(57)【要約】  本発明は、弦楽器の振動弦（１）のピッチを決める方法、およびブリッジ（２）とナット（３）との間に装着されるそのような弦（１）を少なくとも１本含む弦楽器に関する。基本ピッチよりも高い音を生成するために、部材（４）を用いてブリッジ（２）とナット（３）との間の特定の取付点で、弦（１）を固定することができる。光学測定装置（６、７）を用いてブリッジ（２）と取付点との間の距離（Ｄ）を決定してから、振動弦（１）のピッチを距離（Ｄ）から決める。
2012501003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブリッジ（２）とナット（３）との間に伸張される弦楽器の振動弦（１）のピッチを決める方法であって、基音よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材（４）を用いて前記ブリッジ（２）と前記ナット（３）との間の所与の固定点で前記振動弦（１）が固定可能である方法において、光学測定装置（６、７）を用いて前記ブリッジ（２）と前記固定点との間の距離（Ｄ）を決定してから、前記距離（Ｄ）に基づいて前記振動弦（１）のピッチを決めることを特徴とする方法。
【請求項２】
レーザー光源（６）の変調光ビーム（５）を前記弦（１）と平行に延びるビーム方向に放出し、前記ビーム方向に導入できる前記部材（４）または前記ナット（３）で前記光ビーム（５）を反射し、前記光ビーム（５）を少なくとも１つの感光性検出器（７）によって受信し、前記光ビーム（５）の放出と反射した光ビーム（８）の受信との間の前記光ビーム（５）の伝播時間に基づいて前記距離（Ｄ）を決定することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記レーザー光源（６）をパルス光源にし、光パルス（５）を、前記弦（１）と平行に放出し、前記ビーム方向に導入できる前記部材（４）または前記ナット（３）で反射し、前記検出器（７）によって受信することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
確かめられた距離（Ｄ）が前記ブリッジ（２）と前記ナット（３）との間の距離（Ｍ）の約１／３よりも長い場合だけ、前記ピッチを決めることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
決定された距離（Ｄ）に特定のピッチを割り当てるように前記ピッチを決めることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記弦楽器の２つのフレット（９）間の特定の対応する距離範囲（１０）を決定された距離（Ｄ）にまず割り当ててから、この距離範囲（１０）に特定のピッチを割り当てるように前記ピッチを決めることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
圧力センサ（１１）を用いて前記弦（１）に作用する張力を測定し、所与のピッチを前記測定張力に応じた数値だけ上方へ補正することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
２本以上の弦（１）を有する弦楽器の振動弦のピッチを決める方法であって、光パルス（５）を各弦（１）と平行に連続して放出することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
ブリッジ（２）とナット（３）との間に伸張される少なくとも１本の振動弦（１）を有する弦楽器であって、基音よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材（４）を用いて前記ブリッジ（２）と前記ナット（３）との間の所与の固定点で前記振動弦（１）が固定可能である弦楽器において、前記ブリッジ（２）と前記固定点との間の距離（Ｄ）を決定するための光学測定装置（６、７）と、この距離（Ｄ）に基づいて前記ピッチを決める評価ユニットとを特徴とする弦楽器。
【請求項１０】
前記光学測定装置は、前記弦と平行に延びるビーム方向に変調光ビーム（５）を放出するレーザー光源（６）と、前記ビーム方向に導入できる前記部材（４）または前記ナット（３）で反射された光ビーム（８）を受信する少なくとも１つの感光性検出器（７）とを含み、前記測定装置が、前記光ビーム（５）の放出と前記反射光ビーム（８）の受信との間の前記光ビーム（５）の伝播時間に基づいて前記ブリッジ（２）と前記固定点との間の前記距離（Ｄ）を決定するように設定されていることを特徴とする、請求項９に記載の弦楽器。
