一体型の半音階調律器を備える時計
分を表示するための針２および時を表示するための針３を少なくとも１つ備え、楽器の半音階調律のための電子ユニット１００を含む、持ち運び可能な計時器１。電子ユニット１００は、音響信号センサ１０１と、受信された電気音響信号１０を処理する手段１０２とを含み、計時器１は、針２、３の少なくとも１つが、前記受信された信号１０に関するデータを表示することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調律すべき楽器によって発せられた音響周波数を測定して、調律の正確さを特徴付ける量を時計（例えば腕時計）に表示する、楽器用の半音階調律器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、楽器は、音程の合った音を確実に生み出すことができるように定期的に調律する必要がある。これは一般に、第４オクターブの基準音として４４０ヘルツのＡ音を発する音叉を使用する技法によって実現される。
【０００３】
音叉の特性を歪めることがある湿度や温度などのパラメータの影響を受けずに音高が厳密に正確であることを保証するために、今日、音高に対応する周波数をより高精度で求めることができる電子調律器が存在する。これらの調律器は、音響信号を電気信号に変換するマイクロフォンと、検出された音響信号および得られた電気信号に従って、最も近い音高と、前記音高の正確さも示す、デジタル表示デバイスとを含む。
【０００４】
いくつかの調律器は、典型的には４４０Ｈｚの固定基準周波数で較正される。しかし、調律器の中には、例えば建物やコンサートホールの共鳴特性など特定の音響条件に楽器の音を適合させるために、４４０Ｈｚ前後の周波数で調節されるものもある。
【０００５】
持ち運び可能な電子半音階調律器の１つの欠点は、比較的大型であることが多く、また、音楽家が忘れたり紛失したりしやすいことである。さらに、デジタル表示で提供される情報は、較正操作中にも実際の調律中にも、特に音高および調節の正確さに関して直観的に読み取ることはできない。したがって、従来技術の限界を克服する半音階調律器が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、音楽家が通常利用できる持ち運び可能な機器に一体化された半音階調律器を提案することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、調律中に受け取る周波数の読取り、および較正周波数の調節をより簡単に行えるようにする半音階調律器を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、本発明によれば、以下に記載するデバイスに関する独立請求項の特徴を備える持ち運び可能な計時器によって達成される。
【０００９】
また、これらの目的は、本発明によれば、本発明による持ち運び可能な計時器を使用した半音階調律器表示方法によって達成される。
【００１０】
提案される解決策の１つの利点は、それにより半音階調律器を時計に一体化することができるようになることであり、これは、調律器を必要とする音楽家が機器を別途必要としないことを意味し、この調律ツールを含む時計を着用していれば調律ツールをほぼいつでも使うことができる。
【００１１】
提案される解決策の別の利点は、調律器が一体化されている時計の針によって調律結果をより簡単に読み取ることができることである。
【００１２】
本発明の例示的実装形態を以下の説明で提示し、添付図面に図示する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による半音階調律器の電子モジュールのブロック図である。
【図２】本発明の半音階調律器による音高の検出およびそれらの正確さを示すブロック図である。
【図３】本発明の１つの好ましい変形形態による一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施形態による一体型の半音階調律器を備える時計の文字盤を示す図である。
