調律器
【課題】入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きい場合でも、入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向を可視化できるようにする。
【解決手段】調律器１において、表示器３は表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１から構成されている。表示パターン表示部３０は、入力波形の周波数と基準周波数のズレを表示パターンの流れる動きとして表示することができる。ズレ方向表示部３１は、入力波形のピッチとと基準周波数の比較に基づき、該入力波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向を表示するもので、一方の表示素子３１ａの点灯により入力波形のピッチが基準周波数に対して高いことを示し、他方の表示素子３１ｂの点灯により、入力波形のピッチが基準周波数に対して低いことを示す。
【解決手段】調律器１において、表示器３は表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１から構成されている。表示パターン表示部３０は、入力波形の周波数と基準周波数のズレを表示パターンの流れる動きとして表示することができる。ズレ方向表示部３１は、入力波形のピッチとと基準周波数の比較に基づき、該入力波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向を表示するもので、一方の表示素子３１ａの点灯により入力波形のピッチが基準周波数に対して高いことを示し、他方の表示素子３１ｂの点灯により、入力波形のピッチが基準周波数に対して低いことを示す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、調律器であって、特に、楽器から発せられた音の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、調律器はピアノ等の自然楽器の調律を行う際に利用される装置である。従来から知られる調律器は、楽器から発音された音の音高（ピッチ）を検出し、検出した音高に該当する音名を表示すると共に、該検出した音高が調律の基準となる音高（基準周波数）からどれだけズレているかを表示する機能を有するものが一般的である。この種の調律器において音高を測定する方法としては、例えば次のような方法が従来から知られる。すなわち、楽器から発音された音を調律器に入力し、該入力された音（入力波形）をそのゼロクロス点毎に「１」又は「０」に反転してなる矩形パルス波に整形することで２値化した参照波形を作成し、該作成した参照波形を前記各ゼロクロス点の時間間隔ずつ遅延させた遅延波形を作成し、参照波形と遅延波形の相関を求めて、相関が高い遅延量を入力波形の周期とすることで、入力波形の音高を測定する方法が知られる（例えば下記特許文献１参照）。
また、入力波形の周波数と基準周波数のズレを表示する方法の一例としては、次のような方法があった。調律器は、複数のＬＥＤを所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた表示器を有し、該時間範囲（位相範囲）にわたる入力波形の矩形パルス整形波と比較基準用の矩形パルス波との比較に基づき各ＬＥＤを点灯／不点灯制御することで、該点灯／不点灯のパターンによって両者の位相関係つまり周波数もしくは周期関係をアナログ的に表示し、この比較及び表示を所定の表示更新周期ごとに更新する。比較基準用の矩形パルス波の周波数（基準周波数）と入力波形の周波数がズレている場合には、点灯するＬＥＤの位置が順次変更するため、見かけ上はＬＥＤの点灯パターンが表示器上を流れるように点灯制御され、一方、基準周波数と入力波形の周波数が一致している場合には、見かけ上、該点灯パターンが一定位置で停止しているように点灯制御される。
【特許文献１】特公平３−４２４１２号公報
【特許文献２】特開平５−３１３６５７号公報
【０００３】
特許文献２に開示されたタイプの表示方法では、入力波形（ピアノ音）の周波数の基準周波数に対するズレの大きさは見かけ上の上記ＬＥＤ点灯パターンの流れるような動きの速さとして表現され、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きいほど上記ＬＥＤ点灯パターンの動きの速さが早くなる。また、操作者は、見かけ上のＬＥＤ点灯パターンの動きの方向に応じて、当該入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向、つまり入力波形の周波数が基準周波数よりも高いのか低いのかを判断することができた。上記特許文献２に開示された表示方法を利用した調律器は、基準周波数と入力波形（ピアノ音）の周波数のズレの視認性に優れ、基準周波数と入力波形の周波数との微妙なズレまでも明確に可視化できるという点で非常に優れており、ピアノの調律等、高い精度が要求される調律に好適である。
【０００４】
しかし、上記特許文献２に開示された表示方法では、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きくなった場合、具体的には入力波形の周波数の基準周波数に対するズレが概ね２０〜３０ｃｅｎｔよりも大きくなった場合には、ＬＥＤの点灯パターンの動きが速くなりすぎてしまい、操作者はＬＥＤの点灯パターンの動きを視認できなくなってしまう。このため、操作者は入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向を表示により視認することができなくなってしまうという不都合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きくなった場合でも、入力波形の周波数が基準周波数に対して高いのか低いのか（ズレの方向）について可視化することができる調律器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】
【０００６】
この発明は、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器であって、外部からの音響波形を入力する入力手段と、入力された音響波形のピッチを検出する手段と、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段とを具えることを特徴とする調律器である。
【０００７】
また、この発明は、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する調律処理をコンピュータに行なわせるソフトウェアプログラムであって、外部からの音響波形を入力する手順と、入力された音響波形のピッチを検出する手順と、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチが該基準周波数に対して高いのか又は低いのかについて前記ズレを示す表示物とは別に表示する手順とを具えることを特徴とするソフトウェアプログラムとして構成してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器において、外部入力された音響波形のピッチを検出する手段と、検出した音響波形のピッチと基準周波数の比較に基づき、音響波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段とを具えることで、前記表示物の表示では音響波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向が判断できない場合にも、表示手段の表示によってピッチのズレ方向が視認できるようになるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照して、この発明の一実施例ついて説明する。
【００１０】
