。
【００１４】
取得部１０は、分析対象として、擦弦楽器の演奏に応じて発生された音響信号ＡＳを取得する。取得部１０は、例えばマイク等の収音手段を介して、ユーザの楽器演奏音をリアルタイムに取得しデジタル変換することにより、音響信号ＡＳを取得するように構成されていてもよいし、あるいは、ユーザの楽器演奏音のデータを記録した記録媒体から該記録されたデータを取得する、あるいは、通信ネットワークを介して遠隔地から音響信号ＡＳを取得するように構成されてもよい。その場合、外部から取得する音響信号ＡＳの符号化形式はＰＣＭ形式に限らず、適宜の圧縮形式でデータ圧縮されたものであってもよく、取得部１０は必要に応じて音響圧縮データの復号化機能を有するものであってよい。なお、取得した音響信号ＡＳはＦＩＦＯあるいはＲＡＭ等において適宜バッファ記憶され、その音量エンベロープが時系列的に検出され、後述する運弓推定処理で利用するために一時保存される。図２（ａ）は、取得部１０によって取得した音響信号ＡＳの一例を音量エンベロープによって示す。
【００１５】
抽出部１１は、前記取得した音響信号から、分析対象とする擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出する。このように擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出する理由は、弓操作によって生じる弦の振動に基づく正規の演奏音の信号成分（つまり、対象擦弦楽器の音域内の信号成分）を除外し、弓の返し操作時の摩擦ノイズを抽出することを意図している。例えば、分析対象擦弦楽器がバイオリンであるとすると、バイオリンの音域は音名Ｇ３〜Ｄ＃７の範囲であるから、倍音成分も含めてその音域の周波数成分を含む帯域以外の任意の帯域に属する信号成分を抽出する。なお、一般に弦楽器音にはかなり高域まで倍音成分が含まれるので、対象擦弦楽器の音域外の信号成分として、低域側の信号成分を抽出するのがよい。一例として、抽出部１１は、分析対象擦弦楽器がバイオリンの場合、例えば１０Ｈｚ〜１００Ｈｚ程度の帯域の低域バンドパスフィルタ（あるいは１００Ｈｚ程度を高域カットオフ周波数とするローパスフィルタ）により、低域の信号成分を抽出するようにしてよい。勿論、この低域バンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）が抽出する低周波数帯域は、対象擦弦楽器の音域に応じて可変設定される。例えば、分析対象擦弦楽器がヴィオラの場合、抽出部１１における低域バンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）の通過帯域は、バイオリンの場合よりも低い高域カットオフ周波数より低域側の信号成分を抽出するように設定される。また、分析対象擦弦楽器がチェロあるいはコントラバスの場合、それぞれに応じた更に低い高域カットオフ周波数が設定され、それぞれの高域カットオフ周波数より低域側の信号成分を抽出するように設定される。
【００１６】
図２（ｂ）は、（ａ）の音響信号に対応して抽出部１１によって抽出された対象擦弦楽器音域外の低域ノイズ信号の一例を示す。低域ノイズ信号がスパイク状に高レベルを示す箇所が、弓の返し操作時に顕著な摩擦ノイズが生じた箇所を示している。検出部１２は、前記抽出した楽器音域外の信号成分（低域ノイズ信号）のレベルに基づき、該レベルが所定閾値を超えた時点を、弓の返し操作が行われたタイミング（弓操作タイミング）ｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・として検出する。このようにして音響信号から検出した弓操作タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・を示す弓操作タイミング検出情報ＢＤは、様々な用途で利用され得る。例えば、次に述べるように、運弓方向を推定するために推定部１３において利用される。あるいは、音響信号ＡＳに含まれる個々の演奏音（音符）の立ち上がりを示す信号として、その他の利用装置１７において適宜利用され得る。
【００１７】
推定部１３は、検出部１２によって検出した弓操作タイミングを示す弓操作タイミング検出情報ＢＤに基づき運弓方向を推定する。擦弦楽器の標準的な運弓は、上げ弓操作と下げ弓操作を交互に行うことからなるため、少なくとも適宜の部分的演奏区間に関して、最初の運弓方向が特定されれば、以後は弓操作タイミング毎に運弓方向が切り換わると推定することによって、弓操作タイミング検出情報ＢＤのみに基づき運弓方向を推定することができる。