【図５】本発明の別の変形形態による表示デバイスを備える一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図６】基準周波数を較正することができる、本発明の別の変形形態による一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図７ａ−７ｄ】平均律音階の音高を表示するための様々な変形形態を示す図である。
【図８】検出された音高の正確さを表示するための変形形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、通常は現在の時間を指し示すために専ら用いられる時計の１つまたは複数の針を使用する一体型の半音階調律器を備える持ち運び可能な計時器、典型的には腕時計（しかし例えばペンダント、懐中時計、または任意の他の持ち運び可能な時間表示デバイスでもよい）に関する。したがって、この計時器は、通常の時間表示モードとは異なる調律モードを必然的に含み、調律モードにおいて、針の少なくとも１つは、時間表示の目的では使用されなくなる。
【００１５】
この調律器は、調律すべき楽器から発せられた音響周波数の値を計算するための電子モジュールを含み、この周波数値と、音階、例えば平均律音階の音高（ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シ（基準周波数はラ音での４４０Ｈｚである））に対するその周波数の正確さとが計時器に表示される。本発明の好ましい実施形態による表示デバイスについて本明細書で以下に見るように、平均律音階に関する英語での表記体系では、「ラ」が「Ａ」、「シ」が「Ｂ」、「ド」が「Ｃ」、「レ」が「Ｄ」、「ミ」が「Ｅ」、「ファ」が「Ｆ」、「ソ」が「Ｇ」である。本発明による一体型調律器を任意の種類の音階（自然音階、ピタゴラス音階）および任意のトニックシステムに適合させることも考えられることが、当業者には理解されよう。
【００１６】
図１に、本発明の好ましい一変形形態で使用される電子デバイス１００の論理演算素子を示す。この変形形態によれば、電子デバイス１００は、まず音響信号センサ１０１、すなわちマイクロフォンを含み、したがってこの音響信号センサ１０１が外部環境からの音響波を拾う。次いで、受信された電気音響信号１０が信号処理手段１０２に伝送され、信号処理手段１０２が、マイクロフォンからの電気音響信号１０をパルス列１０８に変換する。パルス列１０８の状態変化は、マイクロフォンからの電気音響信号１０の符号の変化によって引き起こされる。したがって、アナログ信号である電気音響信号１０とは異なり、パルス列１０８は２値信号である。
【００１７】
信号処理手段１０２はフィルタ１０２１を含み、フィルタ１０２１は、規定の信号帯域幅外の周波数成分をカットする。次いで、信号１０は、増幅器１０２２および比較器１０２３（例えばシュミット（Ｓｃｈｍｉｔｔ）トリガヒステリシス比較器）に伝送される。
【００１８】
パルス列１０８は、マイクロコントローラ１０３の入出力インターフェースの１つに伝送される。便宜上、入出力インターフェースをまとめて参照番号１１５で表す。マイクロコントローラ１０３は、信号処理手段１０２に供給電流１０６を送るための少なくとも１つの出力と、電池１０７と、水晶振動子１０４、典型的には定期的な抑制補正によって振動数が温度補償された３２ＫＨｚ振動子とを有する。また、マイクロコントローラ１０３は、ＲＣ振動子１０５、好ましくは４ＭＨｚ振動子を組み込み、これは、主に調律機能の作動中、大量の計算または迅速な測定を行わなければならないときに、マイクロコントローラ１０３の処理装置１１３のクロックをより速い周波数に切り替えることができるようにする。
【００１９】
図１に示されるように、電子デバイス１００はユーザインターフェース手段１１２も含み、ユーザインターフェース手段１１２は、特に図３および図４に示される本発明の好ましい代替形態によれば例えば押しボタン（これらの図に参照番号１６、１７、１８で表される）からなる。しかし、このユーザインターフェース手段１１２は、竜頭（例えば図５〜図７に参照番号９で表される）、または触知性クリスタル（ｔａｃｔｉｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）からなっていてもよい。ただし、触知性クリスタルを用いる変形形態は図示しない。本明細書で以下に見るように、このユーザインターフェース手段１１２は、特に、モードの変更を要求する、調節を行う、および調節を有効にするためにユーザとの対話を可能にする。インターフェース手段は、マイクロコントローラ１０３の入出力インターフェース１１５で対話を行う。