図１はこの発明の一実施例に係る調律器の使用の概要を説明するための概念図である。図１において符号１はこの実施例に係る調律器である。符号２は、調律する楽器の一例であって、アコースティックな発音機構を具えたアップライトピアノである。表示器３は、調律すべきピアノ２から発せられた音の周波数と調律の基準となる基準周波数の比較結果を操作者に提示するためのもので、ピアノ２から発せられた音の周波数が基準周波数に対して高いのか低いのか（周波数のズレ方向）について表示する手段を含む（後述の図２を参照）。また、調律器１には、ピアノ２から発されたピアノ演奏音を取り込むためのマイクロフォン４が接続されており、該マイクロフォン４によって集音した音が調律器１に対する入力波形として供給される。なお、図１においては、マイク４を調律器１に外部接続する構成が描かれているが、マイク４は調律器１に内蔵される構成であっても差し支えない。また、調律器１には、操作者が基準周波数の設定等の各種入力操作を行なうための操作部５が具わる。
【００１１】
図２は図１に示す表示器３の一例を示す概略図である。図２に示す通り、表示器３は、「表示パターン表示部３０」と「ズレ方向表示部３１」とから構成されている。表示パターン表示部３０は、例えば、所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた複数のＬＥＤから構成され、上記特許文献２に記載されたものと同様な表示原理（後述）を利用して表示を行なう。すなわち、入力波形の周波数と基準周波数の比較に基づ基づき各ＬＥＤを点灯／不点灯制御し、該点灯／不点灯のパターン（表示パターン）によって両者の位相関係つまり周波数もしくは周期関係をアナログ的に表示する。
ズレ方向表示部３１は、入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向、つまり入力波形の周波数が基準周波数よりも高いのか、低いのかを表示するための表示器であって、例えば、２つの矢印型の表示素子（ＬＥＤ）３１ａ，３１ｂによって構成される。ズレ方向表示部３１は、一方の表示素子３１ａ（図において右側向き矢印）の点灯により入力波形のピッチが基準周波数に対して高いことを示し、他方の表示素子３１ｂ（図において左側向き矢印）の点灯により、入力波形のピッチが基準周波数に対して低いことを示すものとする。詳しくは後述する通り、この実施例によれば、入力波形のピッチの基準周波数に対するズレが大きく、表示パターン表示部３０の表示ではそのズレ方向が視認できない場合であっても、表示器３にズレ方向表示部３１が具備されているので、操作者はズレの方向を視認することができるようになる。
【００１２】
図３は表示パターン表示部３０における表示パターンの表示制御の原理を説明するための概念図である。同図（ａ）において、（１）は入力波形１００の波形図であり、（２）は入力波形１００の周期性を２段階の濃度の組み合わせからなるパターンによって可視化したものを示している。或る入力波形１００から、基準周波数Ｈｚに応じた周期毎に、所定の時間範囲（位相範囲）にわたる波形区間の波形を抽出すると、（１）のように入力波形１００の周波数と基準周波数Ｈｚが一致している場合には、（２）に示す通りＨｚ毎に抽出される各波形区間毎の波形の周期性が常に一致する。（３），（４）は入力波形１００ａが基準周波数Ｈｚよりも低い場合、また、（５），（６）は入力波形１００ｂが基準周波数Ｈｚよりも高い場合を示している。（３）又は（５）に示すように入力波形の周波数と基準周波数Ｈｚとがズレている場合には、（４）又は（６）に示す通りＨｚ毎に抽出される各波形区間毎の波形の位相関係つまり周期性がズレたものとなる。表示パターン表示部３０では上記のことを表示原理として利用している。
図３（ｂ）は上記（２）、（４）及び（６）の各周期的パターンについて、基準周波数Ｈｚの周期毎に抽出した各波形区間を時間順に並べて示す。同図（ａ），（ｂ）において波形区間として抽出する時間範囲は、基準周波数Ｈｚの波形を２．５周期分抽出する時間範囲（位相範囲）に設定されている。この実施例では、基準周波数Ｈｚの波形を何周期分抽出するかによって前記時間範囲を規定するパラメータを窓幅パラメータ「Ｗ値」という。表示パターン表示部３０では、同図（ｂ）に示す各波形区間毎のパターンを所定の表示更新周期毎に時間順で読み出すことで、表示パターンの表示を行なう。従って、（２）のように入力波形の周波数と基準周波数Ｈｚが一致している場合には、同じ周期性を持つパターンが繰り返し表示されるので、見かけ上は、表示パターンが一定位置で停止しているようにみえる。一方、（４）又は（６）のように入力波形１００ａ乃至１００ｂの周波数と基準周波数Ｈｚとがズレている場合、位相関係つまり周期性がズレた周期パターンが順次表示されるため、見かけ上、表示パターンが表示パターン表示部３０上を流れるように見え、その表示態様が一定状態で停止しないことになる。以上が表示パターン表示部３０の表示制御の原理の大略である。なお、表示パターンの表示動作については後述する。
【００１３】
図４は調律器１の電気的ハードウェア構成の概略を示すブロック図である。調律器１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、表示制御部１３、マイクロフォン４から供給される入力波形を取り込むためのオーディオインターフェース（オーディオＩ／Ｏ）１４、操作検出部１５とから構成され、各装置間がバス１６を介して接続される。表示制御部１３は、ＣＰＵ１０からの指示に基づき表示パターン表示部３０（図２参照）の表示とズレ方向表示部３１（図２参照）の表示とをそれぞれ制御する。オーディオＩ／Ｏ１４は、アンプとＡＤ変換器を含むもので、マイク４を介して入力されたアナログオーディオ波形信号が所定のサンプリングクロックに従う周期でサンプリングされ、サンプリングされたディジタルデータ系列が信号処理系に供給される。また、操作検出部１５を介して操作部５における入力操作に応じた指示がＣＰＵ１に与えられる。
【００１４】
ＣＰＵ１０は調律器１の全体的な動作を制御すると共に、この実施例に係る調律処理、すなわち、入力波形の周波数と基準周波数との比較に基づく表示パターン表示部３０の表示制御と、ズレ方向表示部３１の表示制御とを実現するソフトウェアプログラムを実行する。前記調律機能を実現するためのソフトウェアプログラムは例えばＲＯＭ１１等のメモリに記憶されていてよい。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０が信号処理を実行する際に、各種パラメータや各種データを記憶するワークエリア、あるいは、マイクロフォン４を介して取り込んだ波形データを格納するメモリ領域等として使用される。
【００１５】
操作者は、調律するピアノの鍵を打鍵してピアノ音を発生せしめ、該ピアノ音に応じた表示器３（表示パターン表示部３０及びズレ方向表示部３１）の表示を参照して、当該ピアノ演奏音の周波数が基準周波数に一致するようピアノ２を調律する。以下、図５〜図７に示すフローチャートを参照して、調律器１の使い方とその使用時の動作について説明する。
調律器１の電源投入に応じて、調律器１では図５のフローチャートに示す調律処理のソフトウェアプログラムのメイン処理が実行される。ステップＳ１において、各種パラメータの初期設定が行われる。ここで初期設定されるパラメータは、基準ピッチ（スタンダードピッチ）、基準周波数（Ｈｚ値）、セント値及びＷ値等である。各パラメータの初期設定値は、例えば、スタンダードピッチ＝４４０Ｈｚ、基準周波数Ｈｚ＝４４０Ｈｚ、セント値＝０ｃｅｎｔ、Ｗ値＝Ｈｚ値の２．５周期分にそれぞれ設定されるものとする。
ステップＳ２では、操作者は、当該調律器１において音階を設定するためのスタンダードピッチを入力する。具体的には、ピアノ中央のＡ音（キー番号４９のＡ）の周波数を、４４０Ｈｚ、４４２Ｈｚ或るいは４３９Ｈｚ等、幾つかの候補うちからを任意に選択することができる。
【００１６】
続いて、調律器１では、表示器３（表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１）の表示が開始されると共に、図６に示す表示パターン表示制御と図７に示すピッチ検出処理の各タスクが開始される（ステップＳ３及びステップＳ４）。なお、図５では、図示及び説明の便宜上、ステップＳ３の「表示開始」及びステップＳ４の「タスク開始」を別々のステップとして描いているが、双方とも後述図６及び図７の処理の開始に照応している。なお、後述する通り、図６の表示パターン表示制御は表示パターン表示部３０の表示制御の手順の一例であり、また、図７に示すピッチ検出処理はズレ方向表示部３１の表示制御の手順の一例である。
