音乐练习支持用具的制作方法

专利名称：音乐练习支持用具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种音乐练习支持用具，用于支持乐器练习和声乐练习。
背景技术：
电子调音设备已经在实践中用来产生正确的声音和语音。电子调音设备输入有乐器的声音和语音以便将其音程与预定的基准音程比较，由此来显示其之间的偏差。并且，作为提高卡拉OK技巧的方法，在JP-A-08-123454中公开了一种技术，其中模型嗓音信号和练习嗓音信号被输入以便检测音程，并且通过音程坐标上的显示装置来显示练习嗓音信号的音程坐标轨迹，音程坐标的纵坐标表示音程而横坐标表示时间，以便在歌唱的同时视觉地确认在模型嗓音的音程和练习嗓音的音程之间的移动。
由于电子调音设备可正确地显示输入声音的音程和基准声音的音程之间的偏差，因此这些电子调音设备对于支持音乐练习是有用的。但是，这些电子调音设备仅仅显示输入声音的瞬时条件，因此出现下面的问题。即是，在抓取了所产生的声音的特征并执行校正练习以便产生理想的声音，或者为稳定地产生理想声音而执行练习的情况下，传统电子调音设备不能显示可容易识别的信息。
并且，在JP-A-08-123454中描述的传统技术具有以下问题。即是，由于该传统技术用来练习卡拉OK，需要大约1.5到2个八度音阶的动态范围的音程。由于这种宽动态范围显示在纵坐标上，因此难以满足识别如在乐器和声乐练习中的音程的细微移动的需求。
并且，传统技术具有另一个问题。即是，当用户试图观看练习嗓音信号相对于模型嗓音信号的偏差时，模型嗓音的显示随时间的流逝变化，并且因此，用户可很难在视觉上确认偏差的程度。
此外，由于传统技术不显示输入声音音量的变化，因此出现下面的问题。即是，传统技术不支持音量控制的练习，以及用于在音量变化时稳定音程的练习。

发明内容
本发明已经解决了上述的问题，并因此其目的是提供一种音乐练习支持用具，其接收乐器、声乐等的声音输入(即，要评估的物理量，其包含音程和音量)，并获取和显示练习者的那些声音与具有高精度的预定基准声音之间的偏差，相比于传统技术，这提供了练习者能容易领会的与偏差变化有关的这种显示和指令。
根据本发明的一个方面，提供了一种音乐练习支持用具，其接收乐器音乐声的输入并显示所输入音乐声的音调和音量之一相对于预设基准音的音调和音量之一的偏差，包括信号输入单元，用于接收音乐声的输入并输出转换为电信号的输入信号；输入信号放大单元，用于放大通过信号输入单元输出的输入信号；定时器单元，用于将放大的输入信号转换为矩形波并用于输出用来存储输入信号数据的定时信号；第一数据存储单元，用于在其中存储与定时信号相一致的输入信号数据；和显示单元，用于在其上显示存储在第一数据存储单元中的输入信号数据。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中还包括第二数据存储单元，用于在其中存储输入信号数据，当在第一数据存储单元中存储的输入信号数据超过其存储容量时，以输入信号数据过去的存储顺序从其中删除在第一数据存储单元中存储的输入信号数据的一些块，使得删除的输入信号数据块存储在第二数据存储单元中，并且新的输入信号数据可存储在第一数据存储单元中。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中还包括显示方法设置单元，用于设置在屏幕上显示的横坐标和纵坐标，显示单元能根据显示方法设置单元的设置来显示横坐标和纵坐标。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中还包括显示信息切换单元，用于选择在第一数据存储单元中存储的输入信号数据和在第二数据存储单元中存储的输入信号数据中的哪一个将被显示；和显示数据存储单元，用于在其中存储要显示在显示单元上的数据。在音乐练习支持用具中，显示数据存储单元可基于显示信息切换单元所选择的内容来在其中存储数据。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，显示方法设置单元可接收输入信号数据的输入并可将首先输入的输入信号数据的第一块设置为要显示范围的预定值。优选地，上述预定值是范围的中心值。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，显示方法设置单元可接收输入信号数据的输入并将输入信号数据的最小值和最大值分别设置为要显示范围的下限和上限。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，信号输入单元可包括振动传感器，用于将振动转换为电信号；和固定单元，用于将信号输入单元固定到音乐练习支持用具。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，波形处理单元可包括波形整形单元，用于将放大的输入信号的波形转换为矩形波；和音程检测单元，用于从整形的输入信号数据获取音乐声的频率并从获取的频率检测音程信息。