【請求項１１】
前記レーザー光源（６）は、前記弦（１）と平行に光パルス（５）を放出するパルスレーザーダイオードであることを特徴とする、請求項９または１０に記載の弦楽器。
【請求項１２】
前記レーザー光源（６）は、前記弦（１）に隣接して前記ブリッジ（２）上に設置されていることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の弦楽器。
【請求項１３】
前記検出器（７）は、前記弦（１）に隣接して前記ブリッジ（２）上に設置されていることを特徴とする、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の弦楽器。
【請求項１４】
前記ブリッジ（２）の後ろの弦保持器（１２）に弦（１）が締め付けられており、前記弦（１）に作用する張力を検出する圧力センサ（１１）は、前記弦（１）に割り当てられ、前記弦保持器（１２）に機械的に接続されていることを特徴とする、請求項９〜１３のいずれか一項に記載の弦楽器。
【請求項１５】
２本以上の弦（１）を有する請求項９〜１４のいずれか一項に記載の弦楽器であって、対応する前記弦（１）と平行に光パルス（５）を放出するレーザー光源（６）が、前記ブリッジ（２）上の各弦（１）に割り当てられることを特徴とする、弦楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブリッジとナットとの間に伸張される弦楽器の振動弦のピッチを決める方法に関し、基音（基本音、原音）よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材を用いてブリッジとナットとの間の所与の固定点で弦が固定可能である。さらに、本発明は、ブリッジとナットとの間に伸張される少なくとも１本の振動弦を有する対応する弦楽器に関し、基音よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材を用いてブリッジとナットとの間の所与の固定点で弦が固定可能であり、それには本発明による方法を使用することができる。
【背景技術】
【０００２】
現代ポピュラー・ロック音楽では、音質または音を直接生成するためでなく、コンピュータまたは他の回路によってさらに処理される電気信号を単に生成または分析および変換するために、楽器を使用するのがごく一般的である。このために、標準インターフェースがあり、ＭＩＤＩインターフェースが最も一般に使用されている。
【０００３】
鍵盤楽器の場合、ちょうど１つのピッチを１つのキーに割り当て、キーをたたく速度によって音量を決めることができるので、そのような信号の生成または分析は比較的簡単であるけれども、弦楽器、例えばギターの場合、信号分析は非常に困難である。そのような弦楽器では、基音が各弦に割り当てられている。しかし、弦の振動長を短くし、部材、特に指である特定のバーまたはフレットを押すことによって、引っ張られ、弾かれ、または別の方法で励振された弦のピッチを変える、即ち、上げることができる。従って、正しいピッチを決めるために、まず、そのような音質の形成を待つ必要があり、次に、必要な信頼度でピッチを求めるために、少なくとも１つ、しかし好ましくは多数のピリオドの周波数または継続時間を測定する必要がある。
【０００４】
特許文献１には、ギターのように作動される電子楽器の形態における信号分析装置が開示されており、励振された弦の周波数を決める周波数分析器が設けられている。しかし、そのような手順には、タイミングの問題がある。標準的なギターでは、最低音は８２Ｈｚの周波数を有するので、全振動は約１２．５ｍｓを必要とする。信頼性の理由で、信頼できる情報を得るために、通常、２つの振動を測定する必要があるので、必要な時間は合計２５ｍｓになる。例えば引っ張る、または弾くことによる励振後、定常状態に達するのにある一定の時間を弦が必要とするという事実を考慮しない。一般に、これは同様に、周期長の２倍であるわずかとはいえない追加の時間を必要とするので、５０ｍｓ後にのみ所望のピッチ情報が利用できる。しかし、５０ｍｓの時間遅延は、音楽家にははっきりと目立つ。これは、約１５ｍの距離にスピーカーボックスを設置することに相当する。
【０００５】