【００１７】
ステップＳ５では、操作者による調律カーブの選択を受け付けている。調律カーブは、ピアノの８８鍵の各鍵に対応する音高の周波数を定めたデータテーブルである。調律カーブとして、ピアノの種類（グランドピアノ／アップライトピアノ）や、大きさ等に応じた複数種類のデータテーブルがＲＯＭ２乃至ＲＡＭ３等適宜のメモリ内に記憶されおり、操作者は調律するピアノの種類に応じた調律カーブを選択できてよい。該調律カーブに記述された各音高の周波数は、ピアノの特性に鑑みて、高音側のピッチが平均率による周波数の理論値よりも高めに設定されている。上記ステップＳ２においてスタンダードピッチとして設定された周波数に基づき、平均率による各音高の周波数の理論値を計算することはできる。しかし、実際のピアノの調律においては、その理論値をそのまま各音高の周波数として適用するのは不適当な場合がある。その場合には、調律カーブを使用することで、ピアノの特性や、使用するピアノの種類或いは大きさ等に適った各音高毎の周波数を得ることができる。
【００１８】
上記ステップＳ１〜Ｓ５は、調律器１の使用に際しての初期設定に相当する処理であって、これら各ステップＳ１〜Ｓ５の実行順序は図示の順に限らない。操作者は、以下に述べるステップＳ６〜Ｓ１１により各種パラメータの設定を行う。
操作者の入力操作により、調律対象の音高が指定された場合には（ステップＳ６のｙｅｓ）、ステップＳ７において、前記ステップＳ５で選択した調律カーブ又は平均律による理論値に基づき、指定された音高の周波数を求めて、この値を基準周波数Ｈｚのパラメータ「Ｈｚ値」に設定する。また、操作者の入力操作により、セント値が入力された場合には（ステップＳ８のｙｅｓ）、ステップＳ９において、該入力されたセント値に応じてＨｚ値を修正する。また、ステップＳ１０では、表示パターン表示部３０の表示サイズの選択を受け付けている。表示サイズの変更はすなわちＷ値の変更であり、これにより表示パターン表示部３０に対応付ける時間範囲（位相範囲）が変更される。例えば、Ｗ値の設定に応じて通常のサイズと拡大サイズのいずれかの表示サイズを選択できてよい。Ｗ値が変更された場合（ステップＳ２２のｙｅｓ）、ステップＳ２３では前記変更に応じてＷ値を設定する。この表示サイズ変更機能は、例えば最初に通常サイズで大まかに調律を行った後、表示サイズを拡大して微妙な周波数のズレを見る場合等に便利である。
以降、調律器１の電源がオンされている間は、ステップＳ６〜Ｓ１１を繰り返すことで、操作者によるＨｚ値変更及び表示サイズ変更を受け付けることができる。
【００１９】
図６（ａ）は、上記図５のステップＳ３及びＳ４において起動開始する表示パターン表示制御の動作の手順の一例を示すフローチャートである。図６（ａ）に示す処理は、当該調律器１の表示器３の表示更新周期に応じた起動タイミング毎に起動するタイマ処理であり、この処理の起動機会毎に、表示パターン表示部３０の表示が更新される。なお、表示器３の表示は、一例として、ソフトウェアによって概ね１５〜２０Ｈｚの周期で更新されるものとする。従って、当該処理もまた１５〜２０Ｈｚ周期程度で起動する。
調律者はピアノ２の鍵を打鍵してピアノ音を発音させる。調律器１では、マイクロフォン４を介して入力されたピアノ音（入力波形）を所定のサンプリング周期に従いサンプリングし（ステップＳ２０）、サンプリングされた入力波形（ディジタル波形信号）をＲＡＭ１２上のメモリ領域に書き込む（ステップＳ２１）。ステップＳ２２では、前記ＲＡＭ１２上のメモリ領域に所定サンプル数以上のサンプルデータが読み込まれたかどうかを判断する。入力波形のサンプルデータの読み込みが該所定サンプル数に満たない場合（ステップＳ２２のｎｏ）は、サンプルデータが該所定サンプル数に達するまで、入力波形の取り込み（上記ステップＳ２０及びＳ２１）を繰り返す。一方、ＲＡＭ１２上のメモリ領域に読み込んだサンプルデータが所定サンプル数に達したら（ステップＳ２２のｙｅｓ）、次のステップＳ２３に処理を進める。なお、前記所定サンプル数は、概ね、１０２４〜２０４８サンプル程度とする。
【００２０】
ステップＳ２３において、前記図５のステップＳ６〜Ｓ９の処理により設定された基準周波数Ｈｚに基づきバンドパスフィルタのフィルタ係数（パスする帯域幅及び中心周波数）を設定し、ステップＳ２４において、ＲＡＭ１２のメモリ領域に読み込んだ波形に対して、前記設定したフィルタ係数によりバンドパスフィルタ処理を施す。このフィルタ処理により、入力波形から入力波形に含まれる倍音成分等を除去し、基準周波数Ｈｚに対応する周波数成分が抽出される。
ステップＳ２５において、現在設定されているＷ値とＨｚ値に基づき波形区間毎の波形として何周期分の波形を抽出するかを設定する。Ｗ値が２．５周期分に設定されていれば、窓幅は基準周波数Ｈｚの２．５周期分に相当する時間範囲になる。ステップＳ２６では、入力波形から、Ｈｚ値の周期毎に前記ステップＳ２５で設定した窓幅の波形区間の波形を抽出する（窓をかける）。ステップＳ２７では、前記抽出された波形区間内の波形を、そのゼロクロス点毎に値が“０”“１”で反転する２値の情報に整形することで、その周期性を２値の濃淡によって明示する表示情報（「２値化情報」）を作成する。図６（ｂ）に２値化情報のデータ構成例を示す。２値化情報は、その各アドレスが表示パターン表示部３０を構成する複数のＬＥＤ（図２参照）の各々に割り当てられた２進数のディジタルデータで構成されている。図２では表示パターン表示部３０が２５個のＬＥＤで構成されているので、２値化情報は２５段階のアドレスからなるデータである。２値化情報をこのように構成することで、表示パターン表示部３０に配列されたＬＥＤ群と前記抽出された波形区間の時間範囲とを対応付けている。ステップＳ２８では、前記作成された２値化情報に基づき、表示パターン表示部３０の表示を行なう。すなわち、２値化情報の各アドレスの値“０”又は“１”に応じて、各アドレスに対応する各ＬＥＤの点灯／不点灯制御を行うことで、前記波形区間内の波形の周期性をアナログ的に示す表示パターンを表示する。
【００２１】
上記ステップＳ２０〜Ｓ２８の処理を表示器３の表示更新周期に応じて実行することで、表示パターンの表示形態が表示更新周期ごとに更新される。これにより、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数が一致している場合（図３の（１），（２）参照）には、表示更新周期毎に、周期性の一致した表示パターンが繰り返し表示され、見かけ上は同一の表示パターンが一定位置で停止しているように見える。これに対して、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数が不一致の場合（図３の（３），（４）又は（５），（６）参照）、表示パターンの周期性が一定しない（各表示更新周期毎に更新される表示パターンの位相がズレる）ことから、見かけ上は表示パターンが表示パターン表示部３０上を流れているように見え、その表示態様が一定状態で停止しない。よって操作者は、表示パターン表示部３０の表示から基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数のズレ（一致／不一致）を視認できる。
【００２２】
図７は、上記図５のステップＳ３及びＳ４において起動開始するピッチ検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ３０において、マイクロフォン４を介して入力された入力波形を所定のサンプリング周期でサンプリングし、ステップＳ３１では各サンプリングタイミング毎にサンプリングされた入力波形のレベルが所定の音量レベル以上であるかどうか判断する。入力波形のレベルが所定音量以下であれば（ステップＳ３１のｎｏ）、以下の処理を行わずにリターンする。一方、音量閾値以上の波形が入力されていれば（ステップＳ３１のｙｅｓ）、ステップＳ３２において入力波形のサンプルデータをＲＡＭ１２上のメモリ領域に書き込む。ステップＳ３３では、メモリに書き込まれた入力波形（サンプルデータ系列）について基本周期検出（ピッチ検出）処理を行なう。基本周期の検出方法は、例えば、入力波形のゼロクロス毎の時間間隔を計測することで基本周期を求める方法や、上記特許文献１に記載の方法、或いは、自己相関処理等、従来から知られる適宜の方法を適用してよい。当ステップＳ３３において検出した基本周期の逆数が当該入力波形のピッチ周波数となる。ステップＳ３４では、ステップＳ３３において検出したピッチと前記図５のステップＳ６〜Ｓ９の処理により設定された基準周波数Ｈｚとを比較して、入力波形のピッチの基準周波数Ｈｚに対する誤差（差分値）を求める。
