(57)【要約】【課題】マイクロホンで楽器音を収音するチューナとスピーカで拍音を放音するメトロノームとを同一のケース内で同時に正常動作させる。【解決手段】調律しようとする楽器音をマイクロホンで電気信号に変換し、この電気信号を飽和増幅し、矩形波を生成し、この矩形波がゼロクロスする毎に時刻データを取得し、この時刻データから楽器音の基本周期を抽出し、楽器音の音名と基準ピッチからの誤差を表示するチューナにおいて、メトロノームの発音中はチューナのデータの取得動作を禁止させ、メトロノームが発生する音の影響を除去する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調律すべき楽器音をマイクロホンで捉え、マイクロホンで捉えた楽器音をサンプリングし、サンプルデータがデータ格納部に所定個収集される毎に、基本周期抽出手段が上記楽器音の基本周期の抽出処理を実行し、その抽出結果により、楽器音の音名と標準ピッチから誤差値を算出して表示するチューナと、設定した拍数を音で表示するメトロノームとを同一のケースに格納すると共に、メトロノームが拍数を表わす音の発音中は上記チューナのデータ取込動作を禁止させ、共通のケース内でチューナとメトロノームとを同時に動作させる構造としたことを特徴とするメトロノーム付チューナ。
【請求項２】
請求項１記載のメトロノーム付チューナにおいて、上記チューナのデータ取込動作の禁止は上記メトロノームの発音中を表わす信号でチューナにおけるゼロクロス点の検出動作を停止させる構成としたことを特徴とするメトロノーム付チューナ。
【請求項３】
請求項１記載のメトロノーム付チューナにおいて、上記チューナのデータ取込動作の禁止は上記メトロノームの発音中を表わす信号でチューナのデータラッチ手段のデータラッチ動作を停止させる構成としたことを特徴とするメトロノーム付チューナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は楽器の音が正確に標準とする音の周波数に合致しているか否かを測定し、音の周波数のずれ及びどの音名の音であるかを表示するチューナと、楽曲のテンポを音として表示するメトロノームとを一体にして同一ケースに格納し、同時に動作可能としたメトロノーム付チューナに関し、特にメトロノームが発する拍数表字音にチューナの動作が影響を受けない工夫を提案するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より電子式のメトロノームが実用されている。電子式メトロノームでは基準となる発振器が発信する一定のクロックパルスを所望の分周比を持つ分周器（周波数低減器）で分周し、例えば３拍子の拍数を表示させる状態に設定した場合は、所望の周波数に分周したパルス信号を３進のカウンタに入力し、３進のカウンタで１個目に入力されるパルスと２個目に入力されるパルスと３個目に入力されるパルスを区別させ、１個目のパルスが入力された時点で強拍音を発生させ、２個目と３個目のパルスが入力された時点で弱拍音を発生させるように電子回路が構成される。
【０００３】
４拍子の拍数を表示させる状態に設定した場合は、所望の周波数に分周したパルス信号を４進のカウンタに入力し、４個のパルスの１個目のパルスと、２〜４個目のパルスを区別させ、１個目のパルスが入力された時点で強拍音を発生させ、２〜４個目のパルスが入力された時点で弱拍音を発生させる。その他の拍数も同様の手法で強拍音と弱拍音を発生させている。図８Ａに３拍子の強拍音と弱拍音の発生タイミングを示す。また、図８Ｂに４拍子の強拍音と弱拍音の発生タイミングを示す。これらの強拍音及び弱拍音は一般にスピーカから例えば３拍子の場合は「チーン」、「カッ」、「カッ」、「チーン」、「カッ」、「カッ」…のように音として表示される。
【０００４】
