(57)【要約】【課題】自分が発生させた音声や楽器音の、他の音に対する音程を正確に、かつ容易に認識できる表示手段を提供する。【解決手段】音程をディスプレイ４上に表示する音程表示装置１において、マイクロフォン６から入力された複数の音同士の音程、または基準音に対する入力音の音程を検出し、１本の棒グラフ１３で表示する。棒グラフ１３の表示に使用される音程目盛りは、予め設定された音律（平均律）に従った間隔を有する第１の目盛りと、第１の目盛りの音律とは異なる他の音律（純正な長音階等）に従った第２の目盛りとからなる。第１の目盛りおよび第２の目盛りは、互いに対比可能なように１枚の画面上に表示される。棒グラフ１３で表示される音程は、複数の音の基本周波数で表される音高の差である。目盛り１４は複数の音律から選択された音律に対応するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の音の音程を画面上に表示する音程表示装置において、
予め設定された音律に従った間隔を有する第１の目盛りと、前記第１の目盛りの音律とは異なる他の音律に従った第２の目盛りとからなる音程目盛りを、前記第１の目盛りおよび第２の目盛りが互いに対比可能なように１枚の画面上に表示する目盛り表示手段と、
前記音程目盛りを使用して前記複数の音の音程に応じた長さの１本の棒グラフを表示する棒グラフ表示手段とを備えたことを特徴とする音程表示装置。
【請求項２】
前記棒グラフで表示される音程は、前記複数の音の基本周波数で表される音高の差であることを特徴とする請求項１記載の音程表示装置。
【請求項３】
前記複数の音の一方が、予め設定した基準音であり、表示される音程は該基準音に対するものであることを特徴とする請求項１または２記載の音程表示装置。
【請求項４】
前記第２の目盛りが、それぞれ互いに異なる音律に対応して複数表示されるものとすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の音程表示装置。
【請求項５】
前記第１の目盛りおよび第２の目盛りのうち、少なくとも第２の目盛りが複数の音律から選択されるものであり、該音律選択のための音律選択手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の音程表示装置。
【請求項６】
前記第１の目盛りが、平均律に従った間隔で表示されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の音程表示装置。
【請求項７】
前記複数の音は人の発声した音および楽器音のいずれかであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の音程表示装置。
【請求項８】
コンピュータ上で実行され、複数の音の音程を画面上に表示する音程表示プログラムにおいて、
コンピュータに、
予め設定された音律に従った第１の目盛りを付加する手順と、
前記第１の目盛りの音律とは異なる音律の第２の目盛りを付加する手順と、
前記第１および第２の目盛りを使用して、前記複数の音の音程に応じた長さの１本の棒グラフを表示する手順を実行させるための音程表示プログラム。
【請求項９】
前記棒グラフで表示される音程は、前記複数の音の基本周波数で表される音高の差であることを特徴とする請求項８記載の音程表示プログラム。
【請求項１０】
前記複数の音の一方が、予め設定した基準音であり、表示される音程は該基準音に対するものであることを特徴とする請求項８または９記載の音程表示プログラム。
【請求項１１】
前記棒グラフの幅方向両側に第２の目盛りを付加する手順では、それぞれを互いに異なる音律のものを付加することを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の音程表示プログラム。
【請求項１２】
前記第１の目盛りおよび第２の目盛りのうち、少なくとも第２の目盛りが複数の音律から選択されるものであり、該音律選択のための音律選択手順を備えたことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載の音程表示プログラム。
【請求項１３】
前記第１の目盛りが、平均律に従って表示されることを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の音程表示プログラム。
【請求項１４】
