调音装置
阅读说明：本技术 调音装置 (Tuning device ) 是由 上野正人 于 2019-04-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种基于所获得的音频信号而通过声音通知调音状态的装置。本发明的装置包括：信号获得机构,获得所述音频信号；比较机构,将所述音频信号的频率和与所述音频信号相对应的基准频率进行比较；以及生成机构,在处于所述音频信号的频率低于所述基准频率的状态的情形时,生成第一声音信号,在处于所述音频信号的频率高于所述基准频率的状态的情形时,生成与所述第一声音信号不同的第二声音信号。(The present invention provides a device for notifying a tuning state by sound based on an obtained audio signal. The apparatus of the present invention comprises: a signal obtaining unit that obtains the audio signal; a comparison mechanism that compares a frequency of the audio signal with a reference frequency corresponding to the audio signal; and a generation unit configured to generate a first sound signal when the frequency of the audio signal is lower than the reference frequency, and generate a second sound signal different from the first sound signal when the frequency of the audio signal is higher than the reference frequency.)
技术领域
本发明涉及一种进行乐器的调音的技术。
背景技术
在电子乐器的领域中，已知有基于从乐器输出的乐音信号进行调律(调音)的装置。例如，专利文献1以及专利文献2中揭示了一种装置，所述装置以视觉方式显示从对象乐器输出的声音的频率相对于基准音的频率偏离何种程度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2009-86443号公报
专利文献2：日本专利特开2004-53779号公报
发明内容
发明所要解决的问题
根据专利文献1以及专利文献2所记载的发明，能够直观地获取电子乐器的调音状态。另一方面，在所述发明中，由于通过发光元件或液晶画面通知状态，故而操作者在调音作业中需要一直注视着装置，以掌握乐器所输出的声音与基准音的高低关系。即，在提高可用性的方面存在课题。
本发明是考虑所述课题而完成，其目的在于提供一种用来直观地通知乐器所输出的声音的高低与基准音高低的偏差的技术。
解决问题的技术手段
本发明的调音装置包括：
信号获得机构，获得音频信号；比较机构，将所述音频信号的频率和与所述音频信号相对应的基准频率进行比较；以及生成机构，在处于所述音频信号的频率低于所述基准频率的状态的情形时，生成第一声音信号，在处于所述音频信号的频率高于所述基准频率的状态的情形时，生成与所述第一声音信号不同的第二声音信号。
本发明的调音装置对音频信号(例如从电子乐器获得的乐音信号)的频率和与所述音频信号相对应的基准频率的高低关系进行判定，并基于所述高低关系，使所生成的声音信号不同。
根据所述结构，能够仅通过声音对操作者通知音频信号的频率与基准频率的高低关系，因此无需注视装置，从而可提高可用性。
此外，在本说明书中，所谓音频信号的频率是指对应于音频信号所包括的声音(例如代表声音)且通过任意的评价方法对音频信号进行评价所获得的频率。因此，音频信号无需一定仅包括单一的频率成分。另外，所述调音装置的特征可在于：所述第一声音信号以及第二声音信号是各第一周期所生成的声音信号，所述第一周期是和所述音频信号的频率与所述基准频率的差相关的值。
根据所述结构，除了频率的高低关系以外，还能够通过声音通知所述频率有多大差距(存在多大程度的偏离幅度)。
另外，所述调音装置的特征可在于：在所述信号获得机构检测出所述音频信号的上升的情形时，所述生成机构重设所述第一周期的计数，并立即开始所述第一声音信号或第二声音信号的生成。