【００２０】
図１に示される好ましい実施形態によれば、電子デバイス１００は、アナログ表示手段１１１に関連付けられた少なくとも１つの双方向モータから形成されたモータモジュール１１４をさらに含む。本発明の様々な実施形態による様々な表示デバイスを例示する図３〜図７において本明細書で以下に見るように、アナログ表示手段１１１は、受信された信号に関する情報を指し示すための少なくとも１つの独立した針を含み、この針は時針３または分針２である。
【００２１】
本発明による一体型の半音階調律器を備える計時器１は、完全にアナログの表示システム、または一部デジタルの表示を備えるハイブリッドシステムを含む。これらの実施形態は、本明細書で以下に説明する図３および図４にそれぞれ例示されている。第１の表示システムによれば、電子デバイス１００のモータモジュール１１４は、計時器１の時針３と分針２に個別に作用し、それぞれ、電気音響信号１０に関して識別された音高に関する情報と、前記音高の正確さに関する情報とを提供する。一部デジタルの表示システムでは、針を使用せずに、例えば好ましいデジタル表示手段を成す液晶画面（ＬＣＤ）上に音高自体がデジタル表示される。このハイブリッド表示を使用する本発明の好ましい実施形態を例示する図４において、デジタル表示手段は参照番号１１６で示されている。しかし、このデジタル表示手段１１６は、識別された音高に対する正確さなど他の情報を提供することもでき、この情報は、より直観的に読み取れるように、時計文字盤４上にある１つまたは複数の針によって裏付けることもできる。
【００２２】
図２に、本発明の半音階調律器の好ましい変形形態による、音高およびその正確さを識別するプロセス２０を例示する。
【００２３】
この好ましい実施形態によれば、最初にステップ２０１でＲＣ振動子１０５を較正する。なぜなら、ＲＣ振動子１０５の周波数は、供給電圧および温度に応じて経時変化するからである。較正は、温度補償されたベースクロック１０４から導出される信号の周期によって設定される時間窓内でＲＣ振動子１０５のクロックパルスの数を数えるプロセスである。音響信号測定周波数の安定性を保証するために、例えば３秒および３３秒で較正を定期的に行う。振動子の較正により、音高識別プロセス中の設定周波数のずれを補償するための補正係数２５が得られる。
【００２４】
ステップ２０２は、マイクロコントローラ１０３（図２には図示せず）が、電気音響信号処理手段１０２の出力で得られた２値信号１０８を測定するプロセスを行うステップであり、これは、前記信号１０２の各立ち上がりエッジ間の時間を計測し、信号の各周期２２をデータメモリ１０９に連続的に記憶することによって行われる。マイクロコントローラによって取得された周期が列２３１を成し、次いでステップ２０３１で、この列２３１を、例えば列２３１の最大値によって始めに定義されたしきい値と比較する。しきい値よりも高い値を有するサンプルのインデックスが、縮減された列２３２を成し、その間で、ステップ２０３２で各要素間の時間間隔を計算する。これらの時間間隔が列２３３を成し、ステップ２０３３で、この列２３３を昇順に並べ替えて列２３４を形成する。
【００２５】
次いで、列２３４の要素間の周期関係を見つけ出すことによって、電気音響信号１０の基本周期を識別するステップ２０４を行う。このプロセスは、列の最小要素から始め、次いで列を昇順に進んで、この要素の倍数を見つけ出す。列の各要素を、最小要素の値に達するまで、小さい整数から順に整数で除算する。列の１要素がこの最小要素の倍数に近くなるとすぐに、この要素を基本信号周期とみなす。しかし、倍数が見つからない場合には、列内で周期関係が見つかるまで列の次の要素に対してプロセスを繰り返す。ステップ２０４１は、基本周期が実際に見つかったかどうかチェックするステップである。見つかっている場合、結果２４に補正係数２５を乗算し、測定周期２６を得る。見つかっていない場合、ステップ２０３４で、ステップ２０３１で使用されたしきい値を最初のしきい値の半値と比較し、次いでステップ２０３５で、所定の値、例えば１０だけ減分し、基本周波数を抽出するプロセス２０３を再度繰り返す際に使用すべき新たなしきい値を決定する。したがって、新たなしきい値を用いて、前述のステップを２０３１からすべて繰り返す。ステップ２０３４後に、しきい値が最初のしきい値の半値未満である場合、ステップ２０６で基本周波数識別プロセス２０３は終了し、ここで周波数は識別されていない。したがって、ステップ２０６では、基本周波数抽出プロセス２０３は不成功である。