一方、チューナはマイクロホンで調律しようとする楽器音を捉え、マイクロホンで楽器音を電気信号に変換し、この電気信号を飽和増幅して矩形波に波形整形し、矩形波のゼロクロス点を検出し、ゼロクロス点の時間間隔を計測し、その計測値から楽器音の基本周期を算出し、その基本周期から楽器音の音名を特定し、その音名で決まる標準ピッチと楽器音の周波数との比を求め、標準ピッチとのピッチ誤差を音名と共に表示器に表示させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したようにチューナは調律しようとする楽器音をマイクロホンで捉え、マイクロホンで楽器音を電気信号に変換している。従って、メトロノームとチューナを同時に動作させたとするとメトロノームが発生する表示音がチューナに混入し、チューナが誤動作し、誤った測定結果を表示器に表示する欠点がある。
このため、従来はチューナとメトロノームが別個の装置として存在している場合、或はチューナとメトロノームとが一体に組込まれている製品であっても、これらチューナとメトロノームを同時に動作させることはできないものとされている。従って、チューナを動作させる場合はメトロノームの動作を停止させ、メトロノームを動作させる場合はチューナの動作を停止させている。
【０００６】
然し乍ら、楽器で楽曲を練習する場合、技術的な課題としては正しいテンポ、音程、強弱で楽曲の演奏ができるようになることを目標に行う、これらの課題は最終的に全て同時に行うことを要求される。その為チューナやメトロノームを使って楽曲の練習を行う場合は、メトロノームの発するテンポに合わせて演奏を続け、同時に楽器の音程の不確かな部分があるとチューナでピッチのチェックを行いながら進める。特に練習の初期段階ではピッチの確認が必要な個所は頻繁に出現するが、その場合、従来のチューナとメトロノーム一体型の製品では、どちらか一方の機能のみ動作可能なため、ピッチ確認が必要なたびにメトロノームからチューナに動作を切替え、ピッチ確認終了後再びチューナからメトロノームに動作を切り替える、以上の手順を繰返しながら練習を続けることになる。
【０００７】
この発明の目的はチューナとメトロノームとを同一のケースに一体に組込むと共に、これらを同時に動作させることを可能とし、練習中にピッチ確認とテンポ確認とを切替え操作無しに同時に行うことができるようにし、切替えの手間を省くことができるメトロノーム付チューナを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、調律すべき楽器音をマイクロホンで捉え、マイクロホンで捉えた楽器音をサンプリングし、サンプルデータがデータ格納部に所定個収集される毎に、基本周期抽出手段が楽器音の基本周期の抽出処理を実行し、その抽出結果により、楽器音の音名と標準ピッチから誤差値を算出して表示するチューナと、設定した拍数を音で表示するメトロノームとを同一のケースに格納すると共に、メトロノームが拍数を表わす音の発音中はチューナのデータ取込動作を禁止させ、共通のケース内でチューナとメトロノームとを同時に動作させる構造としたメトロノーム付チューナを提案する。
【０００９】
この発明の請求項２では、請求項１記載のメトロノーム付チューナにおいて、チューナのデータ取込動作の禁止はメトロノームの発音中を表わす信号でチューナにおけるゼロクロス点の検出動作を停止させる構成としたメトロノーム付チューナを提案する。
この発明の請求項３では、請求項１記載のメトロノーム付チューナにおいて、チューナのデータ取込動作の禁止はメトロノームの発音中を表わす信号でチューナのデータラッチ手段のデータラッチ動作を停止させる構成としたメトロノーム付チューナを提案する。
【００１０】
作用
この発明によれば、メトロノームが拍数を音で表示する期間はチューナのデータ取込動作を禁止させる構成としたから、同一ケース内でチューナとメトロノームとを同時に動作させても、メトロノームが発生する表示音がチューナの動作に影響を与えることを解消することができる。この結果、楽器音の音程の確認及びテンポの確認の双方を切替操作無しに実現することができ、楽曲の練習を効率よく行うことができる利点が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明によるメトロノーム付チューナの一実施例を示す。図中１０はメトロノーム、２０はチューナのそれぞれの主要部を示す。これらメトロノーム１０及びチューナ２０の主要部はマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）で構成される。