ステップＳ３５において、ステップＳ３４で求めた差分値に基づき、入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ量が２５ｃｅｎｔ以内（差分値≦２５ｃｅｎｔ）かどうかを調べる。入力波形のピッチ周波数が基準周波数Ｈｚよりも２５ｃｅｎｔ以上高い場合には、ステップＳ３６においてズレ方向表示部３１の右側の表示素子３１ａ（図２参照）を点灯させる。また、入力波形のピッチ周波数が基準周波数Ｈｚよりも２５ｃｅｎｔ以上低い場合には、ステップＳ３７においてズレ方向表示部３１の左側の表示素子３１ｂ（図２参照）を点灯させる。ズレ方向表示部３１（右側の表示素子３１ａ又は左側の表示素子３１ｂ）の表示により、操作者は入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ方向を視認することができるようになる。
【００２３】
上記ステップＳ３５においては、入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ量が２５ｃｅｎｔ以内の場合（ステップＳ３５のｙｅｓ）には、ズレ方向表示部３１の表示を行なわないよう処理している。この点について以下に簡単に説明する。
上述の通り基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数のズレが大きくなると、具体的には基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数の差が概ね２０〜３０ｃｅｎｔ以上大きくなってしまうと、表示パターン表示部３０の表示パターンの動きが速くなりすぎてしまい、操作者はその動きの向きを判断できず、入力波形の周波数が基準周波数Ｈｚよりも高いのか、それとも低いのかを視認できなくなってしまう。このことから、この実施例では、ステップＳ３５において入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対する差分値（ズレ）が２５ｃｅｎｔ以内かどうか判断し、差分値が２５ｃｅｎｔを越えている場合には、ピッチのズレ方向に応じたズレ方向表示部３１の表示を行なうことにより、操作者はピッチのズレ方向を視認できる。一方、差分値が２５ｃｅｎｔ以内であれば、ズレ方向表示部３１の表示によりズレ方向を明示しなくとも、操作者は表示パターン表示部３０の表示パターンの動きの方向により入力波形のピッチの基準周波数Ｈｚに対するズレ方向を視認できる。
【００２４】
以上説明した通り、この実施例によれば、表示器３が表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１とを具えているので、表示パターン表示部３０により基準周波数と入力波形（ピアノ音）の周波数の微妙なズレまで明確に可視化することができ、また、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数の差が大きく表示パターン表示部３０では入力波形の周波数が基準周波数Ｈｚよりも高いのか低いのか視認できない場合であっても、ズレ方向表示部３１により入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレの方向（高いのか低いのか）を表示することができるという優れた効果を奏する。
【００２５】
なお、ズレ方向表示部３１の構成は図示のものに限らず、表示パターン表示部３０による表示パターンの表示とは別に入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレの方向を表示可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。また、上記実施例では、図７のステップＳ３５において、入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対する差分値が２５ｃｅｎｔ以上である場合にズレ方向表示部３１の表示を行なうものとしたが、ここで判断基準となる差分値は２５ｃｅｎｔに限らず適宜の値に設定しうる。また、差分値の大きさに応じた判断を行なうことなくズレ方向表示部３１の表示を行なってもよい。
【００２６】
また、上記実施例では、表示器３は、複数のＬＥＤを所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた表示パターン表示部３０とＬＥＤ等の表示素子から成るズレ方向表示部３１とにより構成される例を示したが、これに限らず表示器３を液晶画面等で構成し、該液晶画面において表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１に相当する表示を行なう等、「表示パターン」の表示とは別に入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ方向の表示が行なえる構成であればどのような構成でもよい。
【００２７】
また、上記実施例においては、この発明に係る調律器をピアノの調律に利用する例について述べたが、この発明に係る調律器はピアノ以外の楽器の調律にも適用可能である。また、上記実施例では、この発明に係る調律器１は、調律処理すなわち図６の表示パターン表示制御及び図７のピッチ検出処理をソフトウェアプログラムによって実施するものとしたが、該調律処理を実現可能なハードウェア装置を備えた調律器により本発明を構成してもよい。また、ＰＤＡ（携帯情報端末）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置において上記調律処理のソフトウェアプログラムを実行することで、この発明に係る調律器１を実施してもよい。また、この発明は、装置の発明としてのみならず、コンピュータにおいて上記調律処理を実現するソフトウェアプログラムの発明として構成及び実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施例に係る調律器を使用する際の全体像を示す外観図。
【図２】同実施例に係る調律器における表示器の一例を示す図。
【図３】（ａ），（ｂ）表示パターンの表示原理を説明するための図。
【図４】同実施例に係る調律器の電気的ハードウェア構成を示すブロック図。
【図５】同実施例に係る調律器のメイン処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図６】（ａ）同実施例に係る調律器における表示パターン表示部の表示制御の手順の一例を示すフローチャート、（ｂ）２値化情報の構成例を示す図。
【図７】同実施例に係る調律器におけるズレ方向表示部の表示制御（ピッチ検出処理）の手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１ 調律器、２ ピアノ、３ 表示部、４ マイクロフォン、５ 操作部 １０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ 表示制御部、１４ オーディオインターフェース、１５ 操作検出部、３０ 表示パターン表示部、３１ ズレ方向表示部（表示手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明は、調律器であって、特に、楽器から発せられた音の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、調律器はピアノ等の自然楽器の調律を行う際に利用される装置である。従来から知られる調律器は、楽器から発音された音の音高（ピッチ）を検出し、検出した音高に該当する音名を表示すると共に、該検出した音高が調律の基準となる音高（基準周波数）からどれだけズレているかを表示する機能を有するものが一般的である。この種の調律器において音高を測定する方法としては、例えば次のような方法が従来から知られる。すなわち、楽器から発音された音を調律器に入力し、該入力された音（入力波形）をそのゼロクロス点毎に「１」又は「０」に反転してなる矩形パルス波に整形することで２値化した参照波形を作成し、該作成した参照波形を前記各ゼロクロス点の時間間隔ずつ遅延させた遅延波形を作成し、参照波形と遅延波形の相関を求めて、相関が高い遅延量を入力波形の周期とすることで、入力波形の音高を測定する方法が知られる（例えば下記特許文献１参照）。