例如，在音频信号为从电子乐器输出的乐音信号的情形时，在操作者进行击键或拾音的情形时，通过重设第一周期并立即生成声音信号，能够将当前的状况更迅速地传达给操作者。音频信号的上升时机例如可设为音频信号的电平高于规定值的时机。
另外，所述调音装置的特征可在于：所述第一声音信号以及第二声音信号是具有不同的音程的两个以上声音的组合，在所述第一声音信号与所述第二声音信号中取所述音程相反的组合。
例如通过像“高→低”“低→高”这样设置具有不同音程的声音的组合，而能够直观地通知音频信号的频率是低于基准频率的状态还是高于基准频率的状态。
此外，具有不同音程的两个以上声音未必分别为单音，可平滑地变化。
例如，所述第一声音信号以及第二声音信号可为将具有不同音程的两个以上声音连续相连的扫音，优选可为指数啁啾信号。通过使音程依指数函数变化，能够更易理解地通知高低方向。
另外，所述调音装置的特征可在于：在所述音频信号的频率与所述基准频率大致相同的情形时，所述生成机构生成不同于所述第一声音信号以及第二声音信号的第三声音信号。
根据所述结构，可通过声音通知操作者音程已达理想状态。
另外，所述调音装置的特征可在于还包括：效果赋予机构，对所述音频信号赋予规定效果，所述生成机构将赋予效果后的音频信号与所述第一声音信号或第二声音信号混合。
通过将通知调音状态的声音信号与赋予了规定效果的音频信号混合，操作者能够掌握作为调音对象的声音。
另外，本发明的其他实施方式的调音装置的特征在于包括：
信号获得机构，获得音频信号；比较机构，将所述音频信号的频率和与所述音频信号相对应的基准频率进行比较；以及生成机构，在所述音频信号的频率与所述基准频率稍微不一致的情形时，针对各第一周期生成声音信号，且所述第一周期是和所述音频信号的频率与所述基准频率的差相关的值。
如上所述，本发明也可以特定为通过声音通知频率的偏离幅度的大小的装置。
另外，所述调音装置的特征可在于：所述信号获得机构从能够根据调律操作量连续地调整音程的乐器获得所述音频信号。
此外，本发明可特定为包括所述机构的至少一部分的调音装置。另外，也可以特定为所述调音装置所进行的方法。另外，也可以特定为用来执行所述方法的程序。所述处理或机构只要技术上不发生矛盾，就可以自由组合而实施。
附图说明
图1是实施方式的电子乐器系统的结构图。
图2是发射器的外观图。
图3是发射器的硬件结构图。
图4是声音输出装置的硬件结构图。
图5是第一实施方式的声音输出装置所包括的数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)的功能结构图。
图6是判定音生成部的功能结构图。
图7是声音输出装置所进行的处理的流程图。
图8是用来从频率特定出音程的表格的例子。
图9是对偏离幅度与发音间隔的关系进行说明的图。
图10是对偏离幅度与发音间隔的关系进行说明的图。
图11是第三实施方式的声音输出装置所包括的DSP的功能结构图。
具体实施方式
本实施方式的电子乐器系统包括以下而构成：发射器10，利用无线发送电子乐器所输出的声音信号；以及声音输出装置20，接收经无线发送的声音信号，加以放大并输出。
图1表示本实施方式的电子乐器系统的整体结构图。
发射器10是与包括演奏操作器的可携式电子乐器(本实施方式中为电吉他30)连接、通过无线发送所述电子乐器所输出的声音信号的可携式装置。图2为表示发射器10的外观的图。如图所示，发射器10可通过包括三极连接端子的耳机插头与电子乐器连接。发射器10插入电子乐器所包括的声音输出端子(耳机插孔)中后，实体开关(电源开关)打开，从所述电子乐器获得声音信号，通过无线进行发送。
电吉他30包括多根弦、以及检测弦的振动的拾音器，通过拾音器检测弦的振动，转换为电信号(声音信号)并输出。电吉他30经由耳机插孔将声音信号输出到发射器10。所输出的声音信号通过发射器10被调制以及无线发送，被作为耳机装置的声音输出装置20接收以及解调而被输出。
参照图3对发射器10的硬件结构进行说明。
发射器10包括中央处理装置(central processing unit，CPU)101、只读存储器(read only memory，ROM)102、随机存取存储器(random access memory，RAM)103、连接部104、无线发送部105而构成。该些机构通过由充电式电池(不图示)供给的电力而驱动。
CPU 101是负责发射器10所进行的控制的运算装置。