【００１８】
より確度の高い運弓方向の推定手法は、演奏音の音響信号ＡＳの音量を考慮に入れることである。同程度の力で操作したとき、上げ弓による音よりも下げ弓による音の方が大きな音量が得られることが知られているので、一実施例において、推定部１３は、隣接する弓操作タイミングで挟まれた各区間における音響信号ＡＳの音量の相互関係（すなわち隣接する区間の音量の相互関係）に基づき、前記検出された各弓操作タイミングにおける運弓方向を推定するように構成してよい。より具体的には、検出部１２によって検出した或る弓操作タイミング（仮にこれを第１の弓操作タイミングという；例えば図２（ｂ）におけるｔ２）を始点とする区間（仮にこれを第１区間という）における音響信号ＡＳの音量が、その直前の弓操作タイミング（仮にこれを第２の弓操作タイミングという；例えば図２（ｂ）におけるｔ１）を始点とする区間（仮にこれを第２区間という）における音響信号ＡＳの音量よりも大きく、かつその音量差が所定の第１閾値より大きい場合第１運弓方向（下げ弓）と推定し、前記第１の弓操作タイミングにおける音響信号ＡＳの音量が前記第２の弓操作タイミング音響信号ＡＳの音量よりも小さく、かつその音量差が所定の第２閾値より小さい場合第２運弓方向（上げ弓）と推定するように構成してよい。
【００１９】
図２においては、弓操作タイミング検出情報ＢＤが示す弓操作タイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，・・・と音響信号ＡＳの音量との組み合わせによって推定される運弓方向の一例を符号ＵとＤによって示している。Ｄは下げ弓、Ｕは上げ弓を示す。例えば、検出された或る弓操作タイミングｔ２を始点とする区間における音響信号ＡＳ2の音量は、その直前の弓操作タイミングｔ１を始点とする区間における音響信号ＡＳ1の音量よりも所定の第２閾値より小さいので、運弓方向は上げ弓Ｕと推定される。逆に、或る弓操作タイミングｔ１を始点とする区間における音響信号ＡＳ1の音量は、その直後の弓操作タイミングｔ２を始点とする区間における音響信号ＡＳ2の音量よりも所定の第１閾値より大きいので、運弓方向は下げ弓Ｄと推定することが可能である。以下、同様に、或る弓操作タイミングｔ３を始点とする区間における音響信号ＡＳ3の音量は、その直前の弓操作タイミングｔ２を始点とする区間における音響信号ＡＳ2の音量よりも所定の第１閾値より大きいので、運弓方向は下げ弓Ｄと推定される。なお、音量の大小は、それぞれの音量エンベロープの最大値を比較することによって判定できるし、あるいは最大値の代わりに平均値で判定してもよい。なお、これらの閾値は適宜に定めてよい。
【００２０】
なお、推定部１３は、１音毎の弓の上げ下げを推定することに限らず、１音中のトレモロ演奏における弓の交互の上げ下げを推定するように構成してもよいし、あるいはスラー演奏における同一方向への弓の返し操作の繰り返しを推定するように構成してもよい。その場合、トレモロあるいはスラー等の推定対象奏法に応じて、たとえば前記第１閾値及び／又は第２閾値の値をそれぞれ適切に設定するものとする。
【００２１】
表示部１４は、推定部１３によって推定された運弓方向を示す情報を可視的に提示する装置である。推定された運弓方向を可視的に提示する場合、任意の表示形態を採用してよい。例えば、運弓方向を示す適宜のアイコン（例えばＵとＤ）を時系列順に単純に並べて表示してもよいし、あるいは、取得した音響信号ＡＳが演奏している楽曲の楽譜表示上の各音符に対応づけて、推定された運弓方向を示すアイコンを表示してもよい。この表示はディスプレイ表示に限らず、プリンタによる印刷出力であってもよい。なお、推定された運弓方向を示す情報の提示は可視的手法に限らず、報知音等により可聴的に提示するようにしてもよい。また、推定された運弓方向を示す情報を記録媒体に記録しておき、後に記録媒体から読み出して可視的又は可聴的に提示するようにしてもよい。このように、推定された運弓方向を示す情報を可視的又は可聴的に提示することは、例えば擦弦楽器の教習の場において生徒が演奏した音響信号ＡＳに基づきその運弓が適切であるか教師が評価するような場合に役立つのは勿論のこと、生徒又は演奏者自身が自分の運弓が適切であったかどうかを確認するためにも役立つ。