メトロノーム１０は周知のように、マイクロコンピュータによりテンポ及び拍音発生部１２と、このテンポ及び拍音発生部１２に所定の分周化で分周され、所望の周波数に制限したパルスを入力するパルス発生器１３とが構成され、マイクロコンピュータの外部にテンポ、拍子設定部１１と、増幅器ＡＭ及びスピーカＳＰとから成る拡声装置１４とが接続されて構成される。
【００１２】
テンポ、拍子設定部１１に、例えば３／３拍子、４／４拍子等を設定することにより、テンポ、拍音発生部１２ではパルス発生器１３から入力されるパルスを計数するカウンタの進数が切替えられ、３／３拍子を設定した場合は図８Ａに示した３パルスで１順する拍音信号を発生する。また、４／４拍子を設定した場合は図８Ｂに示した４パルスで１順する拍音信号を発生する。この拍音信号が拡声装置１４に入力されて強拍音と弱拍音を生成し、テンポの表示を行う。
一方、チューナ２０はマイクロコンピュータによりサンプリング手段２３と、カウンタ２４と、データ格納部２５、基本周期抽出手段２６、音名判別手段２７、ピッチ誤差算出手段２８が構成され、外部にマイクロホン２１と増幅器２２及び音名表示器３０Ａとピッチ誤差表示器３０Ｂとが接続されて構成される。
【００１３】
チューナ２０の動作を概略説明する。マイクロホン２１で調律しようとする楽器の音を捉え、電気信号に変換する。この電気信号を増幅器２２で飽和増幅し、矩形波を生成する。増幅器２２で生成された矩形波がマイクロコンピュータによって構成されたサンプリング手段２３に入力される。サンプリング手段２３はゼロクロス検出手段２３Ａと、データラッチ手段２３Ｂとによって構成される。
ゼロクロス検出手段２３Ａは増幅器２２から入力された矩形波のゼロクロス点を検出し、そのゼロクロス点の検出信号をデータラッチ手段２３Ｂに与える。データラッチ手段２３Ｂはゼロクロス検出信号が与えられる毎にカウンタ２４の計数値をラッチ（読み取って記憶する）する。
【００１４】
図２にその様子を示す。図２Ａはマイクロホン２１で捉えた楽器音の電気信号Ｓｇを示す。この電気信号Ｓｇが増幅器２２で飽和増幅されて図２Ｂに示す矩形波ＳＰ１に整形される。矩形波ＳＰ１のゼロクロス点ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５…がゼロクロス検出手段２３Ａで検出され、その検出信号がデータラッチ手段２３Ｂに与えられ、ゼロクロス点ｂ１、ｂ２、ｂ３…毎にラッチ手段２３Ｂがカウンタ２４の計数値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…をラッチする。
カウンタ２４は一定の周波数のクロックを計数しており、ここではこの計数値を時刻データとして利用する。つまりこの時刻データによりゼロクロス点の時間間隔を計測することができる。
【００１５】
データラッチ手段２３Ｂにラッチしたカウンタ２４の計数値Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３…（以下時刻データと称す）は順次データ格納部２５に格納され、基本周期抽出手段２６はデータ格納部２５に格納された複数の時刻データを参照して楽器音の電気信号Ｓｇの基本周期を抽出する。つまり、ゼロクロス点の時間間隔の同一時間間隔を呈する最も長い周期を検出することにより、基本周期を抽出することができる。
入力されている電気信号Ｓｇの基本周期を抽出することにより、その抽出した基本周期を標準周期表に用意された標準周期と照合し、入力されている信号の音名を決定し、その音名を音名表示器３０Ａに表示する。更に音名が決定されることによりピッチ誤差算出手段２８はその音名の標準ピッチを参照表（ピッチ誤差算出手段２８に内蔵されている）から求め、この標準ピッチと入力されている電気信号Ｓｇの周波数の比をピッチ誤差として算出し、そのピッチ誤差をピッチ誤差表示器３０Ｂに表示する。従って、音名表示器３０Ａに表示されている音名と、ピッチ誤差表示器３０Ｂに表示されているピッチ誤差により、調律しようとしている楽器の音のずれを知ることができ、ピッチ誤差がほぼゼロに成るように、楽器の音を調律することにより、正しい音の状態に調律することができる。