【００２６】
プロセス２０３によって、識別された信号周期２４を出力し、補正係数２５を乗算すること（図２には、丸で囲んだ乗算記号によってこの乗算ステップを表す）によって補正を行った後、ステップ２０７で、測定周期２６を、メモリ１０９に保存されている音高に対応する周期値と比較する。この音高の値のテーブル２１から、比較によって、最も近い音高１１を離散的に求めることができる。好ましい一変形形態によれば、表示される結果は、音高に対応する周期のテーブル２１に保存されている周期の１つに対応しなければならないので、音響信号周波数分析の結果の少なくとも一部は離散的に表示される。しかし、本発明によれば、図５に示される実施形態を基にして分かるように、例えば音階６に対する分針２によって、前記受信された電気音響信号１０の本来の周波数１９を連続的に指し示すこともできる。
【００２７】
最も近い音高１１が識別された後、前記音高に対する識別された周期の正確さをさらに求めなければならない。このステップ２０５は、音高１１と受信された信号１０との相対周波数差１２を求めるステップであり、この相対周波数差１２は、好ましくは以下のようにして計算することができる。
【００２８】
・音響信号周波数が最も近い音高１１の周波数よりも低い場合、周波数差１２は、音高１１の周波数から、測定周期２６に対応する周波数、すなわち測定周期２６の逆数（定義により周波数は周期の逆数である）を引いた値であり、その値全体を、音高１１とそのすぐ下の音高、すなわち平均律音階で半音低い音高との周波数差で除算する。次いで、その値全体に１００を乗算してパーセンテージを得る。図２の図を単純にかつ見やすくするために、信号１９の本来の周波数、したがって測定周期２６の逆数は示していない。
【００２９】
・同じことが、音響信号周波数が最も近い音高１１の周波数よりも高いときにも当てはまる。この場合には、周波数差１２を、音響信号周波数と最も近い音高との差として測定し、その値全体を、すぐ上の音高、すなわち平均律音階で半音上の音高と、最も近い音高１１との周波数差で除算する。
【００３０】
平均律音階に関して、区別できる異なる音高の差は常に半音であるので、音高の正確さのこの計算により、半音１つ分の周波数差に対する精度が示されることを当業者は理解されよう。したがって、これは１／４音下から１／４音上までの範囲である。この精度は、好ましくは−５０〜＋５０％の間のパーセンテージによって示される。
【００３１】
図３は、一体型の半音階調律器のマイクロフォンによって受信された電気音響信号１０のデータを表示するための純粋にアナログの手段を設けられた、本発明による計時器１の好ましい一実施形態を示す。ここでは、計時器は、分針２と時針３を設けられた腕時計であり、これらの針が、上述して図１に示したアナログ表示手段１１１を成す。また、この時計は、ベゼル５と文字盤４を設けられ、文字盤４の縁部に、平均律音階の１２音を成す半音Ａ♭、Ａ、Ｂ♭、Ｂ、Ｃ、Ｄ♭、Ｄ、Ｅ♭、Ｅ、Ｆ、Ｇ♭、およびＧからなる音階６が表記されている。この変形形態で選択される表示方式はフラット方式であるが、すべての音高をシャープ方式（♯）で表示することも考えられ、その場合には、音階６は、Ｇ♯、Ａ、Ａ♯、Ｂ、Ｃ、Ｃ♯、Ｄ、Ｄ♯、Ｅ、Ｆ、Ｆ♯、Ｇとなる。音階６がブランクインジケータ６１を含むことが見られ、このインジケータ６１は、音高を識別することができなかったことを示す。すなわち、このインジケータ６１は、図２に示されるステップ２０６が行われたときに使用される。また、インジケータ６１は、文字盤４またはベゼル５上で、音階６が表記されている場所とは別個の場所に配置してもよい。
【００３２】