【００２２】
評価部１５は、取得した音響信号ＡＳが演奏している楽曲に関する模範の運弓方向を示す情報と前記推定部１３によって推定された運弓方向を示す情報とを比較することにより、前記取得した音響信号ＡＳにおける運弓を評価するように構成されている。この評価結果は表示部１４を介してユーザ（教師、生徒又は演奏者等）に対して提示し得る。評価結果の表示形態としては、任意のものを採用しうる。例えば、取得した音響信号ＡＳが演奏している楽曲の楽譜をディスプレイ画面に表示して、楽譜上の各音符に対応して評価結果を示すアイコン（正しい運弓であったことを示すアイコンと、間違った運弓であったことを示すアイコンなど）を表示するようにしてよい。あるいは、評価結果に基づき運弓を採点したスコアを提示するようにしてもよい。また、評価部１５による評価結果は、ユーザ（生徒又は演奏者）毎に記録媒体内に蓄積記憶するようにしてよい。個々のユーザ（生徒又は演奏者）毎に評価結果を蓄積記憶することにより、生徒又は演奏者個人毎の運弓の癖や運弓を間違えやすい楽譜上の箇所などを統計的に解明することができ、また、生徒又は演奏者集合の全体に関して運弓を間違えやすい楽譜上の箇所又は間違えにくい楽譜上の箇所などを統計的に解明することができる。
【００２３】
なお、そのような運弓の評価のために、評価部１５は楽曲データベース２０を利用し得る。楽曲データベース２０には多数の楽曲の楽譜データが蓄積記憶されている。評価部１５は、楽曲データベース２０にアクセスして、前記取得した音響信号ＡＳが演奏している楽曲の楽譜データを取得し、該取得した楽譜データに基づき当該楽曲に関する模範の運弓方向を示す情報を得る。楽曲データベース２０に記憶された楽譜データ中に運弓方向を示す情報（運弓情報）が含まれていれば、それをそのまま、前記模範の運弓方向を示す情報として利用すればよい。楽曲データベース２０に記憶された楽譜データ中に運弓情報が含まれていない場合は、通常の運弓ルール（例えば、下げ弓と上げ弓を交互に行う、音の切れ目では弓を返す、小節線直後の音は基本的に下げ弓で弾く、同じ音符内およびスラーやタイの場合は弓を返さない、等）に基づいて、当該楽曲中の各音符に対応づけてデフォルトの運弓情報を自動的に生成し、それを前記模範の運弓方向を示す情報として利用すればよい。なお、運弓情報を含む楽譜データであっても、楽譜中のすべての音符に対して運弓情報を提示することなく、主要な音符（格別に運弓方向を特定したい音符）に対してのみ運弓情報を提示するものが多い。そのような場合においては、楽譜中のすべての音符に対して運弓情報を明示するために、運弓情報が不足している音符について前記デフォルトの運弓情報を自動的に生成するのがよい。すなわち、楽譜データにおいて特定の運弓情報が明示されている音符については該運弓情報を採用し、それ以外の音符については上記通常の運弓ルールに従いデフォルトの運弓情報を自動的に生成し、これらの組合せによって当該楽曲に関する前記模範の運弓方向を示す情報とする。
【００２４】
なお、自動的に生成したデフォルトの運弓情報（模範の運弓方向を示す情報）は、当該ユーザ専用のメモリ内に保存するようにしてよく、あるいは、当該ユーザが楽曲データベース２０の書き換え（更新）をオーソライズされているのであれば該楽曲データベース２０内に保存してもよい。また、複数のユーザ間で各自が作成したデフォルトの運弓情報を共有できるようにしたり、書き換えできるようにしてもよく、例えばクラウド上でそのような共有の運弓情報を保存し管理するようにしてもよい。
【００２５】
音域設定部１６は、前記取得部１０が取得する前記音響信号ＡＳに関して、対象擦弦楽器の種類を識別し、該識別した楽器種類に従い前記抽出部１１で抽出すべき前記信号成分の音域を設定するように構成されている。この音域設定部１６における対象擦弦楽器種類の識別は、ユーザによる対象擦弦楽器の種類入力操作（選択操作）に応じて行うようになっていてもよいし、あるいは、取得部１０で取得した音響信号ＡＳの音色及び音域等を分析することに基づき自動的に対象擦弦楽器の種類を識別するようになっていてもよい。抽出部１１において、前記低域バンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）の通過帯域が、音域設定部１６による設定に従い、対象擦弦楽器の最低音よりも低い所定帯域に可変設定される。