【００１６】
以上により、メトロノームとチューナの概要が理解できよう。この発明では、メトロノーム１０が拍音を発生している期間ではチューナ２０側でデータの取り込みを禁止させる構成とした点を特徴とするものである。
図１に示す実施例ではメトロノーム１０を構成するテンポ、拍音発生部１２で拍音を発生しているタイミングを検出し、その検出信号をチューナ２０を構成するゼロクロス検出手段２３Ａに入力し、メトロノーム１０で拍音を発生しているタイミングではチューナ２０のゼロクロス検出を無効の状態に制御してチューナ２０でデータの取り込みを禁止する構成とした場合を示す。
【００１７】
拍音の発生中を検出する方法としてはテンポ、拍音発生部１２で強拍音又は弱拍音の発音中を表わす信号（図８に示した強拍音及び弱拍音を表わす信号でよい）を検出し、この発音中を表わす信号をチューナ２０のゼロクロス検出手段２３Ａに与える。ゼロクロス検出手段２３Ａはメトロノーム１０が発音中にゼロクロス点を検出すると、そのゼロクロス点の検出を無効とする処理を施す。
従って、この発明によればメトロノーム１０の発音動作が優先され、メトロノーム１０が発音中はチューナ２０はデータの取り込みを禁止する。従って、メトロノーム１０の発音による影響を受けることはない。つまり、チューナ２０はメトロノーム１０が無音の状態のみデータの取り込みを実施し、基本周期の抽出を行うから、メトロノーム１０の発音により基本周期の算出に狂いが発生することはない。従って、メトロノーム１０とチューナ２０が同時に動作状態にあってもチューナ２０は正常に動作を続けることができる。
【００１８】
図３はこの発明の他の実施例を示す。この実施例ではメトロノーム１０の発音中を表わす信号をデータラッチ手段２３Ｂに与え、メトロノーム１０が発音中はデータラッチ手段２３Ｂはカウンタ２４からデータを読み込む動作を禁止する構成とした場合を示す。この構成とした場合もメトロノーム１０が発音中はチューナ２０がデータの取り込みを禁止するから、チューナ２０はメトロノーム１０の発音による影響を受けることなく、楽器音の基本周期を正しく抽出することができる。
図４はこの発明の更に他の実施例を示す。この実施例では本出願人が「特願２００２−３７０４９３号」で提案したチューナにこの発明を適用した場合を示す。先に提案したチューナの特徴とする構成はサンプリング手段２３を構成するデータラッチ回路２３Ｂとデータ格納部２５との間に書込制御手段２９を設けた点と、データ格納部２５の内部をデータ取込用のメモリ２５Ａと、データ処理用のバッファメモリ２５Ｂに分けた構成とした点である。
【００１９】
バッファメモリ２５Ｂを設けた構成としたことにより基本周期抽出手段２６が、基本周期抽出処理のために、メモリに格納しているサンプルデータを利用して基本周期検出処理を実行している最中に、データの書き替えが行われることを避けることができる。
書込制御手段２９は例えばゼロクロス検出手段２３Ａが矩形波のゼロクロス点を検出すると、その検出に同期して割込信号を発生させ、この割込信号によりマイクロコンピュータは書込制御手段２９を起動させ、データラッチ手段２３Ｂにラッチしたデータをメモリ２５Ａに書き込む動作を実行させる。
【００２０】
メモリ２５Ａへの書き込みは以下の如くして実行される図５にメモリ２５Ａの内部の様子を示す。メモリ２５Ａにはアドレスが０〜Ｎまで用意される。各アドレスにポインタ記憶領域とサンプルデータ記憶領域が設けられる。ポインタ記憶領域に次回サンプルデータを書き込むアドレスを指示するデータ、例えば“１”が書き込まれる。