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，波形处理单元可包括波形整形单元，用于将放大的输入信号的波形转换为矩形波；和音程检测单元，用于从整形的输入信号数据获取音乐声的频率并从获取的频率检测音程信息。在音乐练习支持用具中，显示方法设置单元可设置中心音程和范围，在显示单元上显示音程信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音程，沿着纵坐标的方向显示与中心音程的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，波形处理单元可包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平，和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期，并且输入信号数据可以是输入信号的音量信息。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，波形处理单元可包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平；和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期；输入信号数据可以是输入信号的音量信息；并且显示方法设置单元可包括中心音量和范围的设置，在显示单元上显示音量信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音量，沿着纵坐标的方向显示与中心音量的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝。
根据本发明的该方面，在音乐练习支持用具中，波形处理单元可包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平；和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期；输入信号数据可以是输入信号的音量信息；显示方法设置单元可包括中心音量和范围的设置，在显示单元上显示音量信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音量，沿着纵坐标的方向显示与中心音量的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝；并且显示方法设置单元可相对于音程信息和音量信息的显示来设置布局。
根据本发明，根据时间的流逝来显示预定目标声音的音程和输入声音的音程之间的偏差以及预定目标声音的音量和输入声音的音量之间的偏差，这很容易领会。并且，显示与目标声音的音程和音量的偏差或者预定时间周期内音程和音量的变化。通过让用户观看显示内容，用户可容易地播放音乐并产生与目标声音相一致的声音，得到有效的音乐练习。


在附图中图1是指明根据本发明的第一实施例的音乐练习支持用具的结构示例的框图；图2是示出图1的第一数据存储单元14和第二数据存储单元15的存储内容表的概念图；图3是表示根据本发明的第二实施例的信号处理单元4的结构示例的框图；图4是指明根据本发明的第三实施例的音乐练习支持用具的结构示例的框图；图5是图形示出根据本发明的音程的示意图；图6是表示根据本发明的滚动显示模式的示意图；图7是表示根据本发明的单显示模式的示意图；图8是示出根据本发明的第一显示模式的示意图；图9是指明根据本发明的第二显示模式的示意图；图10是示出根据本发明的第三显示模式的示意图；
图11是指明根据本发明的第四显示模式的示意图；图12是示出根据本发明的第五显示模式的示意图；图13是指明根据本发明的第六显示模式的示意图；图14是示出根据本发明的第七显示模式的示意图；图15是指明根据本发明的第八显示模式的示意图；图16是示出根据本发明的第九显示模式的示意图；图17是指明本发明中第一使用模式的示意图；图18是示出根据本发明的第二使用模式的示意图；图19是指明根据本发明的第三使用模式的示意图；和图20表示设置数据列表。
具体实施例方式
参考附图，将描述本发明的实施例。
图1是示出根据本发明的第一实施例的音乐练习支持用具的示意框图。
信号输入单元1接收乐器声音的输入并将输入的声音转换为电信号。信号输入单元1可例如应用麦克风、压电元件和振动传感器来将机械振动转换为电信号。但是，从麦克风、压电元件和振动传感器等导出的输出信号极其小，并因此需要被放大。信号放大单元2放大输入到信号输入单元1的输入信号，并接着将放大的输入信号输出到波形整形单元5和取样与保持单元8。信号放大单元2将通过信号输入单元1输入的输入信号转换为具有适于在波形整形单元5和取样与保持单元8中处理的电压电平的那种信号。
定时器单元3产生参考信号、在控制单元20中使用的控制定时信号、和在相应存储单元和信号处理单元4中使用的定时信号。