特許文献２には、ピッチをはるかに迅速に決めることができる方法が記載されており、波形分析の代わりに、第１のパルス群および弦に沿ったそれらの伝播時間を評価する。このようにして、待ち時間を大幅に減らす。しかし、その方法は、干渉パルスに非常に敏感であり、従って演奏家および楽器への精密な調整を必要とする。さらに、どのギタリストも持っているとは限らない非常に正確で巧みな演奏スタイルを必要とする。
【０００６】
この問題に対する別の解決策が、特許文献３に開示されている。適当な弦を所望のフレットで押すと起動されるスイッチが、ギターのネックに設けられている。しかし、鍵盤楽器と同様に、弦振動によってではなくスイッチを押し下げることによってピッチ情報が得られる。これにより、演奏がはるかに難しくなる。
【０００７】
特許文献４には、演奏中にギターの弦が生成するピッチを決める評価装置を有するギターのような電子弦楽器が開示されている。その評価装置は、２つのピックアップに接続されている。１つのピックアップは、弦自体の振動を決めるために使用される。弦が振動する限り、音が出る。同時に、もう１つのピックアップは、超音波パルスを弦に送信する送信機の機能を有する。超音波パルスの伝播時間を評価して、弦長、従ってピッチに関する情報を得ることができる。
【０００８】
特許文献５には、超音波パルスを弦に供給する超音波装置と、弦自体の振動を決めるアコースティックピックアップをピックアップ装置が同様に有する信号分析装置とを有する同様な楽器が開示されている。超音波パルスは、フレットで反射され、ピックアップによって受信される。超音波パルスの送信と受信との間の時間差は、アクティブ弦長に関する情報を提供する。この種のアコースティックピックアップは高価であり、その製造は複雑である。低域フィルタリングと、弦の基本および調波成分の重ね合わせを形成する波と、供給超音波パルスとを用いて、弦が放出する音波からピッチを抽出するために、高品質で信号分析を行う必要がある。ピックアップの測定信号からフィルタリングされるべき超音波パルスの検出を可能とするために、更なる信号処理用の信号のデジタル化において、測定信号の高周波走査を使用する必要がある。最後に、パルスは、フレットでの反射の際に大幅に減衰され、減衰された形でピックアップに到達するので、超音波パルスを用いた測定方法は、信頼できず、不正確である。従って、測定信号からのパルスの抽出は、複雑な技術的手段を用いてのみ可能である。
【０００９】
エレクトリック・ギター・シンセサイザーは、特許文献６から知られており、弦を弾くことによって生成できる音符の開始と終了を検出する光学センサが使用されている。光学センサは、各弦の一端に設置され、それぞれの他端に光学検出器が設置されている。このギター・シンセサイザーでは、電気的測定方法を用いて、弾かれた弦のピッチを決める。指板を個々のフレットに分割するフレットバーは、抵抗器チェーンによって互いに接続され、外部のフレットバーは電圧源に接続されている。弦を指板に押し付けると、弦はフレットバーの１つに電気的に接続されるので、対応するピッチを決めるために、抵抗器チェーンによって規定される弦での対応する電圧を、取り出し、測定し、使用する。この方法の欠点は、指板に電力を供給する必要があるということであり、かなりの技術的な複雑さを伴い、抵抗ブリッジのために著しい抵抗損を引き起こす。
【００１０】
さらに、弦の振動を決める光学測定方法は、特許文献７から知られている。光送信機および隣接して設置された光検出器を含むシステムが使用され、システムは弦楽器のボディ上の弦の下に装着されている。発光素子は、弦の方向に光を送信し、その光を反射して、ボディの方向に送り返し、反射光を光検出器によって受信する。音生成手段は、検出器の光電流によって弦の対応する音質を生成する。このシステムは、光学的設計を用いてクラシックピックアップを実現する。
【００１１】
さらに、弦楽器の振動弦のピッチを光学的に決める方法は、特許文献８から知られている。弦楽器の弦は各々、コヒーレントレーザー光を送信するガラス繊維束で形成されている。検出器は、干渉縞に対してガラス繊維の他端で出る光を検出する。この干渉縞を弦の機械的振動によって変調し、変調を検出器の電気信号として表す。従来の増幅器を用いて、変調された電気検出器信号を聞こえるようにする。
【００１２】