図３に示される実施形態によれば、音階６は、分針２に対して、文字盤４の周縁部で文字盤の下半分（３時の位置から９時の位置）に表記されていることに留意されたい。最も近い音高１１を決定するためにより大きな針２を使用することにより、結果を迅速にかつ直観的に読み取ることができるようになり、一方、ここで時針３は、音高と受信された電気音響信号１０との周波数差１２を示すために使用される。表示デバイスは、音高の正確さのインジケータ７を含み、このインジケータ７はここでは目盛りによって成され、時計が調律モードのとき、この目盛りに対して時針３が配置される。インジケータは、最も近い音高１１よりも１／４音下から１／４音上の範囲内の音を表示し、目盛りに対して移動する時針３とサイズが適合されていることにより、正確さを直観的に読み取ることができるようにする。目盛りは、好ましくは時計文字盤の上半分、すなわち９時の位置から３時の位置まで広がり、この情報が音高のピッチに関する情報に重ならないようにする。したがって、最も近い音高１１のピッチに関する情報と音高の正確さに関する情報とは完全に別々になっている。
【００３３】
時針を用いた正確さの表示は、好ましくは円弧状に構成され、その角度値は好ましくは１８０度よりもわずかに小さく、好ましくは図３に示されるように約１２０度であることに留意されたい。さらに、約５０％の最大偏差パーセンテージ値が、インジケータ７を構成する目盛りによって成される円弧に示される。また、正しい音高を表す緑色から変化していくカラースケールの形態でインジケータ７を形成することもできる。このスケールの縁部は赤色であり、音が正しくないことを示す。また、このグラデーションカラーインジケータを、眉毛のように一端が細く他端が太い円弧の形状にすることもできる。この場合、好ましくは、尖った端部が低すぎた音を示し、眉毛の太い端部が高すぎた音を示す。
【００３４】
音高の正確さを容易に読み取れるようにするために、図３の実施形態は、最も近い音高１１の周波数に対する目標区域８も示す。例えば、正確さを直観的に示すために異なる色（例えば緑色）の非常に太いスケールによって示されるこの目標区域８は、好ましくは文字盤４に対して中央にあり、所望の音高に十分に近い値、例えば３％未満の範囲内に音響信号周波数があり、追加の調律が必要ないことを示す。この目標区域は、音高正確さインジケータ７の目盛りの中央にあることが好ましいが、目盛りによって形成される円弧の外にあってもよい。
【００３５】
また、図３の実施形態は３つの押しボタンも示す。図６を参照して詳細に見られるように、第１の押しボタン１６は、例えば較正値１４などの値を増分するために使用され、第２の押しボタンは、値を減分するために使用される。図３に示される最後の押しボタン１８は、好ましくはモードを変更するため、特に調律モードに移行するために使用され、誤って較正モードが開始されるのを防止するために、例えば２秒以上押し続けると調律モードがアクティブになるようにすることができる。これは、一方では、調律モードが針を使用し、したがって同時に時間を指し示すことができなくなるからである。他方では、調律モードは、マイクロフォンに通電しなければならず、またマイクロコントローラ１０３が多数の計算を実施しなければならず、ベースクロックまたは中央処理装置（ＣＰＵ）１０４を酷使するので、大きなエネルギーを使用するからである。また、好ましくは、このボタンは、例えば較正の際に維持される値などの調節を有効にするために使用することもできる。時計文字盤４の１２時の位置で分針と時針を互いに重ねて位置させることによって、調律モードへの移行を有効にすることが考えられる。
【００３６】
図４は、本発明による計時器１の文字盤を示し、この計時器１は、例えばハイブリッド表示手段、すなわちデジタル表示とアナログ表示の両方を備えた腕時計である。この実施形態によれば、アナログ表示手段１１１はやはり時針３と分針２によって形成されるが、このとき、アナログ手段１１１は、音高の正確さ、すなわち最も近い音高に対する周波数差１２を単純に示すためには使用されず、最も近い音高１１のピッチは、デジタル表示手段１１６を成すＬＣＤ画面上にデジタル表示される。図４では、このデジタル表示手段１１６は、音高Ｅ♭が識別されたことを示す。針２と３は重なり合って、文字盤４の上半分に設けられたインジケータ７の目盛り上で値−４４％を指す。図３のアナログ実施形態と同様に、目標区域８がインジケータの目盛りの中央に位置される。デジタル表示手段１１６は、ここでは、示されている音高１１の左に、正確さのデータを冗長的に表示する。したがって、ＬＣＤ画面は、前述した完全にアナログの変形形態の音階６の代わりとなるだけでなく、それと同時に、信号センサ１０１によって受信された電気音響信号１０に関する追加または冗長データも示す。