ROM 102为能够覆写的非挥发性存储器。ROM 102中储存了在CPU 101中所执行的控制程序、或所述控制程序所利用的数据(例如乐音信号的发送所使用的频率等)。
RAM 103是将由CPU 101执行的控制程序、或所述控制程序所利用的数据扩展的存储器。通过将储存于ROM 102中的程序导入到RAM 103中，并由CPU 101执行，从而进行以下所说明的处理。
此外，图3所示的结构为一例，图示的全部或一部分功能也可以使用专门设计的电路来执行。另外，也可以通过图示以外的主储存装置以及辅助储存装置的组合来进行程序的储存或执行。
连接部104是用来将发射器10与电吉他30实体连接的接口(例如两极或三极的耳机插头)。连接部104包括图2所示的连接端子，在与电吉他30连接的情形时，能够从电吉他30获得声音信号。
此外，在连接部104所包括的连接端子的附近配置了电源开关，通过插入插头而将所述电源开关按下。
无线发送部105是通过无线发送信号的无线通信接口。在本实施方式中，无线发送部105对声音输出装置20发送电吉他30所输出的声音信号。
上述各机构以能够通信的方式通过总线连接。
接着，参照图4对声音输出装置20的硬件结构进行说明。
声音输出装置20将通过无线从发射器10发送的声音信号放大并输出，为耳机型的装置。声音输出装置20具有如下功能：(1)对所接收到的声音信号实施规定的处理(赋予音响效果等)，且将其放大并输出；(2)基于所接收到的声音信号进行电子乐器的调律(调音)。
两个功能可通过操作者进行操作来切换。
声音输出装置20包括无线接收部201、DSP 202、ROM 203、RAM 204、放大器205、扩音器206而构成。该些机构通过由充电式电池供给的电力而驱动。
无线接收部201是接收由发射器10发送的信号的无线通信接口。在本实施方式中，无线接收部201与发射器10所包括的无线发送部105无线连接，接收电吉他30所输出的声音信号。
DSP 202是特化为数字信号处理的微处理器。在本实施方式中，DSP 202进行特化为声音信号的处理的处理。具体而言，将经由无线接收部201获得的信号解码而获得声音信号，并视需要进行效果的赋予等。从DSP 202输出的声音信号被转换为模拟信号，被放大器205放大后，从扩音器206输出。
进而，DSP 202能够执行本说明书所记载的调音处理。下文对具体的处理进行说明。
ROM 203是能够覆写的非挥发性存储器。ROM 203中储存了在DSP 202中所执行的控制程序、或所述控制程序所利用的数据。作为储存于ROM 203中的数据，例如可列举声音输出装置20与发射器10进行无线通信时的频率或通道列表等。另外，可列举调音所需的信息(例如与成为基准的频率相关的信息(下文参照图7进行说明))等。
RAM 204是将由DSP 202执行的控制程序、或所述控制程序所利用的数据扩展的存储器。通过将储存于ROM 203中的程序导入到RAM 204中，并由DSP 202执行，从而进行以下所说明的处理。
此外，图4所示的结构为一例，图示的全部或一部分功能也可使用专门设计的电路来执行。另外，也可以通过图示以外的主储存装置以及辅助储存装置的组合来进行程序的储存或执行。
接着，参照图5对DSP 202所具有的功能模块进行说明。
DSP 202包括乐音信号输入部2021、效果器2022、判定音生成部2023、功能选择部2024、音量设定部2025、放音部2026各功能模块而构成。该些功能模块可通过相对应的程序组件在DSP 202中执行来实现。
乐音信号输入部2021获得经由无线接收部201所接收的乐音信号并解码。所解码的信号被输入到效果器2022以及判定音生成部2023。此外，在以下说明中，所谓乐音信号作为指代模拟信号与数字信号这两者的词语使用。
效果器2022对所输入的乐音信号赋予效果。效果器2022内置有多个效果单元，可对乐音信号赋予合唱(Chorus)、移相(Phaser)、震音(Tremolo)、颤音(Vibrato)等规定效果。
判定音生成部2023基于所输入的乐音信号进行调律(调音)。具体而言，基于所输入的乐音信号，确定用来进行比较的频率(以下为基准频率)，并将乐音信号的频率与基准频率进行比较。例如，在认为所输入的乐音信号为对应于A4音阶的信号的情形时，确定通过440Hz的频率进行比较，而将双方进行比较。然后，基于比较的结果，生成表示所述比较的结果的信号音(以下为判定音)。在本实施方式中，判定音为以下三种。
(1)表示乐音信号的频率低于基准频率的判定音(第一判定音)
