JPH04133095A - テンポコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、シーケンサやリズムマシン等に対して実時
間で制御されたテンポクロックを与えることのできるテ
ンポコントローラに関する。

（ｂ）従来の技術 音楽の最も重要な基本要素の一つに演奏のテンポという
ものがある。テンポは一つの曲の演奏の中でも様々に変
化し曲の表情作りの中で大きな役割を果たしている。そ
のテンポ変化の中には、リタルダンドやアッチェレラン
ドのように大局的なテンポ変化や小節内の細かなテンポ
の揺らぎ等様々なものが含まれる。を子楽器で、特にそ
の自動演奏でこのテンポの微妙な変化を与えるように出
来るとより音楽的な表現が可能になる。従来は、シーケ
ンサ等で自動演奏を行う場合、このテンポの表現は予め
データとして打ち込んでおくことによって実現されてい
る。

（Ｃ）発明が解決しようとする課題 ところが、従来のシーケンサ等では実時間での柔軟なテ
ンポ変更を行うことができない。このことは、シーケン
サは人間との演奏の同期に関しては無能に近く、人間の
演奏者が機械の方に合わせてやらなければならないこと
を意味する。そこで、この問題を解決するためにはシー
ケンサ内で形成されているテンポクロック情報を外部か
ら与え、しかもこのテンポクロック情報を実時間で制御
する方法が考えられる。テンポを表現する手段としては
最も基本的なものとしてタンピングがある、即ち、演奏
者はタッピングを行うことにより、そのタッピングに基
づいてテンポクロックを発生するようにする。そこで、
タッピングで与えられるテンポに対しコンピュータの演
奏をどのように制御するかを考えてみる。

まず、コンピュータ（シーケンサ等の自動演奏を行う電
子楽器）に対してタップでテンポを次々に与えながら演
奏を進めていくとする。第５図においてタップ操作者（
または演奏者）がＡの位置でまず第１回目のタップをし
たとする。この時にはコンピュータの楽譜時間とタンプ
を行った時の物理時間とがうまく同期している。仮にそ
の時のテンポのまま演奏が続くと、次の強拍点（即ち次
にタップされるべき位置）はＢの所である。この時操作
者がテンポを速めるために少し早い目にＢ′の所でタッ
プしたとする。ここで操作者とコンピュータとの間に楽
譜時間としてのずれが生じる（この場合は４分の１拍）
。勿論、この時にテンポの差も生じる。そこで、コンピ
ュータの演奏を操作者の意図する演奏と同期させるため
にテンポを合わせることが必要になってくる。この例だ
とテンポを４／３倍に上げることになる。しかしそれだ
けだとコンピュータの次の強拍点はＣになり一方操作者
のタンプはＣ′であるために時間的ずれ（４分の１拍）
が保存されてしまい完全な同期にはならない。そこで、
Ｂ′のタップの時に生した時間的ずれは何等かの形で解
消してやることが必要になる。一番簡単な方法はＢ′が
きた時点でまだ４分の３拍の位置にあるコンピュータの
楽譜時間を無理やり１拍の位置に合わせてしまうことで
ある。同様にＣ′の位置でもＣで示される楽譜時間を無
理やりＣ′の位１に合わせてしまう。

第６図はこの方法を示している。これによると操作者と
コンピュータの演奏とを１拍毎に完全に同期させること
ができる。ところがこれには一つ問題がある。つまり、
Ｂ′でタップがされた時コンピュータはまだ４分の３拍
の位置にいるために急に１拍に移動するとその４分の３
〜１拍間の音符がその瞬間に鳴ってしまう。勿論その間
に音符がなければ実害はないが、例えば４連音符があっ
た場合それらの音符は１度になってしまい音楽的に問題
となる。