在图中由虚线围绕的信号处理单元4将由信号放大单元2放大的输入信号转换为可被数字处理的信号。信号处理单元4包括两个分别处理输入信号的音程和音量的处理单元，即波形整形单元5和取样与保持单元8。波形整形单元5接收来自信号放大单元2的输入信号并整形该输入信号的波形，并接着将整形的输入信号输出为矩形波。在波形整形操作中，例如，比较器比较输入信号与预设值；并且，当输入信号的电平高于该预设值时，比较器将输入信号定义为“H”电平并输出指明该输入信号的矩形波，而当输入信号的电平低于该预设值时，比较器将输入信号定义为“L”电平并输出指明该输入信号的矩形波。作为一个例子，在比较器中使用的上述预设值被设置为与输入信号基本上对应的模拟波形的中心电压。换句话说，从信号放大单元2输出模拟模式信号，但是，该信号被整形为数字模式信号波形，即由“H”电平和“L”电平指明的矩形波(脉冲)信号。音程检测单元6检测来自由波形整形单元5整形的输入信号数据的音程。音程检测单元6检测矩形波流的周期特性，根据该矩形波流的重复频率来获取输入信号的基频，提取与来自内置音程表的基频相对应的音程，以便判断该获取的基频与哪个音程一致，并接着把提取的结果输出到控制单元20作为音程信息。在该情况下，与相应音程对应的音程和频率范围已经彼此相一致地存储在乐器表中。当从波形整形单元5将输入信号的矩形波输入到音程检测单元6时，音程检测单元6获取该矩形波的频率以提取这种与来自上述音程表的频率范围相对应的音程，并接着输出提取的音程作为音程信息，同时用这个频率范围来覆盖所获取的频率。
取样与保持单元8从信号放大单元2接收输入信号并检测在保持时间设置单元7中设置的每预定时间的输入信号值，并接着输出该检测的值到A/D转换单元9。在该情况下，通过用户等将预定时间输入到保持时间设置单元7中而预先在其中设置了预定时间。取样与保持单元8在保持时间设置单元7中设置的时间内保持所检测的输入信号的值，并接着输出该保持的检测值。接着，取样与保持单元8将每预定时间周期的输入信号值存储在存储器中，并且由此取样与保持单元8存储音量信息，其对应于以预定时间为单位的输入信号的电平值。
A/D转换单元9接收由取样与保持单元8检测的值以执行A/D转换处理操作，以便将输入的值转换为数字值。接着，A/D转换单元9输出转换的输入信号到控制单元20作为音量信息。
输入单元10包括用于输入设置值并选择本实施例的音乐练习支持用具的显示内容和模式的按键。输入单元10还包括外部输入终端，使得输入信号可替换地从该外部输入终端输入而不由信号输入单元1输入。
上述控制单元20控制在音乐练习支持用具中使用的整个电路的操作。在该情况下，控制单元20执行计算操作并管理和控制在音乐练习支持用具中提供的各个单元的操作，以便根据例如存储在存储单元13中的程序来控制该音乐练习支持用具的整个操作。尽管控制单元20包括中央处理单元(CPU)，该CPU根据存储在存储单元13中的程序来执行处理操作。结果，CPU允许控制单元20执行各种控制操作和各种计算。存储单元13由ROM、RAM等构成。在存储单元13提供的ROM中，已经存储了CPU的控制程序和设置值。作为ROM，应用诸如闪速存储器的可重写ROM。在存储单元13中提供的RAM在其中存储各种处理操作中所需要的临时数据、设置值、计算结果、在计算操作期间获得的数据。
显示单元11在其上显示输入信号的音程和音量。显示单元11受控制单元20控制以便根据各种设置条件来执行显示操作。显示单元11的显示屏优选地由LCD显示器或场致发光(EL)显示器构成。由于LCD显示器或EL显示器做得紧凑且重量轻，所以可构造容易携带的音乐练习支持用具。声音输出单元12输出用作为基准的声音。例如，通过扬声器输出声音。并且，声音输出单元12装备有输出目的插头，使得声音输出单元12可连接到外部用具。
第一数据存储单元14对应于可读/可写存储器，例如RAM。可替换地，诸如闪速存储器的可读/可写非易失性存储器可用作为第一数据存储单元14。第一数据存储单元14受控制单元20控制。每过去预定的时间，在控制单元20的控制下在第一数据存储单元14中存储输入信号的音程信息和音量信息。并且，在控制单元20的控制下在第一数据存储单元14中存储要在显示屏上显示的范围和中心值以作为辅助数据。并且，每个文件的输入数据存储在第一数据存储单元14中。每当输入信号的音程信息和音量信息被输入时，那些音程信息和音量信息在控制单元20的控制下被写入到第一数据存储单元14中，以便在其中存储。在超过了第一数据存储单元14的存储容量的信息(数据)量被输入到第一数据存储单元14中的情况下，控制单元20转移具有该量的数据，以允许按存储数据的顺序将新的数据存储在第二数据存储单元15中。并且，控制单元20将新输入的数据写入到通过上述转移数据所得到的第一数据存储单元14的空存储区域中。对于存储器容量，根据这样的存储容量已经设置了第一数据存储器14，其中可优选地存储与一屏的数据量相对应的数据量。在输入了超过设置的存储容量的数据的情况下，利用另一存储装置来单独存储输入的数据。
并且，在接收新输入信号的同时，第一数据存储单元14存储目前为止在其中存储的数据到第二数据存储单元15中并保存新输入信号的数据。