前記複数の音が、人の発声した音および楽器音のいずれかであることを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載の音程表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音程表示装置および音程表示プログラムに関し、特に、マイクロフォンから入力された歌唱者または楽器演奏者が発生する音の音程を見やすく、かつ正確に表示することができる音程表示装置および音程表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
歌唱または楽器の演奏を練習する自習器が知られている。例えば、特開２００４−３２５７４４号公報には、歌唱者または楽器演奏者が発生する音の音程を判定し、その正確さを表示することができる音程練習装置が提案されている。この音程練習装置は、マイクロフォンから入力された音を周波数分析して複数の基本周波数を抽出し、抽出された基本周波数のうち、値が隣接するもの同士の比の値によって音程を表示する。
【特許文献１】特開２００４−３２５７４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数の歌唱音または楽器演奏音の音程は様々であるしランダムに変化するのでスムーズに音程を表示したり、平均律だけではない様々な音律における正確な音程を、表示から識別することが難しい。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消し、基準音、または第三者が発生した音に対する歌唱者または楽器演奏者の発生音の音程を正確にかつ見やすく表示することができる音程表示装置および音程表示プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決し、目的を達成するための本発明の音程表示装置および音程表示プログラムは、次の（１）〜（７）の特徴を有する。
（１）複数の音の音程を画面上に表示するものにおいて、予め設定された音律に従った間隔を有する第１の目盛りと、前記第１の目盛りの音律とは異なる他の音律に従った第２の目盛りとからなる音程目盛りを、前記第１の目盛りおよび第２の目盛りが互いに対比可能なように１枚の画面上に表示し、前記音程目盛りを使用して前記複数の音の音程に応じた長さの１本の棒グラフを表示する点。
（２）前記棒グラフで表示される音程は、前記複数の音の基本周波数で表される音高の差である点。
（３）前記複数の音の一方が、予め設定した基準音であり、表示される音程は該基準音に対するものである点。
（４）前記第２の目盛りは、それぞれを互いに異なる音律のものとする点。
（５）前記第１の目盛りおよび第２の目盛りのうち、少なくとも第２の目盛りが複数の音律から選択されるものである点。
（６）前記第１の目盛りが、平均律に従っている点。
（７）前記複数の音は人の発声した音および楽器音のいずれかである点。
【発明の効果】
【０００６】
特徴（１）を有する本発明によれば、複数の音の音程を１本の棒グラフによって多様な音律の音程として表示できるので、歌唱者など、発音者は演奏スタイルや楽曲に合ったより正確な音程を認識することができる。また、複数の音の音程を精度良く表示できるので、和声的音程感覚のトレーニングに適した表示ができる。
【０００７】
特徴（２）を有する本発明によれば、基本周波数で音程を表すので、半音毎の音程を示す場合と比べて、正確な音程に対するずれを、精度良く認識することができる。
【０００８】
特徴（３）を有する本発明によれば、例えば、コンピュータが発生する基準音を一つの音とし、この音に対して発生された学習者の音声を他の一つの音とした場合に、学習者は１本の棒グラフによってこれらの音の音程を多様な音律のものとして認識できる。
【０００９】
特徴（４）、（５）を有する本発明によれば、１本の棒グラフでより多くの音律に従った音程の表示ができる。
【００１０】
特徴（６）を有する本発明によれば、実際の演奏に適応させた平均律を第１の目盛りとすることで、より広い範囲のレベルの学習者に適した音程トレーニングのための表示装置または表示プログラムを提供することができる。
【００１１】