上述の方法はすべて、技術的実施において比較的複雑であり、弦楽器の場合、高い設計コストを伴う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第Ａ−４，８２３，６６７号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第０７３４５６７Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許第５，０８５，１１９号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０２２７９０６Ｂ１号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第０２８８０６２Ｂ１号明細書
【特許文献６】欧州特許出願公開第１２８０１３４Ａ１号明細書
【特許文献７】米国特許第５，２１４，２３２号明細書
【特許文献８】米国特許第４，３２１，４６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、弦楽器の励振弦のピッチを決める技術的に単純な方法、およびピッチが高精度で迅速かつ確実に決められる対応する弦楽器であり、その方法を低コストで技術的に実施する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この目的を、独立の請求項１および請求項９の特徴構成によって達成する。有利な改良を、それぞれの従属請求項に記載し、本発明の重要な側面の下記の概要から推測することもできる。
【００１６】
本発明によれば、ブリッジとナットとの間に伸張される弦楽器の振動弦のピッチを決める方法であって、基音よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材を用いてブリッジとナットとの間の所与の固定点で弦が固定可能であり、光学測定装置を用いてブリッジと固定点との間の距離を決定し、距離に基づいて振動弦のピッチを決める方法が提供されている。
【００１７】
距離の光学測定では、正確で迅速な結果が得られる。１つ以上の振動周期の測定または弦上の音響超音波パルスの伝播時間に起因する、ピッチ決定の時までの遅延を、周知のように光速で進む光ビームを用いて光学距離測定方法が動作するという事実のために、最小限まで減らすことができる。
【００１８】
固定点は一般に、弦上に指を置くことによって形成され、その指は弦楽器のネックに対して支持され、弦は前側に延びている。代わりに、カポタストなどの別の物体を、例えば弦を固定するために使用することができる。固定した結果、音生成のために励振された弦の振動部分の長さが短くなるので、弦の基音よりもピッチが高い音が生成される。
【００１９】
本発明の１つの有利な改良では、変調レーザー光源の変調光ビームを弦と平行に延びるビーム方向に放出することができる。次に、光ビームを、ビーム方向に導入できる部材、特に指またはナットで反射する。次いで、反射光ビームを、少なくとも１つの感光性検出器によって受信し、光ビームの放出と反射光ビームの受信との間の光ビームの伝播時間に基づいて距離を決定することができる。光ビームの高いコヒーレンスのために、レーザー光源の使用により、確実で信頼できる距離測定を確実に行うことができる。光ビームは、弦から数ミリメートルの距離、特に１〜３ｍｍの範囲で通過することができ、光ビームは部材に確実に当たることができる。光ビームを変調した結果、変調に特徴的である光ビームにおける所与の周期的に生じる事象を、時間の尺度として使用することができ、従って、伝播時間、即ち特徴的な事象の生成と受信との間の時間を検出することができる。
【００２０】
光ビームの変調は、異なる形態を有することができる。方形波信号を用いて放出ビームを変調することが好ましい。その結果、特定の継続時間の光パルスが放出される。例えば、レーザー光源によるパルス照射、シャッターなどの機械的手段、または光学的手段によって、方形波変調を行うことができる。次に、光パルスを、弦と平行に放出し、ビーム方向に導入できる部材またはナットで反射し、検出器によって受信する。光速は既知であるので、パルスの放出とその受信との間の時間差から距離を決定することができる。レーザー光源および検出器をブリッジ上に隣接して設置した場合、単純化のために、レーザー光ビームの走行長はこの距離の２倍であると仮定する。次に、式Ｄ≒０．５×２．９９×１０ｅｘｐ（８）×ｔ（ここで、ｔは光ビーム、即ち光パルスの測定伝播時間である）から距離Ｄを決定することができる。レーザー源と検出器との間の距離を計算に含むことによって、より高精度で距離を計算することができる。これを、下記のように実行することができる。レーザービームが横切る経路長Ｗは、直角三角形における斜辺ｃおよび足Ｄの和であり、ここで、Ｄは測定すべき距離に対応し、Ｗ＝ｃ＋Ｄである。足ｂは、レーザー源と検出器との間の距離である。斜辺の二乗は２つの足の二乗の和に等しいので、経路長Ｗ＝（Ｄ ｅｘｐ（２）＋ｂ ｅｘｐ（２））の二乗根＋Ｄということになる。次に、次式：Ｄ＝（Ｗ ｅｘｐ（２）−ｂ ｅｘｐ（２））／（２Ｗ）を得ることができる。