なお、ここで物理時間と楽譜時間の定義を行うと次のよ
うになる。

物理時間・・・通常の時間である。コンピュータのタイ
マによって生成される例えばミリ秒単位の時間を意味す
る。

楽譜時間・・・楽譜の中での位置を表す０通常１拍の何
分の１かを基本単位として用いる。例えばこの明細書全
体を通して示しているように、１拍の３８４分の１を単
位として楽譜時間を表現することが出来、また、Ｍ　ｒ
　Ｄ　Ｉ規格ではＦ８が１拍の２４分の１の楽譜時間を
表す単位と解釈される。

この楽譜時間と物理時間で第５図および第６図の方式を
表現すると、第７図（Ａ）、（Ｂ）、第８図（Ａ）、（
Ｂ）のようになる。ここでは楽譜時間をこの明細書全体
を通して示しているように１拍の３８４分の１を単位と
して表現している第７図（Ａ）、（Ｂ）においては物理
時間のｔ３において操作者によりタップが少し速められ
たことを示している。この場合には、次回からテンポが
少し速まるわけであるが、ｔ３の時点において１４　（
３８４−３７０）単位分（クロック分）の楽譜時間の遅
れが生じ、以後テンポが変わらないとすると、その遅れ
（時間的ずれ）がぞのまま保存されていく。一方、第８
図（Ａ）、（Ｂ）では時間Ｌ３てタップが早く打たれる
とその時点で３拍目の楽譜時間（１１５２楽譜時間位置
）とｔ３とを合わせてしまう。このため、この時点で３
拍目直前の１４クロンク分乙こ相当する音符が一度に発
生されてしまう。４回目のタップ位置ても同様である。

以上のように、単なるテンポの修正や時間的ずれの無理
矢理な修正のみでは演奏とタッピングとが同期しなかっ
たり音符が一度に出力されたりして何れも音楽的な問題
を生じる不都合がある。

この発明の目的は、タップ時に住じる楽譜時間の時間差
（ずれ）をある関数てもって解消させることでタンプ時
に演奏が滑らかに追従できるようにするテンボコントー
ラを提供することにある。

（ｄ）課題を解決するための手段 請求項（１）に係る発明は、タップデータを形成するタ
ッピング手段と、 タ、プ時の楽譜時間ずれ量を求める楽譜時間ずれＩ検出
手段と、 前記楽譜時間ずれ量を所定の関数に基づいて減少させつ
つ現在の楽譜時間の更新を行う楽譜時間更新手段と、 楽譜時間の更新毎にテンポクロック情報を出力するテン
ポクロック情報出力手段と、 を備えてなることを特徴としている。

また請求項（２）に係る説明は、前記関数のパラメータ
を設定する手段を備えることを特徴とする。

更に請求項（３）に係る発明は、タップ時のテンポずれ
量を求めるテンポずれ量検出手段を備え、前記楽譜時間
更新手段は、前記楽譜時間ずれ量と前記テンポずれ量を
所定の関数に基づいて減少させつつ現在の楽譜時間の更
新を行うことを特徴としている。

（ｅ）作用 請求項（１）に係る発明では、タッピング手段によって
タップが与えられた時物理時間と楽譜時間とのずれ量が
求められる。そして、この楽譜時間ずれ量は所定の関数
に基づいて減少するように現在の楽譜時間の更新を行っ
ていく。テンポクロック情報出力手段は、楽譜時間の更
新毎にテンポクロック情報を外部に出力する。シーケン
サ等のコンピュータはこのテンポクロックに基づいて演
奏データを出力していく。

請求項（２）に係る発明では、前記関数のパラメータが
任意に設定できる手段を備えている。このパラメータを
関数の返す値が急速に収束するように設定すれば追従性
が改善される。反対に関数の返す値の収束性を低くすれ
ば滑らかさが改善される。操作者はこの追従性と滑らか
さとのトレーＦ′オフを自由な状態に設定できるわけで
ある。

請求項（３）に係る発明では、更に、タップ時のテンポ
ずれ量が求められる。そして、楽譜時間更新手段は前記
楽譜時間ずれ量とともに、このテンポずれ■も所定の関
数に基づいて減少させつつ現在の楽譜時間の更新を行う
、この請求項（３）の発明ではテンポの変化に対しても
追従するようにしているため追従性が更に改善される。