特徴（７）を有する本発明によれば、歌唱の学習者および楽器演奏の学習者双方が音程感覚トレーニングにこの音程表示装置および音程表示プログラムを利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る音程表示装置としてのパーソナルコンピュータのハード構成を示すブロック図である。同図において、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）１は、パソコン本体２、キーボードおよびマウス等の入力装置３、ディスプレイ４、スピーカ５、およびマイクロフォン６からなる。なお、パソコン本体２、入力装置３、ディスプレイ４、スピーカ５、およびマイクロフォン６は、それぞれが独立していてもよいし、一体型であるノートパソコン等であってもよい。
【００１３】
パソコン本体２は、ＣＰＵ２０、ＲＯＭ２１、ＲＡＭ２２、ＣＤ−ＲＯＭドライバ２３および音源２４、ならびに入出力インターフェース２５を有する。音源２４はＭＩＤＩ音源やサウンドカード等のサウンドデバイスである。入出力インタフェース２５は、スピーカ５用の出力端子を含む他、マイクロホン６を接続する入力端子をも備えている。この音程表示装置で実行される音程表示プログラムは、記録媒体としてのＣＤ−ＲＯＭに記録され、ＣＤ−ＲＯＭドライバ２３を使ってパソコン本体２内に取り込まれる。
【００１４】
図３は、音程表示装置の要部機能を示すブロック図である。同図において、音程表示装置７は、Ａ／Ｄ変換器８と、信号処理部９と、表示処理部１０と、基準音発生部１１とを備える。信号処理部９は、フーリエ変換部９１と基本周波数抽出部９２を含んでいる。表示処理部１０は、基本周波数抽出部９２で抽出された基本周波数をディスプレイ４上の棒グラフ（後述）にこの基本周波数を表示可能な信号に変換する機能を含んでいる。基準音発生部１１は、ランダムに基準音の階名を出力する機能を有する。なお、図示しないが、基準音発生部１２から出力される階名をディスプレイ４やスピーカ５による出力に適した信号に変換する信号変換部を有するのはもちろんである。
【００１５】
図４は、上記構成の音程表示装置に係るＣＰＵ２２の処理例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１では、基準音発生部１２が付勢されて基準音の階名が出力される。ディスプレイ４はこの基準音の階名を表示し、スピーカ５は階名に基づいて音源２４を使用して音声を発生する。ステップＳ２では、基準音が表示および発音されるまでの所定時間経過後に、マイクロフォン６から入力される信号（学習者の発した音）をＡ／Ｄ変換器８を介してフーリエ変換部９１に取り込む。
【００１６】
ステップＳ３では、フーリエ変換部９１および基本周波数抽出部９２を使用して、取り込まれた信号の基本周波数を抽出する。フーリエ変換部９１は入力された信号を基本周波と高調波とに分解する。基本周波数抽出部９２は高速フーリエ変換によって分解された角周波数毎の信号レベルを比較して、レベルすなわちパワーが最も大きいピークを検出し、そのピークに対応する周波数を基本周波数とする。
【００１７】
ステップＳ４では、表示処理部１０を使用してステップＳ３で検出された基本周波数をグラフ表示するための信号に変換する。ステップＳ５では、基本周波数をディスプレイ４に表示させる。
【００１８】
図１は、ディスプレイ４に表示される音程表示の一例を示す図である。図１において、中央部に水平に延びた棒グラフ１３と棒グラフ１３の表示に使用される目盛り１４が示されている。目盛り１４は中央部に描かれた平均律の半音単位の目盛り（棒グラフ１３が延びた方向に直交するように等間隔で描かれた線）を有し、さらに、中央部の平均律の目盛りの上下には、平均律とは異なる整数比で算出される各種純正の音程の目盛りが表示されている。この例では、上段に長音階の純正調の目盛り（白抜きの三角形で表示している）を付加し、下段には自然短音階の純正調の目盛り（塗りつぶした三角形で表示している）を付加している。これら棒グラフ１３が利用できる中央部の平均律メモリ、並びに上下に付加された目盛りは、固定であってもよいし、学習者の指示に従った任意の目盛りとしてもよい。
【００１９】
棒グラフ１３は、前記ステップＳ４で処理された信号により、ステップＳ３で抽出された基本周波数を表示するものであり、音源２４で発生した音に対する音程（図１では基本周波数の差として表示）を左側から右に延びるグラフとして示されている。ここでは、基準音は平均律の「ド」であり、目盛りは「ド」を始点として刻まれている。基準音に限らず、平均律の目盛りは「ド」から始まるようにしてもよいし、発生した基準音の音域によって他の音から目盛りを始めてもよい。
【００２０】
この表示の長音階の目盛りは、長音階の主音である「ド」の音（符号ｄで示している）を始点として設定されている。また、長音階の「ド」は自然短音階の「レ」の音（符号「ｌ」で示している）に相当するので、自然短音階の目盛りは、「レ」の音を始点として設定されている。