また、入力波形の周波数と基準周波数のズレを表示する方法の一例としては、次のような方法があった。調律器は、複数のＬＥＤを所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた表示器を有し、該時間範囲（位相範囲）にわたる入力波形の矩形パルス整形波と比較基準用の矩形パルス波との比較に基づき各ＬＥＤを点灯／不点灯制御することで、該点灯／不点灯のパターンによって両者の位相関係つまり周波数もしくは周期関係をアナログ的に表示し、この比較及び表示を所定の表示更新周期ごとに更新する。比較基準用の矩形パルス波の周波数（基準周波数）と入力波形の周波数がズレている場合には、点灯するＬＥＤの位置が順次変更するため、見かけ上はＬＥＤの点灯パターンが表示器上を流れるように点灯制御され、一方、基準周波数と入力波形の周波数が一致している場合には、見かけ上、該点灯パターンが一定位置で停止しているように点灯制御される。
【特許文献１】特公平３−４２４１２号公報
【特許文献２】特開平５−３１３６５７号公報
【０００３】
特許文献２に開示されたタイプの表示方法では、入力波形（ピアノ音）の周波数の基準周波数に対するズレの大きさは見かけ上の上記ＬＥＤ点灯パターンの流れるような動きの速さとして表現され、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きいほど上記ＬＥＤ点灯パターンの動きの速さが早くなる。また、操作者は、見かけ上のＬＥＤ点灯パターンの動きの方向に応じて、当該入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向、つまり入力波形の周波数が基準周波数よりも高いのか低いのかを判断することができた。上記特許文献２に開示された表示方法を利用した調律器は、基準周波数と入力波形（ピアノ音）の周波数のズレの視認性に優れ、基準周波数と入力波形の周波数との微妙なズレまでも明確に可視化できるという点で非常に優れており、ピアノの調律等、高い精度が要求される調律に好適である。
【０００４】
しかし、上記特許文献２に開示された表示方法では、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きくなった場合、具体的には入力波形の周波数の基準周波数に対するズレが概ね２０〜３０ｃｅｎｔよりも大きくなった場合には、ＬＥＤの点灯パターンの動きが速くなりすぎてしまい、操作者はＬＥＤの点灯パターンの動きを視認できなくなってしまう。このため、操作者は入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向を表示により視認することができなくなってしまうという不都合があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、入力波形の周波数と基準周波数のズレが大きくなった場合でも、入力波形の周波数が基準周波数に対して高いのか低いのか（ズレの方向）について可視化することができる調律器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】
【０００６】
この発明は、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器であって、外部からの音響波形を入力する入力手段と、入力された音響波形のピッチを検出する手段と、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段とを具えることを特徴とする調律器である。
【０００７】
また、この発明は、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する調律処理をコンピュータに行なわせるソフトウェアプログラムであって、外部からの音響波形を入力する手順と、入力された音響波形のピッチを検出する手順と、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチが該基準周波数に対して高いのか又は低いのかについて前記ズレを示す表示物とは別に表示する手順とを具えることを特徴とするソフトウェアプログラムとして構成してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器において、外部入力された音響波形のピッチを検出する手段と、検出した音響波形のピッチと基準周波数の比較に基づき、音響波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段とを具えることで、前記表示物の表示では音響波形のピッチの基準周波数に対するズレの方向が判断できない場合にも、表示手段の表示によってピッチのズレ方向が視認できるようになるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下添付図面を参照して、この発明の一実施例ついて説明する。
【００１０】
図１はこの発明の一実施例に係る調律器の使用の概要を説明するための概念図である。図１において符号１はこの実施例に係る調律器である。符号２は、調律する楽器の一例であって、アコースティックな発音機構を具えたアップライトピアノである。表示器３は、調律すべきピアノ２から発せられた音の周波数と調律の基準となる基準周波数の比較結果を操作者に提示するためのもので、ピアノ２から発せられた音の周波数が基準周波数に対して高いのか低いのか（周波数のズレ方向）について表示する手段を含む（後述の図２を参照）。また、調律器１には、ピアノ２から発されたピアノ演奏音を取り込むためのマイクロフォン４が接続されており、該マイクロフォン４によって集音した音が調律器１に対する入力波形として供給される。なお、図１においては、マイク４を調律器１に外部接続する構成が描かれているが、マイク４は調律器１に内蔵される構成であっても差し支えない。また、調律器１には、操作者が基準周波数の設定等の各種入力操作を行なうための操作部５が具わる。
【００１１】
図２は図１に示す表示器３の一例を示す概略図である。図２に示す通り、表示器３は、「表示パターン表示部３０」と「ズレ方向表示部３１」とから構成されている。表示パターン表示部３０は、例えば、所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた複数のＬＥＤから構成され、上記特許文献２に記載されたものと同様な表示原理（後述）を利用して表示を行なう。すなわち、入力波形の周波数と基準周波数の比較に基づ基づき各ＬＥＤを点灯／不点灯制御し、該点灯／不点灯のパターン（表示パターン）によって両者の位相関係つまり周波数もしくは周期関係をアナログ的に表示する。
ズレ方向表示部３１は、入力波形の周波数の基準周波数に対するズレ方向、つまり入力波形の周波数が基準周波数よりも高いのか、低いのかを表示するための表示器であって、例えば、２つの矢印型の表示素子（ＬＥＤ）３１ａ，３１ｂによって構成される。ズレ方向表示部３１は、一方の表示素子３１ａ（図において右側向き矢印）の点灯により入力波形のピッチが基準周波数に対して高いことを示し、他方の表示素子３１ｂ（図において左側向き矢印）の点灯により、入力波形のピッチが基準周波数に対して低いことを示すものとする。詳しくは後述する通り、この実施例によれば、入力波形のピッチの基準周波数に対するズレが大きく、表示パターン表示部３０の表示ではそのズレ方向が視認できない場合であっても、表示器３にズレ方向表示部３１が具備されているので、操作者はズレの方向を視認することができるようになる。
【００１２】