类似于第一数据存储单元14，第二数据存储单元15对应于可读/可写存储器，例如RAM。可替换地，闪速存储器可用作为第二数据存储单元15。第二数据存储单元15受控制单元20控制。每过去预定的时间，在第二数据存储单元15中存储输入信号的音程信息和音量信息。并且，将要显示的范围和中心值在第二数据存储单元15中存储为辅助数据。并且，将每个文件的输入数据存储在第二数据存储单元15中，并且随后从中读取输入的数据。
当与输入信号有关的信息实时显示在显示单元11上时，控制单元20从第一数据存储单元14读出要显示的数据，并接着将读取的数据存储在显示数据存储单元16中。当以前的数据显示在显示单元11上时，控制单元20从第二数据存储单元15读出数据，并接着将读取的数据存储在显示数据存储单元16中。数据是被实时显示还是显示以前的数据的切换判断由显示信息切换单元19作出。在显示信息切换单元19中，选择显示信息，并且存储与所选的显示信息相对应的切换数据信息，并且接着，控制单元20基于存储的切换数据信息来控制操作。
模式设置单元17选择要显示的模式和要显示的以前数据，并且响应于用户的输入来选择和设置初始设置模式等等，并且接着，存储该设置信息。在控制单元20的控制下，当前设置条件变化到该选择的设置条件，或选择该设置条件。
显示方法设置单元18响应于用户输入来执行各种设置操作，并接着存储设置信息。即是，该显示方法设置单元18设置音程信息的显示，设置音量信息的显示，设置纵坐标的范围，设置滚动速度，设置横坐标的范围，并且还设置音程信息和音量信息的布局。控制单元20根据设置信息来执行控制操作。
图2是指明存储器内容的示意图。在这个存储器表中，横坐标指明存储器、文件、时间、音程数据、音量数据、和辅助数据，而纵坐标示出第一数据存储器和第二数据存储器。
第一数据存储单元14在其中存储存储器流的一行第一数据存储器的内容。作为文件，文件F121存储在第一数据存储单元14中。文件F121包括在时间T3的音程数据DA3、音量数据DB3、和辅助数据DC3；在时间T4的音程数据DA4、音量数据DB4、和辅助数据DC4；类似地在每个时间的音程数据、音量数据、和辅助数据；直到在时间Tn的音程数据DAn、音量数据DBn、和辅助数据DCn。
第二数据存储单元15在其中存储存储器流的一行第二数据存储器的内容。超过第一数据存储单元14的存储容量的这种数据作为文件F122存储。文件F122包括在时间T1的音程数据DA1、音量数据DB1、和辅助数据DC1；在时间T2的音程数据DA2、音量数据DB2、和辅助数据DC2。如上所述，对于文件F1，旧的数据存储在第二数据存储单元15中，并且新的数据存储在第一数据存储单元14中，并且当输入数据超过存储容量时，旧的数据被转移到第二数据存储单元15以便输入数据序列不被减少。文件F121的数据接在文件F122的数据后面。在时间序列中，时间T1被作为最旧的数据存储，并且时间Tn作为最近的数据存储。
并且，对于数据，为每个文件，比如文件F2或文件F3存储已经完成的输入操作、时间、音乐数据、音量数据和辅助数据，并将其保存以便稍后重新显示。
图3是指明根据本发明的信号处理单元的第二实施例的框图。振动拾取单元23安装在乐器上，同时压电元件设置在振动拾取单元23上。在振动拾取单元23中，压电元件响应于振动来转换演奏乐器时产生的振动为电信号，并接着输出电信号。输入信号放大单元24放大从振动拾取单元23输出的电信号。输入信号放大单元24输入放大信号到抗混淆滤波器单元25。为了在执行A/D转换操作时不出现混淆，放大的信号在A/D转换之前被抗混淆滤波单元25的抗混淆滤波器过滤。换句话说，执行过滤操作以便移除频率等于或高于奈奎斯特频率的信号，从而消除混淆噪声。此后，过滤的信号被输入到A/D转换单元26。在A/D转换单元26中，模拟信号被变换成数字信号，并接着，数字信号被输出到音程检测单元27。音程检测单元27检测音程，并接着输出音程信息到随后的级。如前所述，在执行A/D转换操作之前，执行信号的预处理操作以便防止错误检测。
图4是示出本发明的第三实施例的框图。音乐声获取单元28对应于信号输入单元，并接收乐器声音以便将输入的声音转换为电信号。转换的信号被输出到输入波形处理单元29。输入波形处理单元29对输入信号执行各种信号处理操作，比如放大操作、波形整形操作、和抗混淆滤波操作，并接着输出处理的信号到微型计算机33和A/D转换单元32。A/D转换单元32将模拟信号转换为数字信号，并将转换的数据输出到微型计算机33。微型计算机33基于之前在ROM30中存储的程序来控制音乐练习支持用具的整个操作。微型计算机33根据经由输入波形处理单元29输入的信号来计算音程。也就是说，微型计算机33将从A/D转换单元26输入的信号，即是，对应于时间函数的信号，转换为这种对应于频率函数的信号，以便获取频率范围中的峰值并获取参考频率，即是音程。
在ROM30中，存储了微型计算机33的控制程序以及设置值。作为ROM30，诸如闪速存储器的可重写ROM可被应用。RAM31在其中临时存储在各种处理操作中需要的数据、设置值、计算结果、在计算操作期间获得的数据。