【００２１】
図１の例では、棒グラフ１３の表示と併せて、現在の音程を示す表示をできるように音程表示領域１５を設けており、この例では「長３度」と表示されている。この例では、マイクロフォン６から入力された音の基本周波数は、平均律の５本目の線Ｌ５つまり「ミ」の目盛り付近にあり、主音に対してほぼ長３度の音程であることが分かる。
【００２２】
また、図１の表示から、学習者は、前記ステップＳ３で抽出された基本周波数が平均律の長３度であることを確認できるとともに、４：５の周波数比で表される純正な長３度や自然短音階での音程も併せて認識することができる。
【００２３】
平均律の目盛りおよびその上下に付加される目盛りをそれぞれ学習者が指示できるように、音律選択ボタン１６および確定ボタン１７を設けるのがよい。この音律選択ボタン１６を押す毎に予め設定された複数の音律候補の目盛りが順次棒グラフ１３の表示領域、およびその上または下の表示領域に付加される。そして、確定ボタン１７を押すと、その目盛りが確定される。さらに音律選択ボタン１６を押す毎に、直前に確定された方とは異なる目盛りの表示領域に音律候補の目盛りが順次付加される。そして、確定ボタン１７を押して、その目盛りを確定させる。なお、中央部に棒グラフ１３の表示領域に表示される目盛りだけは、平均律のものに固定してあってもよい。
【００２４】
次に、図１の音程表示のための手順の一例を説明する。図５は前記ステップＳ５で基準周波数を表示するための棒グラフおよび目盛りの表示プログラム例を示すフローチャートである。ステップＳ１０では、目盛り表示領域（図１で複数の音律に従って目盛りを表示した枠１８と棒グラフ１３が表示される領域を区画する枠１８内中央の２本の横長線）を表示する。ここでは併せて音律選択ボタン１６および確定ボタン１７も表示する。ステップＳ１１では、目盛り１４に第１の音程目盛りとして平均律に従った目盛りを表示する。ステップＳ１２では、棒グラフ１３が表示される領域の上下のうち、予め設定された側または両側）に第２の目盛りとして第１の目盛りに対応する音律とは異なる音律の音程目盛りを表示する。ステップＳ１３では、音律選択ボタン１６による目盛り切り替えの指示の有無を判断する。目盛り切り替え指示があれば、ステップＳ１４では、その指示毎に予め設定した複数の音律を順次表示する。ステップＳ１５では、確定ボタン１７が押されたか否かを判断する。確定ボタン１７が押されれば、目盛りが表示された画面に基準音に対する音程としての基本周波数を棒グラフ１３で表示する。
【００２５】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。上述の例では、練習者が一人の場合であり、抽出された基本周波数は主音に対する音程として表示した。これに対して、第２実施形態では、二人による和声音の音程が認識できるように基本周波数を表示する。二人が和声音を発声したときは、マイクロフォン６で採取された音には二つの基本周波数が含まれる。したがって、図３に示した基本周波数抽出部９２は、この二つの基本周波数を抽出する機能を備えるように変形される。
【００２６】
図６は、第２実施形態に係る音程表示装置の要部機能を示すブロック図であり、図３と同符号は同一または同等部分を示す。図５において信号処理部９Ａには、周波数補間部９３を設ける。基本周波数抽出部９２は、高速フーリエ変換によって分解された各周波数ごとの音声信号レベルを比較して、レベルすなわちパワーが最も大きい二つのピークを検出する。ここでは、二人による和声信号に対応して二つのピークを検出する。なお、ここで検出されたピークのそれぞれの周波数を和声信号の「仮の基本周波数」と呼ぶ。
【００２７】
周波数補間部９３は、二つの仮の基本周波数に隣接する周波数をそれぞれ検出し、仮の基本周波数と該隣接する周波数とを補間する。この補間は次の理由によって行われるものである。一般に、高速フーリエ変換において周波数方向の分解能は分析時間窓の長さつまりポイント数によって決まる。例えば、サンプリング周波数が４８ＫＨｚのときポイント数２０４８で高速フーリエ変換すると周波数分解能は２３Ｈｚになる。この分解能では半音間の周波数差、例えば、Ｃ３とＣ３＃の周波数差１５．５Ｈｚを判別することができない。そこで、周波数補間部９３では、二つの周波数を補間することによってフーリエ変換の低い周波数分解能を補い、正確な基本周波数（仮の基本周波数に対して「真の基本周波数」と呼ぶ）を抽出する。