【００２６】
図３は、図１の演奏分析装置１００のハードウェアとしてコンピュータを使用する場合の電気的構成例を示すブロック図である。演奏分析装置１００は、マイクロプロセッサユニット（ＣＰＵ）１０１、メモリ１０２、操作装置１０３、表示装置１０４、オーディオインタフェース（「オーディオＩ／Ｆ」）１０５、及び通信インタフェース（「通信Ｉ／Ｆ」）１０６等を含む。ＣＰＵ１０１は、メモリ１０２に記憶された各種のプログラムを実行して、演奏分析装置１００の全体動作を制御する。メモリ１０２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び外部記憶装置を含む。外部記憶装置は、例えば磁気ディスクや光学ディスク、フラッシュメモリなど適宜の記録媒体からなる。
【００２７】
操作装置１０３は、例えばマウス、キーボード等の操作入力装置と、該操作入力を検出する機構を含む。表示装置１０４は、ディスプレイと、該ディスプレイの表示を制御する機構を含む。
【００２８】
オーディオＩ／Ｆ１０５は、音響信号（オーディオ信号）の入力端子、音響信号の出力端子、アナログ‐デジタル変換器、デジタル‐アナログ変換器を含む。演奏分析装置１００は、図示しないマイクロホン及びオーディオＩ／Ｆ１０５を介して、ユーザ（生徒又は演奏者）の擦弦楽器のリアルタイム演奏により発生した音響信号ＡＳを取得できる。その場合、マイクロホン及びオーディオＩ／Ｆ１０５は前記取得部１０を構成する。
【００２９】
通信Ｉ／Ｆ１０６は、イーサネット（登録商標）インタフェース、ＵＳＢインタフェース（着脱式記憶媒体インタフェース）等を含む。演奏分析装置１００は、該通信Ｉ／Ｆ１０６を介して、例えばインターネット等の通信ネットワークに接続し、遠隔地と通信し得る。演奏分析装置１００は、該通信Ｉ／Ｆ１０６を介して、遠隔地のユーザ（生徒又は演奏者）の楽器のリアルタイム演奏により発生した音響信号ＡＳあるいは既に記録済の音響信号ＡＳを取得できる。その場合、通信Ｉ／Ｆ１０６は前記取得部１０を構成する。
【００３０】
図４は、メモリ１０２に非一過的に記憶されＣＰＵ１０１によって実行可能なソフトウェアプログラムからなる運弓方向推定処理の一例を略示するフローチャートである。
【００３１】
ステップＳ１において、ＣＰＵ１０１は、分析対象である音響信号ＡＳを取得する（図１の取得部１０の動作）。一例として、ＣＰＵ１０１は、発生した音響信号を、オーディオＩ／Ｆ１０４を介して略リアルタイムで取得し、バッファ記憶する。
【００３２】
ステップＳ２において、ＣＰＵ１０１は、バッファ記憶した音響信号ＡＳから所定時間長の音響信号を処理対象として時系列順に選択する。
【００３３】
ステップＳ３において、ＣＰＵ１０１は、処理対象として選択した所定時間長の音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分（低域ノイズ信号成分）を抽出する。これは図１の抽出部１１の動作に相当し、前述のように、音響信号に低域バンドパスフィルタ（ローパスフィルタ）をかけることからなる。
【００３４】
ステップＳ４において、ＣＰＵ１０１は、前記抽出したノイズ信号成分から所定閾値以上のレベルを持つパルスを検出し、このタイミングを弓操作タイミングとして検出し、検出した弓操作タイミングを示す情報（弓操作タイミング検出情報ＢＤ）を記憶する。これは図１の検出部１２の動作に相当する。
【００３５】
ステップＳ５において、ＣＰＵ１０１は、処理対象として選択した前記所定時間長の音響信号を、前記検出した弓操作タイミングで複数の区間に区切る。そして、ステップＳ６において、ＣＰＵ１０１は、前記検出した弓操作タイミングで区切った各区間毎に、直前の区間とその音量を比較し、直前の区間よりも音量が上がっていれば（音量差が前記所定の第１閾値より大きければ）下げ弓（Ｄ）と推定し、直前の区間よりも音量が下がっていれば（音量差が前記所定の第２閾値より小さければ）上げ弓（Ｕ）と推定し、その推定結果を運弓方向を示す情報（運弓推定情報Ｕ／Ｄ）として、前記弓操作タイミング検出情報ＢＤと関連づけて、記憶する。これは図１の推定部１３の動作に相当する。
【００３６】