（ｆ）実施例 第１図はこの発明の実施例のプロ、ツタ図を示している
。同図の１はテンポコントローラ、２はシーケンサ、３
は音源、４はサウンドシステムを示している。シーケン
サ２内の演奏データメモリには予め演奏データが記憶さ
れている。テンポコントローラ１はシーケンサ２に対し
てＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉケーブルを介してテンポクロック情報
を与える。実際には、ＭＩＤＩケーブル上はクロックで
はなく、Ｆ８データが流れる。また、Ｆ８データの他、
スタート時にはＦＡデータが出力され、ストップ時には
ＦＣデータが出力される。シーケンサ２はＦ８データを
受けると、演奏データメモリのポインタを一つ進める。

つまり、シーケンサ２は、このテンポクロックに基づい
て内部の演奏データメモリから演奏データを読み出し音
源３に送る。音源３はその演奏データに対応する波形デ
ータを音源メモリから読み出してサウンドシステム４に
出力する。

前記テンポコントローラ１はマイクロコンピュータ１０
．ｉ作パネル１１、タイマ１２、タップスイッチ１３お
よびＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉインタフェース１４を備えている。

操作パネル１１はスタート／ストップスイッチ、時間ず
れ初期解消率（ｂｙｐａｓｓＲａｔｉｏ）入カスインチ
、テンポずれ解消量（ｉ　ｎｃＴｅｍｐ　ｏ）入力スイ
ッチを含む。タイマ１２は外部割り込みタイマとして使
用される。

タップスイッチ１３は通常のオンオフスイッチである。

このスイッチは操作者がタンピングし易いように、例え
ば足の甲の上下動作でオンオフ動作するものや、手の上
下動作でオンオフ動作する構造のものが望ましい。Ｍ　
Ｉ　Ｄ　Ｉインタフェース１４はマイクロコンピュータ
１０から出力されるテンポクロック情報に基づいて演奏
データメモリカウントアツプ用のＦ８データをＭｒＤＩ
ケーブル１５に乗せる。なお、テンポクロック情報が０
０ときにはＦ８データは形成されない、ＭＩＤＩケーブ
ル１５はＭ　Ｉ　Ｄ　ｉインタフェース１ヰ０シーケン
サ２はシーケンサ本体２０とＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉインタフェ
ース２１とを含む。Ｍ　Ｉ　Ｄ　Ｉケーブル１５はＭ　
Ｉ　Ｄ　Ｉインク７エ＝ス２　１ノＭＩＤ　Ｉ　ＩＮ端
子に接続される。シーケンサ本体２０は内部に設けられ
ている演奏データメモリに図示のような演奏データを予
め記憶している。図のイベントデータ間のＦ８の数は楽
譜上のイヘント間隔に相当する数に等しい。イヘントデ
ータは、例えばに○Ｎ　（／−トｔ７）、ＫＣＤ　（音
高）、ｖＥＬ（キーベロシティニ音りから構成され、ポ
インタがＫＯＮを指したときこれらの演奏データを順に
音＃３に出力する。

以上の構成により、テンポコントローラ１から出力され
るＦ８データの周期が短くなればシーケンサ２からは楽
譜時間が短（なるように演奏データが出力される。また
、反対に上記周期が長くなれば楽譜時間が長くなるよう
に演奏データが出力される。

次に第２図（Ａ）〜（Ｆ）を参照して上記テンポコント
ローラ１の動作を説明する。

第２図（Ａ）はタップスイッチ１３が操作された時の動
作を示している。このフローでは、テンポずれおよび楽
譜時間ずれを求め、楽譜時間ずれの一部を解消する動作
を行う。