割込信号が発生してデータラッチ手段２３Ｂにカウンタ２４から時刻データが読み込まれると、書込制御手段２９はこの時刻データをサンプルデータとしてメモリ２５Ａのポインタで指示されたアドレスに書き込む。書き込みが終了すると、ポインタのアドレスは＋１されて次のアドレスのポインタに“１”が書き込まれる。ポインタがアドレスＮまで達すると、次の書き込みアドレスはアドレス０が指定される。
【００２１】
このように、書き込みアドレスを＋１（−１でもよい）ずつずらして循環させることにより、書きこみを行うアドレスに格納されているデータは過去最古のデータとなり、０〜Ｎまでのアドレスには常に最新のＮ個のデータが格納された状態となる。メモリ２５Ａへの書き込み動作を割込で実行させることにより、基本周期抽出手段２６が基本周期抽出処理を実行している状態でも割込によりわずかな時間を作ってメモリ２５Ａへのデータの書込が実行される。
従って、この実施例では基本周期抽出手段２６が入力されている楽器音の基本周期を抽出処理している期間でもメモリ２５Ａには新しいサンプルデータが書き込まれＮ個のデータは時々刻々最新のデータに更新される。
【００２２】
基本周期抽出手段２６が基本周期抽出処理を完了すると、抽出した基本周期データが音名判別手段２７とピッチ誤差算出手段２８に渡され、基本周期データに従って入力されいている音の音名を判別すると共に、その音名の標準ピッチからの誤差を算出してその結果を音名表示器３０Ａ及びピッチ誤差表示器３０Ｂに表示する。
上述した一連の動作を実行するプログラムの概要を図６に示す。
プログラムにはデータ格納部２５と、基本周期抽出手段２６と、音名判別手段２７と、ピッチ誤差算出手段２８と音名表示器３０Ａと、ピッチ誤差表示器３０Ｂを制御するメインルーチン（図６Ａ）と、このメインルーチンを実行中にゼロクロス検出手段２３Ａがゼロクロスを検出し、割込信号を発信した場合に実行する割込処理ルーチン（図６Ｂ）とが存在する。
【００２３】
メインルーチンのステップＳＰ１でメモリ２５Ａに所定個のデータが存在するか否かを判定する。ＮＯであれば、ステップＳＰ１を繰返す。
ＹＥＳであればステップＳＰ２に進む。
ステップＳＰ２ではメモリ２５Ａからバッファメモリ２５Ｂにデータを転送する。この転送の際にデータ転送手段２５Ｃはメモリ２５Ａのポインタに“１”が書き込まれているアドレスからアドレスＮまでのデータを読み出し、そのデータをバッファメモリ２５Ｂに転送すると共に、次にアドレス０〜ポインタに“１”が書き込まれているアドレスの一つ前のアドレスのデータを読み出してバッファメモリ２５Ｂに転送する。バッファメモリ２５Ｂでは転送されてきたデータの中の最初に送られて来たデータを古いデータと判定して、このデータを例えばアドレスＮからアドレス０に向って順次新しい順番になるようにデータを格納して並べ替えを行う。このように並べ替えを行うことによってアドレスの順番にデータの取得時刻が降順または昇順に並べられ、基本周期抽出処理が容易に行えるようにしている。
【００２４】
データの転送が終了すると、ステップＳＰ３に進む。
ステップＳＰ３ではバッファメモリ２５Ｂに格納されたデータを用いて基本周期抽出処理が実行される。基本周期が抽出されると、ステップＳＰ４に進む。
ステップＳＰ４ではステップＳＰ３で抽出した基本周期を用いて入力中の音の音名を判別し、その音名で決まる標準ピッチからのピッチ誤差値を算出する。音名の判別とピッチ誤差が算出されると、ステップＳＰ５に進。
ステップＳＰ５では音名判別・ピッチ誤差算出ステップＳＰ４で判別された音名とピッチ誤差値を音名表示器３０Ａとピッチ誤差表示器３０Ｂに入力し、表示内容を更新する。表示の内容が更新されると、ステップＳＰ１に戻り、ステップＳＰ１からステップＳＰ５までの動作を繰返す。
【００２５】
以上のメインルーチンを実行中にゼロクロス検出手段２３Ａがゼロクロス点を検出すると割込信号が発生し、図６Ｂに示す割込処理ルーチンが実行される。割込処理ルーチンはステップＳＰ６でデータラッチ回路２３Ｂに格納されているデータをメモリ２５Ａに書き込み、書込が完了した時点でステップＳＰ７でポインタのアドレスを＋１（−１でもよい）してメインルーチンに戻る。