显示单元34在其上显示输入信号的音程和音量分别相对于参考信号的音程和音量的偏差。显示单元34由微型计算机33控制。并且，显示单元34在其上显示各种设置条件、输入指令、和消息。显示单元34的显示屏优选地由LCD显示器或EL显示器构成。由于LCD显示器或EL显示器紧凑且重量轻，所以可构造容易携带的音乐练习支持用具。音乐输出单元36输出参考声音。参考声音是目标声音，并且旋律可用作为参考声音。此外，控制单元20执行预设基准声音的音程控制操作和音量控制操作，并且从声音输出单元36的扬声器输出设置的基准声音。声音输出单元36装备有用于输出的插头，音乐练习支持用具可经由该插头连接到外部用具。操作单元35对应于按键，通过按键来输入音乐练习支持用具的设置值，并切换其显示和模式。并且，操作单元35装备有外部输入终端，并且因此，从该外部终端而不是从音乐声获取单元28来输入输入信号。通过将图1所示的第一实施例的控制单元20替换为微型计算机33来实现第三实施例。如上所述，利用微型计算机33来实现控制单元20的执行。
图5是表示本发明的音程显示的示意图。即是，图5是横坐标指示时间，并且纵坐标指示音程的曲线图。对于输入信号37，其音程根据时间流逝而变化。上述的时间流逝和音程变化存储在第二数据存储单元15中。在图中由虚线环绕的第一显示区域39示出显示在一屏上的数据。W1的时间部分在一屏上显示。在图中由虚线环绕的第二显示区域40指明W2的时间部分在一屏上显示。显示方法设置单元18设置上述在一屏上显示的数据的时间部分。基于这个设置方法，通过改变显示时间将数据显示在显示单元11的一屏上。如果显示时间变得越长，那么显示越粗糙的内容。并且，变化箭头38指明移动的速度。变化箭头38示出了每单位时间的箭头长度执行的滚动操作。该滚动速度还设置在显示方法设置单元18中。基于该设置条件，显示单元11通过改变滚动速度来显示数据。
图6是指明本发明的滚动显示模式的示意图。该图指明在信号输入到信号输入单元1之后时间逐秒地流逝，并且从图的上部开始处理操作。音程线41是这样一种线，其示出根据时间流逝的音程变化。由虚线环绕的部分示出了屏幕。从屏幕的右边缘显示音程线41。以每秒相同的速度显示音程线41。在流逝4秒期间，音程线41从屏幕的右边缘到左边缘。该显示使得最新的数据连续从右边缘显现，并且最旧的数据沿着左边方面前进。在过去5秒之后，第一数据到达左边缘并接着从屏幕消失。所显示的数据对应于在第一数据存储单元14中存储的这种数据，并且在6秒之后在屏幕左边缘42处消失的信号保存在第二数据存储单元15中。
图7是指明本发明的单显示模式的示意图。在该单显示模式中，当输入与在一屏上显示的数据对应的数据成分时，停止数据输入。在该单显示模式的情况下，从屏幕的左边缘43开始偏差的显示。在输入信号的同时执行显示操作。在流逝4秒期间，从屏幕的左到右来显示音程线。在已经过去4秒后，在右边缘44处刚好完成一屏的显示。当一屏的显示完成时，停止信号的输入。
图8是指明第一显示模式的示意图。在第一显示模式中，指明音量变化的曲线图在显示屏的上部示出，并且在显示屏的下部中指明所练习音乐的乐谱。可替换地，还可能执行显示屏的选择，并且只在上部中显示音量变化曲线图45。上界线46对应于这样的线，其指明相对于基准音量+20db的位置。下界线47对应于这样的线，其指明相对于基准音量-20db的位置。音量线51对应于这样的线，其指明输入声音的音量的时间变化。所练习音乐的乐谱显示在下部中。该乐谱用作为练习目的的乐谱，指明在要开始演奏的“c”音的全音符48开始后，一旦保持为目标音量，音量如渐强49所表示的那样逐渐增大，并接着如渐弱50所表述的那样减小。在音量变化曲线图45上，显示表述输入声音音量的音量线51。音量线51显示了音量逐渐增强，增强的音量保持恒定，并接着，音量逐渐下降。可相对上述的音量变化显示来识别输入声音的音量。由于之前设置了乐谱，所以可显示乐谱以及输入音量与乐谱的显示之间的偏差。
图9是指明第二显示模式的示意图。在该第二显示模式中，指明音量变化的曲线图在显示屏的上部示出，并且在显示屏的下部中指明所练习音乐的乐谱。可替换地，还可能设置对显示屏的选择，并且只在上部中显示音量变化曲线图52。上界线53对应于这样的线，其指明相对于基准音量+2db的位置。下界线54对应于这样的线，其指明相对于基准音量-2db的位置。位于上界线53和下界线54之间的中间位置处的点划线指明构成基准的音量。音量线56对应于这样的线，其指明输入声音的音量的时间变化。所练习音乐的乐谱显示在下部中。该乐谱用作为练习目的的乐谱，指明“c”音的全音符55的音量保持恒定。在音量变化显示52上，如音量线56所示，可以看出在将基准音量设置为中心时保持音量。在观看该音量线56变化的同时，用户练习以便将音量保持为恒定。
图10是指明第三显示模式的示意图。在第三显示模式中，指明音程变化的曲线图在显示屏的上部示出，并且在显示屏的下部中指明所练习音乐的乐谱。可替换地，还可能选择显示屏，并且只在上部中显示音程变化曲线图57。范围宽度RA1显示从音C59到比音C59高1个八度音阶的音C60的1个八度音阶的预设范围，而中心音程线F#58被设置为中心。音程线61表示当演奏从C59经由D、E、F、G、A和B达到C60的声音时的音程变化。