まず、ｎｌにおいてタップ時における操作者の意図する
強拍点の楽譜時間の推定を行う。この位置はＧｕｅｓｓ
Ｐｏｓて表される。第３図においてタップ時をｔ３とす
るとこのＧｕｅｓｓＰｏｓは楽譜時間で１１５２の位置
である。ＧｕｅｓｓＰｏｓは、 ＧｕｅｓｓＰｏｓ＝ （ＣｕｒＰｏ　ｓ／Ｂｅａ　ｔ）＊Ｂｅａ　ｔで求めら
れる．ここでＢｅａｔは１拍の楽譜時間、即ち３８４で
あり、ＣｕｒＰｏｓは現在の楽譜時間位置を表す０例え
ば第３図で現在の物理時間がＬ３とすると、ＣｕｒＰｏ
ｓは１０５６である．また、（ＣｕｒＰｏｓ／Ｂｅａｔ
）は四捨五入値を返す．したがって例えば、現在の物理
時間がｔ３とした場合、ＣｕｔＰｏｓが９６０〜１１５
２の間にある場合にはＧｕｅｓｓＰｏｓは１１５２とな
り、Ｃｕｒｉｏｓが７６８〜９５９の間にある場合には
ＣｒｕｅｓｓＰｏｓは７６８となる本実施例では楽譜時
間のずれの解消とともに、テンポずれの解消も行うよう
にしているため、次のｎ２ではテンポの計算を行う。

テンポの計算は、 ｎｅｗＴｅｍｐｏ＝ （ＧｕｅｓｓＰｏｓ−ＰｒｅｖＰｏｓ）／（ＣｕｒＴｉ
ｍｅ−Ｐｒ　ｅｖＴｉｍｅ）で求められる。ここで、ｎ
ｅｗＴｅｍｐｏは以後実行すべき演奏テンポであり、Ｐ
ｒｅｖＰｏｓは前回の楽譜時間位置を示し、ＣｕｒＴｉ
ｍｅは現在の物理時間を示し、ＰｒｅｖＴｉｍｅは前回
の物理時間を示している．つまり、ｎｅｗＴｅｍｐＯは
第３図から明らかなように直線の傾きを表していること
に他ならない。

続いてテンポずれの計算を行う（ｎ３）。テンポずれは
、 ｔｅｍｐｏＤｉｆ　ｆ＝ｎｅｗＴｅｍｐ。

−ＣｕｒＴｅｍｐ。

で表される。

また、続いてｎ４て楽譜時間のずれを求める。

楽譜時間のずれ１ＰｏｓＤｉｆｆは、 Ｐｏ５Ｄｉｆｆ ＝ＣｕｒＰｏｓ−ＧｕｅｓｓＰｏｓ て求められる。第３図に示す例ではＰｏ５Ｄｉｆｆは−
９６である。次に、データの更新を行う。

つまり、ＧｕｅｓｓＰｏｓをＰｒｅｖＰｏｓとして更新
し、ＣｕｒＴｉｍｅをＰｒｅｖＴｉｍｅとして更新する
。

以上の処理を行った後ｎ６で時間ずれの初期解消モジュ
ールを実行する。

第２図（Ｂ）は時間ずれ初期解消モジュールのフローチ
ャートを示している。ここてはタップ時に生じた時間ず
れのうち直ちに解消するずれ量を求める。この時に必要
な係数は時間ずれ解消率ｂｙｐａｓｓＲａｔｉｏである
。このｂｙｐａｓｓＲａｔｉｏは第２図（Ｃ）に示すよ
うに予め操作パネル１１から人力されている。ｂｙｐａ
ｓｓＲａｔｉｏの大きさは０〜１の範囲に設定される。