以上説明したデータ処理方法を利用することにより、図７に示すように、初期状態からＮ個のサンプルデータがメモリ２５Ａに格納されるまでの間は別として、一旦バッファメモリ２５ＢにＮ個のサンプルデータが格納されると、それ以後バッファメモリ２５Ｂには常に最新のＮ個のサンプルデータが存在することになるため、基本周期抽出手段２６は基本周期抽出処理（音名判別及びピッチ誤差算出処理も含む）を終了する毎に、直ちに次の基本周期抽出処理を実行することができる。従って、基本周期抽出処理は跡切れることなく、実質的にはほぼ連続して実行され、表示器３０Ａと３０Ｂには基本周期抽出処理の期間Ｔ２を周期として音名算出結果とピッチ誤差算出結果とが与えられ、従来と比較して数倍の繰返し速度で表示内容を更新することができる。つまり、従来は時間Ｔ１を周期として表示の更新が行われている。従って、この先に提案したチューナによれば、入力中の楽器音の周波数が変化すると、その変化する様子をリアルタイムでピッチ誤差表示器３０Ｂに表示することができ、応答速度が速いチューナを提供することができる。
【００２６】
この発明によれば、このように応答性能を高めたチューナにメトロノーム１０を付加しても、メトロノーム１０が発音する際にチューナ２０のデータの取り込みを禁止させることにより、メトロノーム１０の発音によってチューナ２０の動作が影響を受けることはない。尚、メトロノーム１０の発音周期（拍音の音の発生周期）は図７Ｅに示すように周期Ｔ１、及びＴ２と比較して充分に長い。従って、メトロノーム１０の発音中にチューナ１０のデータの取り込みを禁止しても、チューナ１０の基本周期抽出処理に遅れが生じることはない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によればチューナ２０を格納したケース内にメトロノーム１０を組み込み、メトロノーム１０とチューナ２０を同時に不都合なく動作させることができる。従って、練習者は常時任意の時点で無操作でテンポの確認と、音程の確認を行うことができ、楽器の練習を効率よく行うことができる実益が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるメトロノーム付チューナの一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】図１に示した実施例に用いたチューナの動作を説明するための波形図。
【図３】この発明の変形実施例を説明するためのブロック図。
【図４】この発明の更に他の変形実施例を説明するためのブロック図。
【図５】図４に示した実施例に用いたメモリの内部の様子を説明するための図。
【図６】図４に示した実施例で用いられるプログラムの概要を説明するためのフローチャート。
【図７】図４に示した実施例の動作を説明するためのタイミングチャ−ト。
【図８】従来の技術を説明するための波形図。
【符号の説明】
１０    メトロノーム          ２３Ａ    ゼロクロス検出手段
１１    テンポ、拍子設定部    ２３Ｂ    データラッチ手段
１２    テンポ、拍音発生部      ２４    カウンタ
１３    パルス発生器            ２５    データ格納部
１４    拡声装置                ２６    基本周期抽出手段
２０    チューナ                ２７    音名判定手段
２１    マイクロホン            ２８    ピッチ誤差算出手段
２２    増幅器                ３０Ａ    音名表示器
２３    サンプリング手段      ３０Ｂ    ピッチ誤差表示器
【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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【図７】
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【図８】
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