ステップＳ７において、ＣＰＵ１０１は、処理対象として選択した前記所定時間長の音響信号に関する全区間について前記ステップＳ６の推定を終了したかを判定し、ＮＯであれば前記ステップＳ６の処理を繰り返す。全区間について前記ステップＳ６の推定を終了したならば、ステップＳ８に行き、前記取得した音響信号ＡＳのすべてに関して処理が終了したかを判定する。ＮＯであれば、前記ステップＳ２に戻る。ステップＳ２では、未処理の音響信号ＡＳのうち最も前の所定時間長の音響信号を処理対象として選択する。以下、処理対象として新たに選択された所定時間長の音響信号に関して、前記ステップＳ３〜Ｓ８の処理が繰り返される。前記取得した音響信号ＡＳのすべてに関して処理が終了したならば、図４の処理を終了する。
【００３７】
図５は、メモリ１０２に非一過的に記憶されＣＰＵ１０１によって実行可能なソフトウェアプログラムからなる評価及び表示処理の一例を略示するフローチャートである。この評価及び表示処理は、図４の処理と同時並行的に行われてもよいし、あるいは別の時に行われてもよい。なお、図５に示した評価及び表示処理は、図１の表示部１４及び評価部１５の動作に相当する。
【００３８】
ステップＳ１１において、ＣＰＵ１０１は、前記取得した音響信号ＡＳが演奏している楽曲の楽譜データを取得し（例えば、図１の前記楽曲データベース２０から取得する）、該楽譜データに基づき表示装置１０４の画面上に楽譜を表示する。参考のために、表示される楽譜の一例を図６（ａ）において部分的に示す。
【００３９】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ１０１は、前記取得した楽譜データ中に運弓情報が含まれているかを判定する。運弓情報が含まれていなければ、あるいは一部しか含まれていない場合は、ステップＳ１３に進み、前述したように、通常の運弓ルール（例えば、下げ弓と上げ弓を交互に行う、音の切れ目では弓を返す、小節線直後の音は基本的に下げ弓で弾く、同じ音符内およびスラーやタイの場合は弓を返さない、等）に基づいて、当該楽曲中の各音符に対応づけて運弓情報を自動的に生成し、記憶する。例えば、図６（ａ）では、符号Ｂ１で示す音符箇所に上げ弓を指示する運弓記号が記され、符号Ｂ２，Ｂ３で示す音符箇所に下げ弓を指示する運弓記号が記されている。ステップＳ１３では、それ以外の音符箇所に関して、通常の運弓ルールに従って模範の運弓情報を生成する。図６（ａ）に対応して生成される模範の運弓情報の一例を図６（ｄ）に示す。なお、図６（ｄ）においては、公知の音楽記号を用いて上げ弓と下げ弓を示している。
【００４０】
ステップＳ１４において、ＣＰＵ１０１は、前記図４の処理において生成（記憶）した前記弓操作タイミング検出情報ＢＤと運弓推定情報Ｕ／Ｄを取得する。
【００４１】
ステップＳ１５において、ＣＰＵ１０１は、前記取得した弓操作タイミング検出情報ＢＤに基づき、検出した弓操作タイミングを示す適宜のアイコンを表示装置１０４の画面上に表示し、また、前記取得した運弓推定情報Ｕ／Ｄに基づき、推定した運弓方向を示す適宜のアイコンを表示装置１０４の画面上に表示する。図６（ｂ）は、検出した弓操作タイミングのアイコン表示例を示しており、この例ではパルス図形で表示される。また、図６（ｃ）は、推定した運弓方向を示すアイコン表示例（つまり、音響信号ＡＳにおける運弓状態）を示しており、この例では上げ弓を示す「Ｕ」と下げ弓を示す「Ｄ」という文字からなるアイコンが表示される。
【００４２】
ステップＳ１６において、ＣＰＵ１０１は、前記取得した弓操作タイミング検出情報ＢＤと運弓推定情報Ｕ／Ｄに基づき、該情報ＢＤが示す演奏（発音）タイミングにおける模範の運弓情報とそれに対応する運弓推定情報Ｕ／Ｄとを比較し、評価結果を生成し、表示し、記憶する。図６（ｃ）においては、評価結果を示すアイコンの一例が示されている。すなわち、図６（ｃ）に示す音響信号ＡＳにおける運弓状態と図６（ｄ）に示す模範の運弓情報とを比較すると、音響信号ＡＳにおいては第２小節の２拍目と３拍目の運弓が正しくない。そこで、図６（ｃ）では、運弓が正しくないことを示す所定のアイコンＷを、運弓方向を示すアイコン（Ｄ又はＵ）に組み合わせて表示している。
【００４３】
ステップＳ１７において、ＣＰＵ１０１は、評価及び表示処理を終了するかを判定し、ＮＯであれば前記ステップＳ１４に戻り、前記ステップＳ１４〜Ｓ１７の処理が繰り返される。
【００４４】
なお、上記実施例では、音響信号から抽出する対象擦弦楽器の音域外の信号成分が低域ノイズ信号成分である場合について説明したが、これに限らず、楽器本来の音域よりも高域のノイズ信号成分を抽出するようにしてもよい。