補間手法として、例えば、複素スペクトル内挿法を用いることができる。なお、複素スペクトル内挿法を用いた基本周波数の補間手法は、本発明の要部ではなく周知でもあるので、説明は省略するが、例えば、上記特許文献１および共立出版株式会社発行のｂｉｔ（ビット）別冊（昭和６２年９月９日発行）の第３２頁〜４１頁、および原、井口：複素スペクトルを用いた周波数同定、計測自動制御学会論文集、Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．９（１９８３）に詳述されている。なお、この補間手法は、第１実施形態にも適用することができる。
【００２８】
図７は、ディスプレイ４に表示される和声音に係る音程表示の一例を示す図であり、図１と同符号は同一または同等部分を示す。る。
【００２９】
棒グラフ１３は、前記基本周波数抽出部９２で抽出され、周波数補間部９３で隣接周波数による補間がなされた二つの真の基本周波数の音程を表わしている。基本周波数の音程を示す棒グラフ１３の下端部（図中左端）１３ａは和声音のうち低音側の音の真の基本周波数が示されており、棒グラフ１３の上端部（図中右端）１３ｂは和声音のうち高音側の音の真の基本周波数が示されている。
【００３０】
この図７の棒グラフ１３を見た学習者は、低音側の音が平均律の「ソ」の音（符号ｓで示している）であり、高音側の音は平均律の「シ」の音であることが認識できる。そして、これらの音が、長音階の純正調や自然短音階ではどのような音程であるかも、棒グラフ１３の上下に付加された目盛りによって同時に認識できる。図７の例では、マイクロフォン６から入力された音の基本周波数は、平均律の８本目の線Ｌ８つまり「ソ」の目盛り付近と、平均律の１２本目の目盛りＬ１２つまり「シ」の目盛り付近にあり、両方の基本周波数で代表される音の音程はほぼ長３度の音程であることが分かる。従って、音程表示表示領域１５には、「ソ」と「シ」の音程「長３度」が示されている。
【００３１】
上述の実施形態に示したように、本発明によれば、一つの画面に複数の音律による音程目盛りが付された棒グラフ上に、学習者が発声した音の基本周波数が音程に対応づけて表示されるので、それぞれの目盛りで音程を確認しながら、演奏スタイルや楽曲に合ったより正確な音程を身につけることができる。
【００３２】
なお、図１、図７に示した例では、棒グラフ１３に対する主となる目盛りを平均律のものとしたが、これに限定されない。例えば、長音階の音程目盛りを主にして、平均律の音程目盛りは学習者が任意に付加できるものとしてもよい。また、棒グラフ１３および音程目盛りは画面上に横長に表示するのに限らず、縦長表示としてもよい。また、和声の音程を表示する場合、複数の学習者の発声する音域に応じて、目盛りに付加した階名を変更して、実質的に画面に表示される音域を変更しても良い。
【００３３】
また、本発明は、人の声の音程だけでなく、楽器音の音程を表示する場合も、上述の実施形態と同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る音程表示画面の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る音程表示装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】音程表示装置の要部機能を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る音程表示処理のプログラムの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係る音程表示プログラムの一例を示すフローチャートである。
【図６】第２実施形態に係る音程表示装置の要部機能を示すブロック図である。
【図７】第２実施形態に係る音程表示画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…音程表示装置、  ２…パソコン本体、  ４…ディスプレイ、  ５…スピーカ、  ６…マイクロフォン、  ９…信号処理部、  １１…基準音発生部、  １３…棒グラフ、  １４…音程目盛り、  １５…音程表示領域、  １６…音律選択ボタン
【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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