コンデンサマイクによる音源位置検出を利用した電子楽器インタフェース
馬場哲晃†

An Interface of Musical Instrument that Uses Position ofSound Source by EC Microphone
Tetsuaki Baba†

1. は じ め に

2. 関 連 研 究

ピアノや鉄琴・木琴等の打楽器は非常に魅力的な音

ユーザが叩いた位置を検出するために，本研究の趣を持つだけでなく，音階を持つことで，演奏者にとっ旨を踏まえた上で有効と考えられる事例として，音源て幅の広い音楽表現が可能となる．一方で私たちの身位置特定法を用いた距離測定があげられる．代表的なの回りのモノに目を向けると，自らの身体，テーブル，事例として Ishii1) らは卓球台天板裏にマイクを配し，鉄柱，ガードレール，皿等は，楽器と遜色なく魅力的ピンポン玉が落ちる場所を検出した．本研究では楽器とは言い難いが，一つ一つが異なる独自の音を持つ．

演奏がユーザのインタラクションとなり，音伝搬の材

これらの音を手軽に音階を持つ音色に変える装置開発

質や，叩き具合に左右されにくい位置検出法が必要とを本研究の目的とする．本システムの完成により，楽なる．またユーザビリティを考慮し，容易にデバイス

器表現の拡張，さらには身近なものを楽器として扱えを様々なオブジェクトに装着できる工夫が必要である．

る点から，幼少時における音楽教育との連動が期待で本研究ではまず 1 次元位置情報（ユーザにとっての左きる．本稿ではその研究経過を報告する．

右位置）の取得を対象とし，実装する．

演奏方法としてピアノに代表される鍵盤楽器のメタユーザが叩く音を録音し，その音を加工する観点かファを利用する．左から右へ音階を作成し，ユーザはら David ら2) の研究があげられる．David らは，ユー任意のオブジェクト（テーブルや鉄柱等）を叩くこと

ザがペインティング・ナイフやブラシスティック☆ 等ので，叩いた音がその位置に応じた音階に修正され，出デバイスでオブジェクトをなぞる，叩く，切るといっ力される．図 1 にシステム概観を示す．

た音をその場で録音・加工し，ユーザにリアルタイムでフィードバックするシステムを提案した．材質によって叩く音が変わる点が本研究と類似しているが，位置検出を用いて音階楽器としての利用を目指している点が異なる．

3. 実

装

3.1 デ バ イ ス
図 1 目的とするシステムの概要

本研究ではユーザが叩いた一次元位置情報を取得する．オブジェクトに取り付けるセンサとなるマイクの† 首都大学東京システムデザイン学部
Faculty of System Design, Tokyo Metropolitan University

数は少ない方が，ユーザに扱いやすく好ましい．そこ☆

複数の金属線からなる一種のドラムスティック

情報処理学会 インタラクション 2009

図 3 処理のブロック図

図 4 試作したモジュール

図 2 2 点マイクによるシステム概観

搬速度を一定にする為，演奏に強弱を付加することがで初期段階として 2 つのコンデンサマイクを用いてど本手法では難しい．強弱検知を付加するにはコンデンの程度の位置検出が可能か試した．図 2 にマイクとオサマイクからの入力レベルを用いれば実現可能である

ブジェクト，センシングモジュールの構成を示す．

が，そのためには 3 点コンデンサマイクを利用し，絶ユーザ入力を検知し，左右のコンデンサマイクの入対位置を検出すればよい．DSP モードでは事前に録力時間の差分を用いて，簡易的に位置を取得する．こ音した音を利用したため，演奏者の演奏表現を制限しの場合，音伝搬速度が入力ごとに異なる限り，絶対位てしまっている．これは今後の課題としたい．

置を検出することができない．しかし，ユーザ側が入力レベルを洗練することで一定の音伝搬速度を発生させることができれば，ある程度の演奏が可能である

5. 今後の展望
5.1 3 点マイクによる検出と考えられる．デバイスのマイクロコンピュータ はまずは 2 点マイクにより，どの程度位置検出が可能

20MHz で動作する．音速は媒体によって異なるが，大かを予備実験にて試みた．2 点マイク間による入力時

気中における速度 340m/s として仮定すると，音源発間差分だけでは絶対的な音源位置を特定できないが，生位置を検出できる最小単位はおよそ 0.01[mm] とな

3 点マイクを用いることでその位置を求めることがでる．これはユーザの識別できる入力解像度を十分に満きる．音伝搬速度に依存しないことから，ユーザが入たしていると言える．

力強弱を自由につけることができる．ただしユーザビ

3.2 ソフトウェア

リティの面からのセンサモジュールの取り付け方法を

センシングモジュールからのデータは RS232 通信

考慮しなければ，デザインプロトタイプとしての魅力☆

によって PC に出力される (図 3 参照)．PC ソフトを下げる可能性があることに注意する．

ウェアでは入力されたデータを任意のスケールに割り

5.2 他のインタラクションへの応用

当てる．今回制作したソフトウェアには MIDI モード，今回はテーブル等のオブジェクトを叩き，その音源

DSP モードがあり，MIDI モードにはメロディとドラ位置を特定したが，同じセンシングモジュールを利用ムスの 2 つのモードが存在する．MIDI モードでは検して例えば，ユーザの拍手位置を検出することが可能

出した位置によって MIDI 音源の楽器音を出力する．となる．これは身体インタフェースとしてビデオゲー

DSP モードでは録音した実際の打音を音階に変換しムの入力装置などの発展が考えられる．て出力する．ただし本研究は初期段階であることから，今回はプログラムの開始時に打音を録音し，その音を音階に変換している．MIDI モードは本研究の目的とは外れるが，制作したセンシングモジュールの応用例を踏まえて実装した．試作したセンシングモジュール
デバイスを図 4 に示す．

4. 考察

制作したシステムを利用して演奏を試みた結果，音伝搬速度が一定になるようにユーザ側の入力を洗練することで，両コンデンサマイクを 1m 幅で取り付けた
場合，16 音階での演奏は可能となった．しかし音伝☆

Microchip 社の PIC マイコンを利用

参 考文献1) Hiroshi Ishii, Craig Wisneski, Julian Orbanes,
Ben Chun, and Joe Paradiso.
Pingpongplus: design of an athletic-tangible interface forcomputer-supported cooperative play. In CHI’99: Proceedings of the SIGCHI conference on
Human factors in computing systems, pp. 394–
401, New York, NY, USA, 1999. ACM.
2) David Merrill, Hayes Raﬄe, and Roberto
Aimi. The sound of touch: physical manipulation of digital sound. In CHI ’08: Proceedingof the twenty-sixth annual SIGCHI conferenceon Human factors in computing systems, pp.
739–742, New York, NY, USA, 2008. ACM.