図３は表示パターン表示部３０における表示パターンの表示制御の原理を説明するための概念図である。同図（ａ）において、（１）は入力波形１００の波形図であり、（２）は入力波形１００の周期性を２段階の濃度の組み合わせからなるパターンによって可視化したものを示している。或る入力波形１００から、基準周波数Ｈｚに応じた周期毎に、所定の時間範囲（位相範囲）にわたる波形区間の波形を抽出すると、（１）のように入力波形１００の周波数と基準周波数Ｈｚが一致している場合には、（２）に示す通りＨｚ毎に抽出される各波形区間毎の波形の周期性が常に一致する。（３），（４）は入力波形１００ａが基準周波数Ｈｚよりも低い場合、また、（５），（６）は入力波形１００ｂが基準周波数Ｈｚよりも高い場合を示している。（３）又は（５）に示すように入力波形の周波数と基準周波数Ｈｚとがズレている場合には、（４）又は（６）に示す通りＨｚ毎に抽出される各波形区間毎の波形の位相関係つまり周期性がズレたものとなる。表示パターン表示部３０では上記のことを表示原理として利用している。
図３（ｂ）は上記（２）、（４）及び（６）の各周期的パターンについて、基準周波数Ｈｚの周期毎に抽出した各波形区間を時間順に並べて示す。同図（ａ），（ｂ）において波形区間として抽出する時間範囲は、基準周波数Ｈｚの波形を２．５周期分抽出する時間範囲（位相範囲）に設定されている。この実施例では、基準周波数Ｈｚの波形を何周期分抽出するかによって前記時間範囲を規定するパラメータを窓幅パラメータ「Ｗ値」という。表示パターン表示部３０では、同図（ｂ）に示す各波形区間毎のパターンを所定の表示更新周期毎に時間順で読み出すことで、表示パターンの表示を行なう。従って、（２）のように入力波形の周波数と基準周波数Ｈｚが一致している場合には、同じ周期性を持つパターンが繰り返し表示されるので、見かけ上は、表示パターンが一定位置で停止しているようにみえる。一方、（４）又は（６）のように入力波形１００ａ乃至１００ｂの周波数と基準周波数Ｈｚとがズレている場合、位相関係つまり周期性がズレた周期パターンが順次表示されるため、見かけ上、表示パターンが表示パターン表示部３０上を流れるように見え、その表示態様が一定状態で停止しないことになる。以上が表示パターン表示部３０の表示制御の原理の大略である。なお、表示パターンの表示動作については後述する。
【００１３】
図４は調律器１の電気的ハードウェア構成の概略を示すブロック図である。調律器１は、ＣＰＵ１０、ＲＯＭ１１、ＲＡＭ１２、表示制御部１３、マイクロフォン４から供給される入力波形を取り込むためのオーディオインターフェース（オーディオＩ／Ｏ）１４、操作検出部１５とから構成され、各装置間がバス１６を介して接続される。表示制御部１３は、ＣＰＵ１０からの指示に基づき表示パターン表示部３０（図２参照）の表示とズレ方向表示部３１（図２参照）の表示とをそれぞれ制御する。オーディオＩ／Ｏ１４は、アンプとＡＤ変換器を含むもので、マイク４を介して入力されたアナログオーディオ波形信号が所定のサンプリングクロックに従う周期でサンプリングされ、サンプリングされたディジタルデータ系列が信号処理系に供給される。また、操作検出部１５を介して操作部５における入力操作に応じた指示がＣＰＵ１に与えられる。
【００１４】
ＣＰＵ１０は調律器１の全体的な動作を制御すると共に、この実施例に係る調律処理、すなわち、入力波形の周波数と基準周波数との比較に基づく表示パターン表示部３０の表示制御と、ズレ方向表示部３１の表示制御とを実現するソフトウェアプログラムを実行する。前記調律機能を実現するためのソフトウェアプログラムは例えばＲＯＭ１１等のメモリに記憶されていてよい。ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１０が信号処理を実行する際に、各種パラメータや各種データを記憶するワークエリア、あるいは、マイクロフォン４を介して取り込んだ波形データを格納するメモリ領域等として使用される。
【００１５】
操作者は、調律するピアノの鍵を打鍵してピアノ音を発生せしめ、該ピアノ音に応じた表示器３（表示パターン表示部３０及びズレ方向表示部３１）の表示を参照して、当該ピアノ演奏音の周波数が基準周波数に一致するようピアノ２を調律する。以下、図５〜図７に示すフローチャートを参照して、調律器１の使い方とその使用時の動作について説明する。
調律器１の電源投入に応じて、調律器１では図５のフローチャートに示す調律処理のソフトウェアプログラムのメイン処理が実行される。ステップＳ１において、各種パラメータの初期設定が行われる。ここで初期設定されるパラメータは、基準ピッチ（スタンダードピッチ）、基準周波数（Ｈｚ値）、セント値及びＷ値等である。各パラメータの初期設定値は、例えば、スタンダードピッチ＝４４０Ｈｚ、基準周波数Ｈｚ＝４４０Ｈｚ、セント値＝０ｃｅｎｔ、Ｗ値＝Ｈｚ値の２．５周期分にそれぞれ設定されるものとする。
ステップＳ２では、操作者は、当該調律器１において音階を設定するためのスタンダードピッチを入力する。具体的には、ピアノ中央のＡ音（キー番号４９のＡ）の周波数を、４４０Ｈｚ、４４２Ｈｚ或るいは４３９Ｈｚ等、幾つかの候補うちからを任意に選択することができる。
【００１６】
続いて、調律器１では、表示器３（表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１）の表示が開始されると共に、図６に示す表示パターン表示制御と図７に示すピッチ検出処理の各タスクが開始される（ステップＳ３及びステップＳ４）。なお、図５では、図示及び説明の便宜上、ステップＳ３の「表示開始」及びステップＳ４の「タスク開始」を別々のステップとして描いているが、双方とも後述図６及び図７の処理の開始に照応している。なお、後述する通り、図６の表示パターン表示制御は表示パターン表示部３０の表示制御の手順の一例であり、また、図７に示すピッチ検出処理はズレ方向表示部３１の表示制御の手順の一例である。
【００１７】
ステップＳ５では、操作者による調律カーブの選択を受け付けている。調律カーブは、ピアノの８８鍵の各鍵に対応する音高の周波数を定めたデータテーブルである。調律カーブとして、ピアノの種類（グランドピアノ／アップライトピアノ）や、大きさ等に応じた複数種類のデータテーブルがＲＯＭ２乃至ＲＡＭ３等適宜のメモリ内に記憶されおり、操作者は調律するピアノの種類に応じた調律カーブを選択できてよい。該調律カーブに記述された各音高の周波数は、ピアノの特性に鑑みて、高音側のピッチが平均率による周波数の理論値よりも高めに設定されている。上記ステップＳ２においてスタンダードピッチとして設定された周波数に基づき、平均率による各音高の周波数の理論値を計算することはできる。しかし、実際のピアノの調律においては、その理論値をそのまま各音高の周波数として適用するのは不適当な場合がある。その場合には、調律カーブを使用することで、ピアノの特性や、使用するピアノの種類或いは大きさ等に適った各音高毎の周波数を得ることができる。
【００１８】
上記ステップＳ１〜Ｓ５は、調律器１の使用に際しての初期設定に相当する処理であって、これら各ステップＳ１〜Ｓ５の実行順序は図示の順に限らない。操作者は、以下に述べるステップＳ６〜Ｓ１１により各種パラメータの設定を行う。
操作者の入力操作により、調律対象の音高が指定された場合には（ステップＳ６のｙｅｓ）、ステップＳ７において、前記ステップＳ５で選択した調律カーブ又は平均律による理論値に基づき、指定された音高の周波数を求めて、この値を基準周波数Ｈｚのパラメータ「Ｈｚ値」に設定する。また、操作者の入力操作により、セント値が入力された場合には（ステップＳ８のｙｅｓ）、ステップＳ９において、該入力されたセント値に応じてＨｚ値を修正する。また、ステップＳ１０では、表示パターン表示部３０の表示サイズの選択を受け付けている。表示サイズの変更はすなわちＷ値の変更であり、これにより表示パターン表示部３０に対応付ける時間範囲（位相範囲）が変更される。例えば、Ｗ値の設定に応じて通常のサイズと拡大サイズのいずれかの表示サイズを選択できてよい。Ｗ値が変更された場合（ステップＳ２２のｙｅｓ）、ステップＳ２３では前記変更に応じてＷ値を設定する。この表示サイズ変更機能は、例えば最初に通常サイズで大まかに調律を行った後、表示サイズを拡大して微妙な周波数のズレを見る場合等に便利である。