【００２１】
弦楽器では通常、弦の下方の１／３の領域で、物体、例えば指、ピックまたは弓を用いて弦をかき鳴らし、引っ張りまたは弾くことによって、音が生成される。場合により、物体はビーム経路に入り、光ビームまたは光パルスが物体で反射する。これにより、不正確なピッチ決定が行われることがある。本発明によれば、確認された距離がブリッジとナットとの間の距離の約１／３よりも長い場合だけ、ピッチを決めることを提供することができる。この領域中の物体がレーザー光源のビーム経路に入ると、この物体での光ビームまたは光パルスの反射のために受信された検出器信号を除去することができるので、この信号はピッチ決定のために使用されない。
【００２２】
本発明によれば、決定された距離に特定のピッチを割り当てるようにピッチを決めることができる。例えば、記憶されたテーブルに基づいて、または計算によって、割り当てを行うことができる。
【００２３】
フレットを有する弦楽器の場合、２つのフレット間の特定の対応する距離範囲を決定された距離にまず割り当ててから、この距離範囲に特定のピッチを割り当てるようにピッチを決めることができる。距離範囲は、２つのフレット間の距離である。弦の振動部分をフレットによって上から画定するので、このフレットの後ろでかつ次のフレットの前に、弦を固定するために距離範囲の任意の位置に置かれた指により、弦の同じ振動長、即ち同じ音質が得られる。
【００２４】
本発明の別の有利な実施形態では、圧力センサを用いて弦に作用する張力を測定し、所与のピッチを測定張力に応じて数値だけ上方へ補正することができる。これにより、音楽家がいわゆるピッチチョーキング、即ち弦をサイドに引くことによって生成できる、弦の高くしたピッチを認識することができる。
【００２５】
２本以上の弦を有するギターおよび他の弦楽器の場合、光パルスを各弦と平行に連続して放出することができる。これを、検出器によって受信された反射光パルスを特定の光源、即ち特定の弦に割り当てできるように連続的な方法で、実行することが好ましい。例えば、レーザーダイオードを多重化する、またはレーザーダイオードに電力を供給することによって、光パルスを連続して送信することができる。
【００２６】
本発明による方法を実施するために、ブリッジとナットとの間に伸張される少なくとも１本の振動弦を有する弦楽器であって、基音よりも高いピッチを有する音質を生成するために、部材を用いてブリッジとナットとの間の所与の固定点で弦が固定可能であり、ブリッジと固定点との間の距離を決定する光学測定装置と、この距離に基づいてピッチを決める評価ユニットとを有する弦楽器が提案されている。
【００２７】
光学測定装置は、弦と平行に延びるビーム方向に変調光ビームを放出するレーザー光源を含むことができる。また、光学測定装置は、ビーム方向に導入できる部材またはナットで反射された光ビームを受信する少なくとも１つの感光性検出器を含むことができる。また、測定装置は、光ビームの放出と反射光ビームの受信との間の光ビームの伝播時間に基づいてブリッジと固定点との間の距離を決定するように構成できる。
【００２８】
１つの有利な改良では、レーザー光源は、弦と平行に光パルスを放出するパルスレーザーダイオードであることができる。レーザー光源をパルス光源にすると、個々の光パルスによって形成される方形波変調光ビームが生成される。
【００２９】
レーザー光源は、弦に隣接してブリッジ上に設置されていることが好ましい。向きは、特に右または左であってもよく、約１〜３ｍｍの距離にあることが好ましい。これにより、弦を固定するのに使用される部材、特に指を光ビームまたは光パルスによって検出し、従って、距離決定、即ちピッチ決定を確実に行うことができる。特に、光ビームまたは光パルスを弦の振動部分の始めと同じレベルで放出するように、レーザー光源をブリッジ上に設置することができる。また、検出器は、弦に隣接してブリッジ上に設置されていることができる。これにより、距離を特に単純に計算することができる。なぜなら、距離は光の走行長の２倍に対応し、レーザー源と受信機との間の距離は無視されるからである。しかし、別の実施形態の変形例では、レーザー光源を所与の距離だけブリッジから後ろに設定することもできる。従って、この距離を光の走行長から引くことによって、距離決定に対して考慮される。