時間ずれ解消モジュールのｎｌ　Ｑでは、時間ずれを１
）ｙｐａ　ｓ　ｓＲａ　ｔ　ｉ　ｏの分だけ解消するこ
とによってＣｕｒＰｏｓを次のように変更する。

ＣｕｔＰｏｓ＋＝ ＰｏｓＤｉｆｆ＊ｂｙｐａｓｓＲａｔｉ。

なお、上記の式はＣ言語の記述手法によって示している
。数学的に表すと次のようになる。

ＣｕｒＰｏｓ＝ＣｕｒＰｏｓ −ｉ−ＰｏｓＤｉ　ｆ　ｆ＊ｂｙｐａｓｓＲａｔ　ｉ。

第４図（Ａ）では上記の式によってタップ時にＣｕｒＰ
ｏｓがｐｌからｐ２に移動していることが分かる。

次にｎｉｌにおいて時間ずれの更新を行う。即ち、 Ｐｏ５Ｄｉｆｆ＊＝ （１−ｂｙｐａｓｓＲａＬ　ｉｏ） で更新できる。

第２図（Ｄ）はＭｍｓｅｃ毎にタイマ割り込みで実行さ
れるフローチャートである。このフローではタフブスイ
ンチがオンしてから時間ずれとテンポずれを少しずつ解
消していく動作を行う。

ｎ３０でｔｅｍｐｏＤｉｆｆがＯかどうかの判定を行い
、ｕｅｍｐｏＤｉｆｆがＯであれば、つまりテンポずれ
かない場合にはｎ３２へ進みここで時間ずれの解消ステ
ップを実行する。また、ＬｅｍｐｏＤｉｆｆが０てなけ
ればｎ３ｉてテンポずれの解消ステップを実行し、続い
て時間ずれ解消のステップを実行する。ｎ３２の時間ず
れ解消ステップは次の式によって行われる。

ＣｕｒＰｏｓ工＝ Ｐｏ５Ｄｉｆｆ＊０．０６； Ｐｏ５Ｄｉｆｆ＊＝０．９４ ここで、０．０６はタンプ時以腎の時間ずれ解消率であ
り、予め定められている。この式によって、第４図に示
すように１回目の実行てはｐ２からｐ３にＣｕｒＰｏｓ
が移動する。そして、ＰＯｓＤｉｆｆも更新することに
より次回の割り込みに備える。

またｎ３１のテンポずれ解消ステップでは、次の式が実
行される。

ＣｕｒＴｅｍｐｏ＋＝ｉｎｃＴｅｍｐｏ　；ｔｅｍｐｏ
Ｄｉｆ　ｆ−＝ｉｎｃＴｅｍｐ。

ここでｉｎｃＴｅｍｐｏはテンポずれの１回当たりの解
消量を示すもので、第２図（Ｅ）に示すように予め操作
パネル１１によって入力されている。

第４図（Ｂ）は上記テンポずれ解消ステップ（ｎ３１）
によって推移してい＜　Ｃｕ　ｒＴｅｍｐ　。

を示している。

第４図（Ａ）、（Ｂ）に示すように、楽譜時間のずれ量
はタップ間で指数関数的に減少していき、テンポずれ量
は一次関数で減少していく。

第２図（Ｆ）はＮｍ５ｅｃ毎にタイマ割り込みによって
実行されるフローチャートである。このフローでは、Ｍ
　Ｉ　Ｄ　Ｉケーブルに対して演奏データメモリのカウ
ントアツプのためのＭ　Ｉ　Ｄ　ＩデータＦ８を出力す
る。

ｎ５１．ｎ５２ではそれぞれ物理時間の維持と楽譜時間
の維持を行う。続いてｎ５３で、現在までのＭＩＤＩＣ
１ｏｃｋ数を求める。ここで、ＭＩＤＩＣ１ｏｃｋ数と
はＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉ規格で定められる分解能（１拍当たり
のカウント数が２４）でのカウント数である。現在まで
のＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉ　Ｃｌ　ｏ　ｃｋｋ数ｕｒＦ８Ｃｏｕ
ｎｔ、は、次式で求められるＣｕｒＦ８Ｃｏｕｎｔ＝ Ｃｕ　ｒ　Ｐ　ｏ　ｓ　／　Ｆ　Ｆ３　Ｔ　ｉ　ｍ　ｅ
ここでＦ３ＴｉｍｅはＭＩＤＩＣ１ｏｃｋ１個当たりの
楽譜時間を表す。