【００４５】
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、インターネットを介して生徒の端末と教師の端末とが接続された教習システムに、この発明に係る演奏分析装置１００を適用し得る。その場合、教師の端末（演奏分析装置１００）は、その通信Ｉ／Ｆ１０６を介してインターネット上の生徒の端末から擦弦楽器演奏の練習音（音響信号ＡＳ）を取得し、該取得した練習音に基づく演奏分析(運弓方向推定及び評価）を表示する。教師は、それに基づきコメントするなど生徒に対する指導を行い得る。その場合、教師の端末（演奏分析装置１００）は、複数の音響信号ＡＳを同時的に取得し、これらを時分割処理又は並行処理によって同時的に分析し得るように構成されているとよい。あるいは、逆に、生徒の端末（演奏分析装置１００）は、その通信Ｉ／Ｆ１０６を介してインターネット上の教師の端末から楽器演奏音（手本）を取得し、該取得した演奏音（手本）に基づく演奏分析(運弓方向推定及び評価）を表示するようにしてもよい。生徒は、表示に基づき演奏の特徴を学んだり、自己の演奏分析結果と比較したりするなどして、効果的な練習を行い得る。勿論、各生徒の端末（演奏分析装置１００）も、複数の音響信号ＡＳを同時的に取得し、これらを時分割処理又は並行処理によって同時的に分析し得るように構成されていてよい。
【００４６】
別の例として、複数のユーザの端末（演奏分析装置１００）同士を有線又は無線で接続して互いの情報（分析結果である運弓情報を含む）を授受できるようにし、各ユーザの運弓情報が他のユーザによって確認され得るようにしてもよい。例えば、オーケストラ等で複数ユーザがそれぞれ自己の擦弦楽器を演奏しているときに自己の演奏の運弓情報を、自己の端末（演奏分析装置１００）から他のユーザの端末（演奏分析装置１００）に送信することにより、ユーザ間で運弓方向が異なっているような場合に適切な報知を行うことができるようにする利用の仕方が可能である。また、上記のように有線又は無線で授受される複数ユーザの運弓情報を管理者（指導者又は教師）用の装置において集中管理するように構成してもよく、これにより、運弓を間違えやすい楽譜上の箇所又は間違えにくい楽譜上の箇所や、他の特定のユーザが他のユーザに比べて演奏タイミングが早い／遅い箇所などを統計的に解明することなどが可能であり、また、そのような解明結果を練習演奏中にリアルタイムにユーザや指導者（教師）に報知することが出来るようになる、という効果が期待できる。オーケストラ等では演奏パート毎にそのパートの全奏者の運弓タイミングと運弓方向がそろっていることが大事であるから、この発明を適用することによって、そのための適切なアシストを行うことができる。
【００４７】
また、この発明の演奏分析装置１００は、各部１０〜１６の少なくとも一部の機能をネットワーク上の１以上のコンピュータ装置で分散して行うように構成されてもよい。また、この発明は、コンピュータに、音響信号を取得するステップと、前記音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出するステップと、前記抽出した信号成分のレベルに基づき弓操作タイミングを検出するステップと、を実行させるためのプログラムの発明として構成されてもよい。また、この発明は、音響信号を取得するステップと、前記音響信号から対象擦弦楽器の音域外の信号成分を抽出するステップと、前記抽出した信号成分のレベルに基づき弓操作タイミングを検出するステップとからなる、コンピュータ若しくはプロセッサによって実装される方法の発明として構成されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００  演奏分析装置、１０  取得部、１１  抽出部、１２  検出部、１３  推定部、１４  表示部、１５  評価部、１６  音域設定部、１０１  マイクロプロセッサユニット（ＣＰＵ）、１０２  メモリ、１０３  操作装置、１０４  表示装置、１０５  オーディオインタフェース、１０６  通信インタフェース。
【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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