【００３０】
非可視領域、好ましくは赤外領域で波長を有するレーザー光源を、例えば、レーザー光源として選択することができる。このようにして、演奏から音楽家の気を散らさせない。しかし、可視領域で着色光ビームを用いて、ステージ上で特に印象的な特殊照明効果を生成することができる。従って、代案として、レーザー光源は、可視光領域で波長を有することも好ましい。
【００３１】
弦は一般に、ブリッジの後ろの弦保持器に締め付けられている。本発明の１つの有利な改良では、弦に作用する張力を検出する圧力センサは、弦に割り当てられることができ、弦保持器に機械的に接続されている。張力の検出により、ピッチの特定の増加を引き起こす音楽的効果として弦をサイドに引くことによって音楽家が達成できる、張力の増加を認識することができる。
【００３２】
２本以上の弦を有する弦楽器の場合、本発明によれば、対応する弦と平行に光パルスを放出するレーザー光源はブリッジ上の各弦に割り当てられていることを提供することができる。さらに、感光性検出器を各弦に隣接してブリッジ上に設置することができる。
【００３３】
本発明の更なる特徴および利点を、例示的な実施形態の下記の説明と下記の図面とから得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】ギターの指板の例示である。
【図２】例として動作中の装置の例示である。
【図３】弦を弾く位置を認識する光学測定装置を有するギターの弦構成の詳細を示す。
【図４】弦テンション測定ユニットの略図を示す。
【図５】センサおよびプロセッサユニットの設計を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
弦楽器の例としてエレクトリック・ギターを用いて、本発明にとって重要な側面を後述する。
【００３６】
ギターは、少なくとも１つのフレットで押すことによって振動長を変えることができる少なくとも１本の伸張弦と一緒に有する信号分析装置と、ピックアップと、アクティブ弦の長さを測定する光学測定装置と、ピックアップに接続される評価装置とを有する。
【００３７】
本発明は、振動弦の周波数は弦の長さの逆数に線形比例しているという物理的事実に基づいている。長さＬの弦が周波数ｆで振動する場合、弦の長さが１／２になると周波数は２倍になり、弦の長さが１／３になると周波数は３倍になり、弦の長さが１／４になると周波数は４倍になるなどである。
【００３８】
図１は、ブリッジ２およびナット３を有し、その間に６本の弦１が伸張されているギターの指板を示す。指板をフレット９に分割する。各弦１の全長は、ナット３からブリッジ２までの距離Ｍに対応し、弦長と呼ばれる。弦は、異なる基音を有し、即ち、異なる周波数で振動する。振動弦長を半減すると、周波数は２倍になる。１／２の点は、第１２フレット１４である。フレット１４とナット３との間の弦の振動部分だけでなく、このフレット１４とブリッジ２との間の弦１の振動部分も、基音よりも１オクターブ高い音質を生成する。
【００３９】
基音よりも高いピッチを生成するために、部材４を用いて、ブリッジ２とナット３との間の指定の固定点で弦１を固定することができる。このために、音楽家は一般に、指４を使用する。指を指板に押し付けて、弦１の振動部分を短くする。これにより、音楽家の望み通りに周波数が変わる。ブリッジ２から指４までの振動弦１の長さを測定する際に、振動弦の基音が既知である場合、これらの値に基づいて、振動するまでに弦１を励振するとすぐに音を出す周波数、従って音質を明確に決めることができる。ギターの場合、弦１の基音は既知であるので、弦１の正確なチューニングはもはや必要ではない。従って、弦１の複雑で時間のかかるチューニングを省くことができる。
【００４０】
このようにして、弦１が音を出す前にピッチを特定することができ、振動弦の分析における待ち時間の問題が取り除かれる。
【００４１】
数学的原理