以降、調律器１の電源がオンされている間は、ステップＳ６〜Ｓ１１を繰り返すことで、操作者によるＨｚ値変更及び表示サイズ変更を受け付けることができる。
【００１９】
図６（ａ）は、上記図５のステップＳ３及びＳ４において起動開始する表示パターン表示制御の動作の手順の一例を示すフローチャートである。図６（ａ）に示す処理は、当該調律器１の表示器３の表示更新周期に応じた起動タイミング毎に起動するタイマ処理であり、この処理の起動機会毎に、表示パターン表示部３０の表示が更新される。なお、表示器３の表示は、一例として、ソフトウェアによって概ね１５〜２０Ｈｚの周期で更新されるものとする。従って、当該処理もまた１５〜２０Ｈｚ周期程度で起動する。
調律者はピアノ２の鍵を打鍵してピアノ音を発音させる。調律器１では、マイクロフォン４を介して入力されたピアノ音（入力波形）を所定のサンプリング周期に従いサンプリングし（ステップＳ２０）、サンプリングされた入力波形（ディジタル波形信号）をＲＡＭ１２上のメモリ領域に書き込む（ステップＳ２１）。ステップＳ２２では、前記ＲＡＭ１２上のメモリ領域に所定サンプル数以上のサンプルデータが読み込まれたかどうかを判断する。入力波形のサンプルデータの読み込みが該所定サンプル数に満たない場合（ステップＳ２２のｎｏ）は、サンプルデータが該所定サンプル数に達するまで、入力波形の取り込み（上記ステップＳ２０及びＳ２１）を繰り返す。一方、ＲＡＭ１２上のメモリ領域に読み込んだサンプルデータが所定サンプル数に達したら（ステップＳ２２のｙｅｓ）、次のステップＳ２３に処理を進める。なお、前記所定サンプル数は、概ね、１０２４〜２０４８サンプル程度とする。
【００２０】
ステップＳ２３において、前記図５のステップＳ６〜Ｓ９の処理により設定された基準周波数Ｈｚに基づきバンドパスフィルタのフィルタ係数（パスする帯域幅及び中心周波数）を設定し、ステップＳ２４において、ＲＡＭ１２のメモリ領域に読み込んだ波形に対して、前記設定したフィルタ係数によりバンドパスフィルタ処理を施す。このフィルタ処理により、入力波形から入力波形に含まれる倍音成分等を除去し、基準周波数Ｈｚに対応する周波数成分が抽出される。
ステップＳ２５において、現在設定されているＷ値とＨｚ値に基づき波形区間毎の波形として何周期分の波形を抽出するかを設定する。Ｗ値が２．５周期分に設定されていれば、窓幅は基準周波数Ｈｚの２．５周期分に相当する時間範囲になる。ステップＳ２６では、入力波形から、Ｈｚ値の周期毎に前記ステップＳ２５で設定した窓幅の波形区間の波形を抽出する（窓をかける）。ステップＳ２７では、前記抽出された波形区間内の波形を、そのゼロクロス点毎に値が“０”“１”で反転する２値の情報に整形することで、その周期性を２値の濃淡によって明示する表示情報（「２値化情報」）を作成する。図６（ｂ）に２値化情報のデータ構成例を示す。２値化情報は、その各アドレスが表示パターン表示部３０を構成する複数のＬＥＤ（図２参照）の各々に割り当てられた２進数のディジタルデータで構成されている。図２では表示パターン表示部３０が２５個のＬＥＤで構成されているので、２値化情報は２５段階のアドレスからなるデータである。２値化情報をこのように構成することで、表示パターン表示部３０に配列されたＬＥＤ群と前記抽出された波形区間の時間範囲とを対応付けている。ステップＳ２８では、前記作成された２値化情報に基づき、表示パターン表示部３０の表示を行なう。すなわち、２値化情報の各アドレスの値“０”又は“１”に応じて、各アドレスに対応する各ＬＥＤの点灯／不点灯制御を行うことで、前記波形区間内の波形の周期性をアナログ的に示す表示パターンを表示する。
【００２１】
上記ステップＳ２０〜Ｓ２８の処理を表示器３の表示更新周期に応じて実行することで、表示パターンの表示形態が表示更新周期ごとに更新される。これにより、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数が一致している場合（図３の（１），（２）参照）には、表示更新周期毎に、周期性の一致した表示パターンが繰り返し表示され、見かけ上は同一の表示パターンが一定位置で停止しているように見える。これに対して、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数が不一致の場合（図３の（３），（４）又は（５），（６）参照）、表示パターンの周期性が一定しない（各表示更新周期毎に更新される表示パターンの位相がズレる）ことから、見かけ上は表示パターンが表示パターン表示部３０上を流れているように見え、その表示態様が一定状態で停止しない。よって操作者は、表示パターン表示部３０の表示から基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数のズレ（一致／不一致）を視認できる。
【００２２】
図７は、上記図５のステップＳ３及びＳ４において起動開始するピッチ検出処理の手順の一例を示すフローチャートである。
ステップＳ３０において、マイクロフォン４を介して入力された入力波形を所定のサンプリング周期でサンプリングし、ステップＳ３１では各サンプリングタイミング毎にサンプリングされた入力波形のレベルが所定の音量レベル以上であるかどうか判断する。入力波形のレベルが所定音量以下であれば（ステップＳ３１のｎｏ）、以下の処理を行わずにリターンする。一方、音量閾値以上の波形が入力されていれば（ステップＳ３１のｙｅｓ）、ステップＳ３２において入力波形のサンプルデータをＲＡＭ１２上のメモリ領域に書き込む。ステップＳ３３では、メモリに書き込まれた入力波形（サンプルデータ系列）について基本周期検出（ピッチ検出）処理を行なう。基本周期の検出方法は、例えば、入力波形のゼロクロス毎の時間間隔を計測することで基本周期を求める方法や、上記特許文献１に記載の方法、或いは、自己相関処理等、従来から知られる適宜の方法を適用してよい。当ステップＳ３３において検出した基本周期の逆数が当該入力波形のピッチ周波数となる。ステップＳ３４では、ステップＳ３３において検出したピッチと前記図５のステップＳ６〜Ｓ９の処理により設定された基準周波数Ｈｚとを比較して、入力波形のピッチの基準周波数Ｈｚに対する誤差（差分値）を求める。
ステップＳ３５において、ステップＳ３４で求めた差分値に基づき、入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ量が２５ｃｅｎｔ以内（差分値≦２５ｃｅｎｔ）かどうかを調べる。入力波形のピッチ周波数が基準周波数Ｈｚよりも２５ｃｅｎｔ以上高い場合には、ステップＳ３６においてズレ方向表示部３１の右側の表示素子３１ａ（図２参照）を点灯させる。また、入力波形のピッチ周波数が基準周波数Ｈｚよりも２５ｃｅｎｔ以上低い場合には、ステップＳ３７においてズレ方向表示部３１の左側の表示素子３１ｂ（図２参照）を点灯させる。ズレ方向表示部３１（右側の表示素子３１ａ又は左側の表示素子３１ｂ）の表示により、操作者は入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ方向を視認することができるようになる。
【００２３】
上記ステップＳ３５においては、入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ量が２５ｃｅｎｔ以内の場合（ステップＳ３５のｙｅｓ）には、ズレ方向表示部３１の表示を行なわないよう処理している。この点について以下に簡単に説明する。
上述の通り基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数のズレが大きくなると、具体的には基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数の差が概ね２０〜３０ｃｅｎｔ以上大きくなってしまうと、表示パターン表示部３０の表示パターンの動きが速くなりすぎてしまい、操作者はその動きの向きを判断できず、入力波形の周波数が基準周波数Ｈｚよりも高いのか、それとも低いのかを視認できなくなってしまう。このことから、この実施例では、ステップＳ３５において入力波形のピッチ周波数の基準周波数Ｈｚに対する差分値（ズレ）が２５ｃｅｎｔ以内かどうか判断し、差分値が２５ｃｅｎｔを越えている場合には、ピッチのズレ方向に応じたズレ方向表示部３１の表示を行なうことにより、操作者はピッチのズレ方向を視認できる。一方、差分値が２５ｃｅｎｔ以内であれば、ズレ方向表示部３１の表示によりズレ方向を明示しなくとも、操作者は表示パターン表示部３０の表示パターンの動きの方向により入力波形のピッチの基準周波数Ｈｚに対するズレ方向を視認できる。