图11是指明第四显示模式的示意图。在第四显示模式中，指明音程变化的曲线图在显示屏的上部示出，并且在显示屏的下部中指明所练习音乐的乐谱。可替换地，还可能选择显示屏，并且只在上部中显示音程变化曲线图62。在中心音程线63被设置为中心时，在范围宽度RA2中执行显示操作。该范围宽度RA2表示与音程的偏差。音程线65示出当演奏音C64时的音程变化。由此，用户可练习音乐使得音程线65与中心音程线63重叠。
图12是指明第五显示模式的示意图。在第五显示模式中，指明音程变化的曲线图在显示屏的上部示出，并且在显示屏的下部中指明所练习音乐的乐谱。可替换地，还可能选择显示屏，并且只在上部中显示音程变化曲线图66。范围宽度RA3显示从音G71到音E70的宽度。上界线68指明E音的音程，而下界线69示出G音的音程。中心音程线67对应于C音的音程。音程线72对应于这样的线，其指明音程的时间变化。可以看出，音程线72还根据演奏乐谱中的音符而变化。此时，用户以如此方式练习音乐使得音程线72示出所演奏声音的音程与中心音程线67、上界线68和下界线69相一致，示出了尽可能接近乐谱的目标声音。由此，用户可练习演奏符合乐谱中所示音程的音程。
图13是指明第六显示模式的示意图。即是，图13是示出从前面看去的音乐练习支持用具的视图。
音乐练习支持用具前平面73包括显示器87和输入单元86。位于右下部并由虚线环绕的按钮对应于输入单元86，用于操作用具并输入/设置各种值。在显示器87中，上部示出了指明音程偏差的时间流逝的曲线图，而下部指明音量变化。音调标记75是表示音程的标记75。曲线图所指示的项在这里对应于这样的设置条件来显示，使得上部中显示的项在显示方法设置单元18中被执行。音量标记80对应于表示音量的标记。曲线图所指示的项在这里对应于这样的设置条件来显示，使得下部中显示的项在显示方法设置单元18中被执行。
上界74示出音程显示的范围。上界74指明该范围具有正负50音分。下界81示出了音量显示的范围。下界81指明范围具有正负50db。上部中心线76表示构成基准的音程。音程79示出输入声音的音程。与上部中心线76相距的距离指明音程的移动。降B调78示出了这种构成基准的音程。在该例子中，降B调对应于基准。这种条件下可以看到，当连续产生声音时，根据时间流逝来显示从基准起移动的距离。下部中心线82示出音量的基准。音量线77示出输入声音的音量。
在练习音乐的同时应用如上构造的具有前平面73的音乐练习支持用具来将通过乐器产生的声音的音程和音量长时间地保持恒定和稳定。
参考图20的设置数据表来描述显示方法设置单元18的内容。该设置表对应于图13的第六显示模式的设置表。该设置表具有项以及对应于那些项的设置值。“显示区域”项是与显示屏的布局有关的项。在该布局项中，设置如何划分显示屏以及如何排列划分的屏幕区域。设置值对应于2和垂直。设置值“2”指明屏幕被划分为2。设置值“垂直”指明划分的屏幕被垂直排列。对于“显示区域尺寸”，相应屏幕的尺寸根据百分比来设置。上部和下部都分别等于50％，使得屏幕被划分为上半屏和下半屏。“显示区域的内容”指明在每个显示区域上显示什么项。上部示出了音程，并且下部指明了音量。可替换地，可设置要显示的音符、消息等。
“基准音”指明将什么项应用并显示为基准。上部是降B调并且下部是起始音。在上部中，降B调的音被用作为基准。计算输入的声音和降B调的音之间的偏差，并接着显示所计算的偏差。在下部中，首先输入的音量被用作为基准。
“纵坐标单位”指明在纵坐标中显示什么项。上部对应于偏差，并且指明相对于基准音的偏差。下部对应于音量，并示出基准音量与该音量之间的偏差。
“纵坐标范围”指明纵坐标的范围宽度。上部的范围宽度是正负50音分，而下部的宽度范围是正负6dB。
“横坐标单位”指明在横坐标上显示什么项。上部的横坐标对应于时间。下部的横坐标对应于时间。
“横坐标范围”指明横坐标的范围宽度。上部的横坐标范围是10秒并且下部的横坐标范围也是10秒。在一屏上显示的范围各自对应于10秒的数据。
“移动速度”指明屏幕移动速度。上部的移动速度是10秒/屏并且下部的移动速度也是10秒/屏。即是，所显示的项移动以便在10秒内在一屏中移动。
“显示模式”指明要显示的模式。上部应用滚动模式，并且下部也应用滚动模式。在所显示的项在10秒内在一屏中移动的同时，显示操作继续。
尽管在显示方法单元18中执行上述设置操作，但在控制单元20的控制下显示关于输入声音的第六显示模式。通过改变设置内容，可实现各种显示模式。例如，上述第一到第五显示模式，以及随后的显示模式可被显示。
图14是示出第七显示模式的示意图。在图13中所示的第六显示模式中，显示器87的下部范围被定义为±20db。该显示模式可在练习音乐的同时被用来将通过乐器产生的声音的音程保持恒定并改变音量。通过改变范围，该显示模式可接受声音变化较大的情况，以及声音变化较小的情况。根据在显示方法设置单元18中执行的设置下部范围的值来显示音量变化。