ａ＝ｂ／（１／ｃ）、ここで、ａは半音だけピッチを上げるための弦長の差であり、ｂは基音の弦長であり、ｃはフレット定数の逆数である。ｃは、半音間隔で２つの音質に対する２つの弦長の差の計算を可能にする係数であるので、単純な式が当てはまる。この式を用いて値を決めるので、１２回の減算（残りの弦長に関して常に同じである）後、弦長のちょうど１／２が得られる（弦長の１／２＝１オクターブ＝周波数の１／２）。１／２＝（１−ｃ）ｅｘｐ（１２）、ここで、ｃは定数０．０５６１２５６８７を表す。この値から、ｃの逆数（１／ｃは約１７．８１７１５に対応する）であるフレット定数を直接得ることができる。さらに、変数ｂを残りの弦長と一致させて、第１フレットから第２フレットまでの距離を計算することによって、計算された弦長からフレット位置を得ることができる。従って、唯一さらに必要なことは、ピッチ用のパラメータとして弦の励振後のボリューム進行（弾く力、音質継続時間など）も弦周波数に追加するために、信号分析における包絡曲線決定のための周知の方法を使用することである。このために、市販のヘキサフォニック磁気または圧電ピックアップを使用することができる。
【００４２】
図２は、弦１の振動部分のピッチを決める６弦ギター用の光学測定方法の簡易図を示す。光学測定装置は６つのレーザー光源６を有し、１つのレーザー光源６は、各弦１［に割り当てられている］、それぞれの弦１と平行に延びるビーム方向に光パルス５を放出する。ビーム方向は、特定の弦１の右に約１ｍｍ向かっている。レーザーダイオード６は、ブリッジ２上に設置されている。左から２番目、４番目および５番目の弦１を各々、それぞれの指４でギターのネックに対して押し付ける。従って、指４は、光パルス５のビーム経路に入る。左から２番目の弦１の場合、例として、ブリッジ２の方へ扇状に延び、例えば弦間のブリッジ上に設置されたフォトトランジスタとして設計された光素子７によって受信される反射光８が対応する指４上で生じることが例示されている。検出器７がレーザー光源６の近くに設置されているという単純化した仮定の下で、ブリッジ２［と］指４で形成された固定点との間の距離Ｄの２倍に対応するパルス５の走行長に基づいて、Ｄ≒０．５×２．９９×１０ ｅｘｐ（８）×ｔ（ここで、ｔは光パルス５の測定伝播時間である）から距離Ｄを決定することができる。レーザー光源間の距離ｂを考慮すると、レーザー光源６の場所、指４の場所および検出器７の場所は、直角三角形を形成する。レーザービームが横切る経路長Ｗは、斜辺ｃおよび足Ｄの和であり、即ち、測定すべき距離は、Ｗ＝ｃ＋Ｄである。レーザー光源６と検出器７との間の距離は、足ｂである。斜辺の二乗は２つの足の二乗の和に対応するので、Ｗ＝（Ｄ ｅｘｐ（２）＋ｂ ｅｘｐ（２））の二乗根＋Ｄということになる。次に、次式：Ｄ＝（Ｗ ｅｘｐ（２）−ｂ ｅｘｐ（２））／（２Ｗ）を得ることができる。
【００４３】
距離Ｄに基づいて、まず、ブリッジからの距離が既知である２つのフレット９間に設置され、指４が位置決めされる所与の距離範囲１０を決定することができる。図２において、これらのフレットは、トップから第２および第３フレット９である。弦１は第３フレット９上にあるので、このフレットは、弦１の振動部分を画定する。次に、表に記憶できる距離Ｄとの関連によって、ピッチを決めることができる。
【００４４】
例として以下に示すのは、Ｅの基音を有する、左から１番目の弦に対する関連表である。等しい音律と仮定し、弦長Ｍの場合、ブリッジ２からナット３までの距離が６５ｃｍであると仮定すれば、弦長とピッチとの間の関係は次の通りである。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
要約すれば、本発明は次のようになる：
本発明は、特定の楽器のブリッジ２上に装着されたレーザーダイオード６のセットを含む。本発明によれば、レーザーダイオード６を各弦１に割り当てる。弦１は、即ち、標準的なギターの場合は６本の弦、標準的なベース４の場合は４本の弦、同様に普通の弦楽器の場合は４本の弦などである。１２弦のギターには６つのダイオード６でも十分である。なぜなら、この場合、２本の弦をそれぞれ１本の指４によってピッチで常に変えるからである。これらのダイオード６を弦１のピックアップ点の近くに配置し、レーザー光５をナット３の方向に弦と平行に放出する。レーザー光５は、高い平行度、即ちコヒーレンスを有するので、可能な最小反射点が生じる。レーザーダイオード６と同じ平面に配置されるのは、例えば反射光８を拾い上げるフォトトランジスタまたはフォトダイオードなどの１つ以上の感光性構成要素７である。弦１上の指４の位置を、レーザー光５の伝播時間から決定することができる。