(2)表示乐音信号的频率高于基准频率的判定音(第二判定音)
(3)表示乐音信号的频率与基准频率大致相同的判定音(第三判定音)
功能选择部2024切换判定音生成部2023的活性/非活性状态。功能选择部2024基于操作者经由未图示的开关进行的操作，切换判定音生成部2023的活性/非活性状态。
此处，在使判定音生成部2023成为活性状态的情形、即选择将调音功能设为有效的情形时，如上文所述，通过判定音生成部2023生成判定音(第一判定音～第三判定音的任一判定音)。将所生成的判定音与经由效果器2022的声音信号(以下为原音)混音并输出。
另一方面，在使判定音生成部2023成为非活性状态的情形、即选择将调音功能设为无效的情形时，不利用判定音生成部2023进行处理。在所述情形时，仅输出经由效果器2022的声音信号(原音)。
音量设定部2025基于用户的操作，使判定音生成部2023以及效果器2022所输出的声音信号衰减。
放音部2026将效果器2022所输出的声音信号与判定音生成部2023所输出的声音信号输出。所输出的声音信号经由放大器205以及扩音器206放出。
接着，参照图6以及图7对判定音生成部2023所进行的处理进行说明。
图6是对判定音生成部2023所包括的功能模块进行说明的图。另外，图7是处于活性状态的判定音生成部2023所进行的处理的流程图。
首先，在步骤S11中对是否检测到乐音信号进行判定。此处，在为否定判定的情形时(例如在信号电平为规定值以下的情形时等)，待机至检测到乐音信号为止。在步骤S11中为肯定判定的情形时，进行到步骤S12，确定与乐音信号相对应的频率f1及用来进行比较的基准频率fb。
在步骤S12中，基准频率确定部32首先推定乐音信号的原来的音阶。例如通过将乐音信号进行傅立叶变换来提取频率成分，基于所提取的频率成分，特定出与乐音信号相对应的频率f1。在存在多个频率成分的波峰的情形时，通过规定的方法特定出主要频率即可。
其次，根据特定出的频率推定音程。图8是用来根据与乐音信号相对应的频率确定基准频率的数据(以下为频率数据)的例子。通过参照所例示的频率数据，可推定出最接近乐音信号的音程。
然后，确定与所推定的音程相对应的基准频率fb。例如在所推定的音程为A4的情形时，选择440Hz作为基准频率。
可将图8所示的频率数据预先储存到ROM 203中。
此外，在图8的例子中，将音阶设为一个八度，但频率数据不限于此。例如在调音对象为钢琴的情形时，也可以利用频率与88弦的音程分别关联的频率数据。另外，在调音对象为贝斯的情形时，也可以利用频率与4弦的音程分别关联的频率数据。另外，在调音对象为吉他的情形时，也可以利用频率与6弦的音程分别关联的频率数据。
此外，可储存多个频率数据。在利用多个频率数据的情形时，基准频率确定部32可基于操作者的指示选择所使用的频率数据。另外，也可以自动判定所连接的乐器，来选择所使用的频率数据。
接着，比较部31将乐音信号的频率与基准频率进行比较，分类为“低”“大致相同”“高”这三种模式(步骤S13)。大致相同的范围可设为设计值，优选设定为音乐上视为调律成立的范围。
在乐音信号的频率低于基准频率(或基于基准频率所设定的规定的范围)的情形时，处理进行到步骤S14A，生成第一判定音并输出。在步骤S14A中，选择部33选择第一判定音生成部34，第一判定音生成部34生成第一判定音。
另外，在乐音信号的频率高于基准频率(或基于基准频率所设定的规定的范围)的情形时，处理进行到步骤S14C，生成第二判定音并输出。在步骤S14C中，选择部33选择第二判定音生成部35，第二判定音生成部35生成第二判定音。
在乐音信号的频率与基准频率大致相同(或处于基于基准频率所设定的规定范围内)的情形时，处理进行到步骤S14B，生成第三判定音并输出。在步骤S14B中，选择部33选择第三判定音生成部36，第三判定音生成部36生成第三判定音。
在步骤S15中，待机规定的时间后，将处理进行到步骤S11。由此，可断续地输出判定音。
此处，对判定音进行说明。
第一判定音优选能够直观地理解当前发出的声音的频率低于基准频率的声音。例如，通过将音程(音高)不同的两种哔啵声按照低→高的顺序输出，可对操作者传达应该提高音程的意思。
第二判定音优选能够直观地理解当前发出的声音的频率高于基准频率的声音。例如，通过将音程(音高)不同的两种哔啵声按照高→低的顺序输出，可对操作者传达应该降低音程的意思。
(第一判定音的例子)啵哔…啵哔…啵哔…(啵表示低音，哔表示高音)
(第二判定音的例子)哔啵…哔啵…哔啵…(同)