图15是表示第八显示模式的示意图。该第八显示模式对应于在显示器87上显示音程的情况。范围83示出了指明音程的范围。该范围表示具有±500音分的范围。中心线85指明降B调的音程，其对应于基准音。音程线84指明输入声音的音程。该显示模式可在下面的情况中使用。即是，当用户练习演奏铜管乐器时，声音平滑地在和谐陪音内移动而不需要使用运舌法，吹奏口被控制，以可区分地方式来使用音节，并且控制呼吸。当在上述情况下要求较宽的范围时，要求宽范围使用的显示屏，使得显示器作为一屏使用。
图16是示出第九显示模式的示意图。显示器的设置条件与第六显示模式相同。图16表示输入声音的音程和音量。在发动88、核心89、释放90期间，可从音程和音量的条件来观察用户演奏乐器以产生声音的方式。
图17是示出第一使用模式的示意图。即是，图17是用于指明这样条件的示意图，即音乐练习支持用具93安装在具有夹子92的钟形物91上。音乐练习支持用具93固定在具有夹子92的乐器上并指向演奏者。由此，在演奏者演奏乐器的同时，演奏者可确认音程和音量的条件。使用夹子92以便音乐练习支持用具93固定在乐器上。
图18是示出第二使用模式的示意图。当装备有振动传感器的夹子94安装在钟状物91时，通过装备有振动传感器的夹子94输入乐器的声音。经由绳索95和插头96将输入到装备有振动传感器的夹子94的信号输入到音乐练习支持用具93。由于装备有振动传感器的夹子94比音乐练习支持用具93轻，因此通过使用上述结构，由附着物重量引起的负载可降低，并且可确认所演奏声音的音程和音量的条件。
传统技术具有以下问题，即是，音程要被检测的比如示范嗓音、伴音和练习嗓音的声音，以及那些声音之外的其它声音同时被输入到麦克风。但是，传统技术没有给出如何区别检测目标声音与所谓的“噪声”。
通过应用上述的设置，在设置中，该振动传感器安装在乐器上并且通过振动来输入声音信息，除了检测目标声音的音程外的噪声的输入可被抑制，且能只对检测目标声音进行检测。因此，可正确输入所演奏声音的音程和音量的条件。特别地，通过将振动传感器安装在乐器上，只有乐器的振动可直接被输入而不用输入外部声音。结果，存在这样的效果，即是能正确输入要检测其音程的乐器声音。
图19是指明第三使用模式的示意图。通过麦克风97来输入演奏乐器等的语音或声音。输入信号经由绳索99和插头98被输入到音乐练习支持用具93。可替换地，不使用绳索99，以无线的方式来发送信号。
描述上述第一使用模式的操作。在夹子92被作为固定单元使用以便将音乐练习支持用具93固定在乐器的钟状物91上时，当演奏乐器时所产生的钟状物91的振动被在音乐练习支持用具93中构建的信号输入单元1的压电传感器转换为电信号。转换的输入信号被输入到信号放大单元2以便被放大。放大的输入信号输入到波形整形单元5和取样与保持单元8。波形整形单元5将输入信号波形转换为矩形波并且把矩形波输出到音程检测单元6。音程检测单元6检测音程，并且接着输出音程数据到控制单元20。在取样与保持单元8中，为保持时间设置单元7中设置的每个时间值检测输入信号的电平，例如每0.1秒。检测的输入信号被A/D转换为数字信号，并且接着对于每0.1秒将音量信息输出到控制单元20。
在控制单元20中，定时器单元3生成定时信号，该定时信号用来每0.1秒把数据存储在第一数据存储单元14中，并且每0.1秒获取的音程数据和音量数据被存储在第一数据存储单元14中。当要存储的数据超过了第一数据存储单元14中的存储容量时，把较旧的数据转移到第二数据存储器15。并且，把要显示的数据存储在显示数据存储器16中，并接着显示在显示单元11上。此外，控制单元20根据图20的设置数据表中所示的显示方法设置单元18的设置值来执行图13中所示的第六显示模式的显示操作。
音乐练习支持用具执行上述操作以便显示所演奏的乐器声音的音程和音量的时间变化，使得乐器的声音可被客观地确认。
如上所述，在演奏音乐期间，音程和音量的变化都是使听众入迷的重要因素。因此，当用户练习演奏音乐时，或当用户确认自己的音乐表演时，确认音量的变化以及音程偏差是重要的。这种能够确认该音量变化的用具是所期望的。优选地，能够同时确认音程变化和音量变化的用具是所期望的。更优选地，这种能够容易确认与要演奏的目标声音的偏差的用具是所想要的。根据本发明，在演奏音乐期间，音程变化、音量变化以及被演奏声音的音程和音量与目标声音的偏差可同时被显示。结果，可能提供对于练习音乐和确认音乐表演是最佳的音乐练习支持用具。
并且，根据本发明，由于乐器的振动被输入到音乐练习支持用具以便转换为电信号，所以作为模型信号的输入信号不与要和该模型信号比较的输入信号混合，使得可正确判断音程。并且，在传统技术中，音程信息以如此方式显示使得所显示的信息逐渐从显示器的左边伸展到右边，并且当所显示的信息到达显示器的右边缘时，该显示的信息被复位，并且接着，音程信息重新从左边伸展到右边。结果，上述的传统技术具有的问题在于，不能抓住紧接在最新屏幕上音程最左边的信息之前的音程。相反，不能在屏幕上显示的这种音程信息可存储在第二存储装置中，并也可被显示。
权利要求
1.一种音乐练习支持用具，其接收乐器音乐声的输入并显示所输入音乐声的音调和音量之一相对于预设基准音的音调和音量之一的偏差，包括信号输入单元，用于接收音乐声的输入，将输入的音乐声转换为电信号，并将电信号作为输入信号输出；输入信号放大单元，用于放大通过信号输入单元输入的输入信号；波形处理单元，用于将放大的输入信号转换为矩形波并作为输入信号数据输出；定时器单元，用于输出用来存储输入信号数据的定时信号；第一数据存储单元，用于在其中存储与定时信号相一致的输入信号数据；和显示单元，用于在其上显示存储在第一数据存储单元中的输入信号数据。