続いてｎ５４でＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉケーブルに対して出力す
るｋｉ　Ｉ　Ｄ　Ｉ　Ｃ１ｏ　ｃ　ｋの数即ちＦ８デー
タの数を求める。これは、 （ＣｕｒＦ８Ｃｏｕｎｔ　− ＰｒｅｖＦ８Ｃｏｕｎｔ） で求められる。ここて、ＰｒｅｖＦ８Ｃｏｕｎｔは前回
まてのＭ　Ｉ　Ｄ　Ｉ　Ｃｌ　ｏ　ｃ　ｋ数を表す。な
お、この割り込みフローが例えば３ｍｓ　ｅ　ｃ毎に行
われるとした場合、ｎ５４で出力される〜１ｌＤＩＣ１
ｏｃｋ（Ｆ８データ）の数はＯまたは１であり、しかも
通常の楽譜の演奏では０がかなり多く、たまに１になる
ものと考えられる。

次にｎ５５において、 ＰｒｅｖＦ８Ｃｏｕｎｔ＝ ＣｕｒＦ８ＣｏｕｎＬ を実行して次回の処理のだめの準備を行ってリターンす
る。

以上の動作により、時間ずれ初期解消率（ｂｙｐａｓｓ
Ｒａｔｉｏ）の値を大きく設定すればタッピングに対す
る自動演奏出力の追従性が良くなり、また反対にその値
を低（設定すれば滑らかさが良くなる。操作者はこの滑
らかさと追従性のトレードオフを任意に選択することが
できる。また、上記実施例ではテンポずれの解消も行う
ようにしているために、上記の追従性がより改善される
ことになる。

なお、第４図（Ａ）に示すように楽譜時間のずれ量は指
数関数的に解消されるが、勿論−次関数で解消するよう
にすることも可能である。同様にテンポずれ量も任意の
関数で減少させてい（ことができる。また、第２図（Ｄ
）のｎ３２に示すように時間ずれ解消率を０．０６の一
定値としだが、この値も操作者が任意に設定可能にでき
る。

（ｇ）発明の効果 この発明によれば、タッピングを行っている時の自動演
奏の出力は操作者のタッピングに対して滑らかに追従す
るようになる。また、楽譜時間ずれ■の減少率を定める
関数のパラメータは操作者によって決めることができる
ために、操作者は上記の滑らかさを一層向上させたり、
または追従性を向上させたりする等、曲に合わせて追従
性と滑らかな時間変化の特性を任意に設定することがで
きる。例えば、曲の追従性が欲しい場合にはタップ時に
直ぐにずれ量を解消する初期解消率を大きくし、滑らか
さが欲しい時には反対に初期解消率を小さくする。これ
によって曲毎にタンプに追従する演奏出力の最適な時間
変化を実現することができる。

接続した時の構成図、第２図（Ａ）〜（Ｆ）はテンポコ
ントローラの動作を示すフローチャート、第３図は上記
テンポコントローラの動作を説明するための図、第４図
（Ａ）、（Ｂ）は楽譜時間ずれ量とテンポずれｌの変化
を説明するための図、第５図〜第８図は従来考えること
のできたテンポコントローラの原理を説明するため図で
ある。

１−テンポコントローラ、２−シーケンサ、３−音源、
４−サウンドシステム。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）タップデータを形成するタッピング手段とタップ
   時の楽譜時間ずれ量を求める楽譜時間ずれ量検出手段と
   、 前記楽譜時間ずれ量を所定の関数に基づいて減少させつ
   つ現在の楽譜時間の更新を行う楽譜時間更新手段と、 楽譜時間の更新に応じてテンポクロック情報を出力する
   テンポクロック情報出力手段と、を備えてなるテンポコ
   ントローラ。
2. （２）請求項（１）において、前記関数のパラメータを
   設定する手段を備えることを特徴とするテンポコントロ
   ーラ。
3. （３）請求項（１）において、 タップ時のテンポずれ量を求めるテンポずれ量検出手段
   を備え、 前記楽譜時間更新手段は、前記楽譜時間ずれ量と前記テ
   ンポずれ量を所定の関数に基づいて減少させつつ現在の
   楽譜時間の更新を行うものであることを特徴とするテン
   ポコントローラ。