此外，判定音的音程的组合并不限于所例示者。
进而，判定音也可以不为独立的哔啵声的组合。例如可以通过输出音程连续变化的声音(扫音)来传达应调整的方向(应该向提高音程的方向调整还是应该向降低音程的方向调整)。此外，扫音的音程与时间成比例地变化，其变化率并不限于一次函数。例如也可以像指数啁啾那样，音程相对于时间而依指数函数变化。根据所述结构，可对操作者提供音程线性上下的印象。
第三判定音优选能够直观地理解当前发出的声音的频率与基准频率大致一致的声音。例如可通过输出音程不变化的哔啵声来传达调音已结束的意思。
(第三判定音的例子)哔哔…哔哔…哔哔…
此外，上述例子中的判定音的发音间隔(第一周期)依步骤S15中的规定的时间而变化。
如以上所说明那样，在本实施方式的调音装置中，基于将从乐器获得的乐音信号的频率与基准频率进行比较所得的结果，分别输出不同的判定音。根据所述实施方式，能够直观地理解应该调整的方向(应该向提高音程的方向调整还是应该向降低音程的方向调整)。
进而，由于将通过效果器的乐音信号与判定音混音输出，故而能够一边听实际所获得的演奏音一边进行调音。
本实施方式的调音装置尤其可适宜地应用于能够根据操作量连续调整音程的乐器的调音。例如在对吉他、贝斯、钢琴等弦乐器，尤其是对具备用来调整弦的张力的弦钮的乐器进行调律的情形时，优选在作业中逐一观察弦钮或弦的状态，但在如现有技术那样通过视觉提供信息的情形时，无法使操作者的意识集中到乐器的状态上。与此相对，在本实施方式的调音装置中，由于仅通过声音来通知状态，故而能够使操作者集中于作业上。
(第二实施方式)
在第二实施方式中，为将步骤S15中的规定时间设为可变的实施方式。第二实施方式的声音输出装置20的硬件结构与第一实施方式相同，仅判定音生成部2023所执行的处理不同。
在第二实施方式中，判定音生成部2023基于“乐音信号的频率与基准频率的偏离幅度”来确定步骤S15中的规定时间、即判定音的发音间隔。
图9是对判定音的发音间隔进行说明的图。在本实施方式中，在乐音信号的频率与基准频率的差(偏离幅度)大的情形时，以发音间隔变得更长的方式进行控制。偏离幅度与发音间隔的关系例如可如图10那样进行定义。可将这种数据预先储存于ROM 203中。
根据第二实施方式，可通过声音对操作者通知乐音信号的频率与基准频率的差的大小。由此，操作者能够容易地掌握应该进行调整的幅度。
此外，在本实施方式中，以偏离幅度越大、则发音间隔越长的方式进行控制，但也可以以偏离幅度越大、则发音间隔越短的方式进行控制。即，只要发音间隔和乐音信号的频率与基准频率的差相关即可。
(第三实施方式)
第三实施方式是除了输出判定音以外，还输出表示基准频率的声音信号的实施方式。图11是第三实施方式的声音输出装置20(DSP 202)的功能模块图。
在第三实施方式中，DSP 202进而包括基准音生成部2027而构成。基准音生成部2027生成与判定音生成部2023所确定的基准频率相对应的声音信号(以下为基准音。例如正弦波)。基准音与判定音以及原音混音，经由放音部2026而输出。
此外，在第三实施方式中，功能选择部2024能够同时或分别切换判定音生成部2023的活性状态与基准音生成部2027的活性状态。例如，可进行“仅将判定音生成部2023设为活性状态”“将判定音生成部2023以及基准音生成部2027设为活性状态”等的选择。
根据第三实施方式，由于操作者能够同时听原音与基准音，故而能够更容易地掌握应该进行调整的方向。
(变形例)
所述实施方式终究为一例，本发明可在不脱离其主旨的范围内适当变更而实施。例如，可将各实施方式组合实施。
另外，在实施方式的说明中，例示了无线连接的声音输出装置20，但本发明的调音装置也可以有线连接。
另外，调音的对象可未必为电子乐器，只要输出音频信号，可为任意者。
另外，在实施方式的说明中，在步骤S15中待机了规定的时间，但在待机中新检测到乐音信号的上升(起声)的情形时，也可以中断待机而立即开始步骤S13的判定。乐音信号的上升时机例如可设为乐音信号的电平高于规定值的时机。
根据所述结构，在操作者进行击键或拾音的情形时，会立即输出判定音，因此能够更迅速且直观地通知偏离幅度。
符号的说明
10：发射器
20：声音输出装置
30：电吉他
101：CPU
102、203：ROM
103、204：RAM
104：连接部
105：无线发送部
201：无线接收部
202：DSP
205：放大器
206：扩音器
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