【００４７】
６つのレーザーダイオード６を多重化する。なぜなら、さもないと、検出器７からの放出光をそれぞれの弦１、即ち発光源６に割り当てることができないからである。反射光８が多数の光素子７によって受信され、得られたデータがプロセッサユニットによって評価されることは実用的である。弾く時間、弾く速度、および弦１が音を出す期間を評価するために、各弦に対する個々のピックアップ、例えばヘキサフォニック圧電ピックアップからの信号を使用する。さらに、適当な既知の形態の信号分析を使用することによって、個々の弦の基本構成要素、従って楽器のチューニングを容易に確認することができる。演奏方法に特有の特性または各種楽器の設計関連の差を補償して再調整するために、レーザー測定で決まる周波数を補正するこの分析を使用することは有意義であろう。さらに、ブリッジの前に配置されるレーザーピックアップ、即ちレーザー光源６および検出器７のシステムを後付けした結果として考慮される必要がある位置決めオフセットを決めるのにこの確認を使用することができる。
【００４８】
ピッチ情報に加えて、弾く指またはピック１３の位置を決定することができる。なぜなら、指またはピックは同様に、短時間レーザービーム５を反射し、検出器７は反射レーザー光８を受信するからである。これを、図３に例示する。ブリッジ２の前で弦の最初の１／３の領域で弦１を弾くまたは鳴らすので、確認された距離Ｄを使用して、反射光８が、弦１を固定する指４から生じるのか、または弾くまたは鳴らす指またはピック１３から生じるのかを判定することができる。この場合、決定された距離Ｄに割り当てられるピッチはない。
【００４９】
ギターで典型的な演奏技法、例えばチョーキング、即ち弦を引くことは、記載の技法の相互作用によって、かつ弦のテンションのための追加の測定センサ１１、特に圧力センサを使用することによって検出できる。そのような実施形態の変形例を、図４に例示する。弦１を締め付ける各弦保持器１２に圧力センサ１１を割り当てることができ、その圧力センサを弦保持器に機械的に接続して、弦１に作用する張力を検出することができる。
【００５０】
圧電結晶を、測定センサ１１としてブリッジ２の弦保持器１２に設置することができる。振動弦１の周波数の変化は、式ｋ＝Ｍ／Ｌ×（ｆ×２Ｌ）ｅｘｐ（２）（ここで、ｋ＝力、Ｍ＝質量、Ｌ＝長さ、ｆ＝周波数である）に応じて張力の変化に比例している。単純化のために、ＭおよびＬの値を定数と仮定できるので、これは、周波数と張力との間の指数関係になる。周波数ｆは、ｋの二乗根に比例している。従って、振動弦長およびこの弦に作用する張力のその後の変化を決めることによって、引っ張られた弦１に関するピッチ情報も明確に確認することができる。
【００５１】
図５は、本発明による弦楽器が有することができる、例としてセンサおよびプロセッサユニット１５の設計の略図を示す。このセンサおよびプロセッサユニットは、レーザーダイオード６、レーザーダイオード６に電力を交互に供給するマルチプレクサ、光素子７および距離計算ユニットのセットからなる光学測定ユニットを含む。センサおよびプロセッサユニットは、対応するピッチを決定された距離Ｄに割り当て、決定された距離Ｄが弦１の長さの１／３未満であるという事実のために割り当てができない場合、弾く位置を決めるように構成された評価ユニットも含む。センサおよびプロセッサユニット１５は、ＡＤ変換器を用いて測定アナログ信号をデジタル化してから、低域フィルタでフィルタリングし、続いて包絡曲線を決める、普通のヘキサフォニックブリッジピックアップを有することもできる。本発明によれば、センサおよびプロセッサユニット１５は、ＡＤ変換器を用いて測定アナログ信号を同様にデジタル化でき、ピッチの増加、即ちいわゆるピッチベンドを決めることができる、圧力センサ７を含むこともできる。３つの情報源、即ち、ピッチを決める検出器７を用いたレーザー距離測定と、弾く時間および包絡曲線を決める普通のヘキサフォニックピックアップと、ピッチベンドの結果としてピッチの基音からのずれを決める圧力センサ１１との全体から、弦１が生成する音質を、十分に記述し、電子処理の場合に完全に記述する、完全なデータセットを規定する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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