2.根据权利要求1的音乐练习支持用具，还包括第二数据存储单元，用于在其中存储输入信号数据，其中在第一数据存储单元中存储的输入信号数据超过其存储容量的情况下，以输入信号数据过去的存储顺序从其中删除在第一数据存储单元中存储的输入信号数据的一些块，将删除的输入信号数据块存储在第二数据存储单元中，并且将新的输入信号数据存储在第一数据存储单元中。
3.根据权利要求1或2的音乐练习支持用具，还包括显示方法设置单元，用于设置在屏幕上显示的横坐标和纵坐标，其中显示单元根据显示方法设置单元的设置来显示横坐标和纵坐标。
4.根据权利要求2的音乐练习支持用具，还包括显示信息切换单元，用于选择在第一数据存储单元中存储的输入信号数据和在第二数据存储单元中存储的输入信号数据中的哪一个被显示；和显示数据存储单元，用于在其中存储要显示在显示单元上的显示数据，其中，显示数据存储单元基于显示信息切换单元所选择的内容来在其中存储显示数据。
5.根据权利要求3的音乐练习支持用具，其中显示方法设置单元接收输入信号数据的输入，并且将输入信号数据的第一块设置为要显示范围的预定值。
6.根据权利要求3的音乐练习支持用具，其中显示方法设置单元接收输入信号数据的输入，并且将输入信号数据的最小值和最大值分别设置为要显示范围的下限和上限。
7.根据权利要求1或2的音乐练习支持用具，其中信号输入单元包括振动传感器，用于将振动转换为电信号；和固定单元，用于将音乐练习支持用具固定在乐器上。
8.根据权利要求1到7任意一个的音乐练习支持用具，其中波形处理单元包括波形整形单元，用于将放大的输入信号的波形转换为矩形波；和音程检测单元，用于从整形的输入信号数据获取音乐声的频率并从获取的频率检测音程信息。
9.根据权利要求3的音乐练习支持用具，其中波形处理单元包括波形整形单元，用于将放大的输入信号的波形转换为矩形波；和音程检测单元，用于从整形的输入信号数据获取音乐声的频率并从获取的频率检测音程信息，其中显示方法设置单元包括中心音程和范围的设置，在显示单元上显示音程信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音程，沿着纵坐标的方向显示与中心音程的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝。
10.根据权利要求1到8任意一个的音乐练习支持用具，其中波形处理单元包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平；和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期；并且输入信号数据对应于输入信号的电平信息。
11.根据权利要求3的音乐练习支持用具，其中波形处理单元包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平；和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期；输入信号数据对应于输入信号的音量信息；并且显示方法设置单元包括中心音量和范围的设置，在显示单元上显示音量信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音量，沿着纵坐标的方向显示与中心音量的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝。
12.根据权利要求9的音乐练习支持用具，其中波形处理单元包括取样与保持单元，用于检测由输入信号放大单元放大的输入信号的电平；和保持时间设置单元，用于设置取样与保持单元的输出保持时间周期；输入信号数据对应于输入信号的音量信息；显示方法设置单元包括中心音量和范围的设置，在显示单元上显示音量信息，在屏幕的预定位置上沿着纵坐标的方向显示中心音量，沿着纵坐标的方向显示与中心音量的偏差，并沿着横坐标方向显示时间流逝；并且显示方法设置单元相对于音程信息和峰值信息的显示来设置布局。
全文摘要
提供了一种音乐练习支持用具，其接收乐器、声乐等声音的输入并获取和显示练习者输入的那些声音与具有高精度的预定基准声音之间的偏差，相比于传统音乐练习支持用具的情况，使得练习者能容易领会偏差变化。在音乐练习支持用具中，在信号输入单元(1)中输入的声音输入信号的音程由音程检测单元(6)检测，并且其音量由取样与保持单元(8)检测。所检测的数据块显示在显示单元(11)上。由于乐器声音的音程和音量可被客观地显示，所以该显示对于练习演奏乐器是有用的。并且，通过在存储单元中存储数据，可稍后确认练习内容。
文档编号G10K15/04GK101022007SQ200710005389
公开日2007年8月22日 申请日期2007年2月14日 优先权日2006年2月14日
发明者八木茂树 申请人:精工电子有限公司