【００２４】
以上説明した通り、この実施例によれば、表示器３が表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１とを具えているので、表示パターン表示部３０により基準周波数と入力波形（ピアノ音）の周波数の微妙なズレまで明確に可視化することができ、また、基準周波数Ｈｚと入力波形の周波数の差が大きく表示パターン表示部３０では入力波形の周波数が基準周波数Ｈｚよりも高いのか低いのか視認できない場合であっても、ズレ方向表示部３１により入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレの方向（高いのか低いのか）を表示することができるという優れた効果を奏する。
【００２５】
なお、ズレ方向表示部３１の構成は図示のものに限らず、表示パターン表示部３０による表示パターンの表示とは別に入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレの方向を表示可能な構成であれば、どのような構成であってもよい。また、上記実施例では、図７のステップＳ３５において、入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対する差分値が２５ｃｅｎｔ以上である場合にズレ方向表示部３１の表示を行なうものとしたが、ここで判断基準となる差分値は２５ｃｅｎｔに限らず適宜の値に設定しうる。また、差分値の大きさに応じた判断を行なうことなくズレ方向表示部３１の表示を行なってもよい。
【００２６】
また、上記実施例では、表示器３は、複数のＬＥＤを所定の時間範囲（位相範囲）に対応付けて列状に並べた表示パターン表示部３０とＬＥＤ等の表示素子から成るズレ方向表示部３１とにより構成される例を示したが、これに限らず表示器３を液晶画面等で構成し、該液晶画面において表示パターン表示部３０とズレ方向表示部３１に相当する表示を行なう等、「表示パターン」の表示とは別に入力波形の周波数の基準周波数Ｈｚに対するズレ方向の表示が行なえる構成であればどのような構成でもよい。
【００２７】
また、上記実施例においては、この発明に係る調律器をピアノの調律に利用する例について述べたが、この発明に係る調律器はピアノ以外の楽器の調律にも適用可能である。また、上記実施例では、この発明に係る調律器１は、調律処理すなわち図６の表示パターン表示制御及び図７のピッチ検出処理をソフトウェアプログラムによって実施するものとしたが、該調律処理を実現可能なハードウェア装置を備えた調律器により本発明を構成してもよい。また、ＰＤＡ（携帯情報端末）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の情報処理装置において上記調律処理のソフトウェアプログラムを実行することで、この発明に係る調律器１を実施してもよい。また、この発明は、装置の発明としてのみならず、コンピュータにおいて上記調律処理を実現するソフトウェアプログラムの発明として構成及び実施されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の一実施例に係る調律器を使用する際の全体像を示す外観図。
【図２】同実施例に係る調律器における表示器の一例を示す図。
【図３】（ａ），（ｂ）表示パターンの表示原理を説明するための図。
【図４】同実施例に係る調律器の電気的ハードウェア構成を示すブロック図。
【図５】同実施例に係る調律器のメイン処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図６】（ａ）同実施例に係る調律器における表示パターン表示部の表示制御の手順の一例を示すフローチャート、（ｂ）２値化情報の構成例を示す図。
【図７】同実施例に係る調律器におけるズレ方向表示部の表示制御（ピッチ検出処理）の手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１ 調律器、２ ピアノ、３ 表示部、４ マイクロフォン、５ 操作部 １０ ＣＰＵ、１１ ＲＯＭ、１２ ＲＡＭ、１３ 表示制御部、１４ オーディオインターフェース、１５ 操作検出部、３０ 表示パターン表示部、３１ ズレ方向表示部（表示手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器であって、
外部からの音響波形を入力する入力手段と、
入力された音響波形のピッチを検出する手段と、
前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段と
を具えることを特徴とする調律器。
【請求項２】
前記表示手段は、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の差分値を求める手段と、前記差分値を所定値と比較する手段とを更に含み、前記比較の結果、差分値が前記所定値を越えていた場合に、音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を表示することを特徴とする請求項１に記載の調律器。
【請求項３】
外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する調律処理をコンピュータに行なわせるソフトウェアプログラムであって、
外部からの音響波形を入力する手順と、
入力された音響波形のピッチを検出する手順と、
前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチが該基準周波数に対して高いのか又は低いのかについて前記ズレを示す表示物とは別に表示する手順と
を具えることを特徴とするソフトウェアプログラム。
【請求項１】
外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する表示器を有する調律器であって、
外部からの音響波形を入力する入力手段と、
入力された音響波形のピッチを検出する手段と、
前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を前記表示物とは別に表示する表示手段と
を具えることを特徴とする調律器。
【請求項２】
前記表示手段は、前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の差分値を求める手段と、前記差分値を所定値と比較する手段とを更に含み、前記比較の結果、差分値が前記所定値を越えていた場合に、音響波形のピッチの該基準周波数に対するズレの方向を表示することを特徴とする請求項１に記載の調律器。
【請求項３】
外部から入力される音響波形の周波数と調律の基準となる基準周波数のズレを示す表示物を表示する調律処理をコンピュータに行なわせるソフトウェアプログラムであって、
外部からの音響波形を入力する手順と、
入力された音響波形のピッチを検出する手順と、
前記検出した音響波形のピッチと前記基準周波数の比較に基づき、該音響波形のピッチが該基準周波数に対して高いのか又は低いのかについて前記ズレを示す表示物とは別に表示する手順と
を具えることを特徴とするソフトウェアプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１１４３６７（Ｐ２００７−１１４３６７Ａ）
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３０４２８５（Ｐ２００５−３０４２８５）
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月１０日（２００７．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１０月１９日（２００５．１０．１９）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]