【００３７】
図示しない一変形形態によれば、通常のＡ音の周波数である４４０Ｈｚ以外の周波数に基準周波数を調節することができるときには、デジタル表示手段１１６によって示される追加のデータはピッチ、すなわち音高の周波数測定に際して使用される基準周波数でよい。好ましくは、この手段は、調律モードにおいて最も近い音高１１の正確さを示すために針２と３が使用されるときには、前記針よりも下方で文字盤４の下側部分に配置される。
【００３８】
図５は、図３と同様の実施形態を示し、すなわち表示は完全にアナログであり、分針２と時針３からなる手段１１１によって行われる。しかし、この実施形態によれば、本来の音響信号周波数１９が、分針２によって音階に対して連続的に指し示され、音高識別プロセス２０中に最も近い音高１１を求めるために比較は行われない。したがって、この針２は、文字盤の縁部の音階６で示される離散的な音高の値だけでなく、任意の値を指すことができる。この変形形態によれば、時針３は、分針２のある種の「拡大」であり、これについて離散的な値は特定されない。したがって、一方では、分針が、最も近い音高１１に関するデータに加えて正確さのデータを既に本来的に含むので、読取りがより直観的なものとなる。他方では、値を離散的なものにする必要がなくなるので、音高識別プロセスにおいて処理ステップが省かれる。インジケータ７、目標区域８、および音階は、図３の変形形態と同一の形態で文字盤上に配置される。しかし、目盛り７と音階の位置を逆にすることもでき、あるいは、文字盤のより大きな角度部分、例えば２７０度以上、またはさらには文字盤全体に音階６を広げることもできる。それにより、より大きな角度部分が各半音の表示に利用可能になるため、信号１０の周波数値に関する最初の本来のデータをより明瞭にすぐに読み取ることができるようになる。様々なボタン１６、１７、および１８、ならびにそれらの機能は、図３に示されるものとあらゆる点で同一であるので、この図に関しては説明しない。
【００３９】
信号１０の本来の周波数１９を表示するためのより基本的な変形形態では、検出された周波数の表示中に時針３と分針２を重ねることができ、両方の針が、音階６上で読み取られる値を指す。しかし、この変形形態では、使用者が、それ以外のいかなるインジケータ７も使用せずに正確さを把握することが必要となる。
【００４０】
図６は、本発明の別の実施形態を示し、この実施形態では、文字盤上ではなくベゼル５上に表記された音階６での各音高１１の角度位置が、時間の角度位置に一致する。１オクターブの角度分布は３６０度であり、すなわち半音当たり３０度である。したがって、この変形形態は、図１〜図４に示される実施形態による最も近い音高１１の表示に使用することができるだけでなく、各半音に関する角度空間が大きければ、有利には図５の連続表示方法にも使用することができる。さらに、音階の各音高と時間との表示が一致しているので、時間に関する情報を音高に置き換えることができるようになり、したがって通常モードでの読取りの直観的な性質が失われず、しかも調律モードのために文字盤上に追加のデータを何も示す必要がない。この変形形態によれば、ボタンの代わりに、調節およびモード変更を行うための竜頭９が使用されていることに留意されたい。
【００４１】
図６の変形形態と他の例示的実施形態との重要な相違点は、分針２（これはさらに時針３に重ね合わされることもある）が較正値１４を指し示すことができることである。この較正値１４は、例えば音響的文脈（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｏｎｔｅｘｔ）に従った使用者の嗜好および所望の音響効果に応じて、好ましくは４３５〜４４５Ｈｚの範囲を取ることがある。基準周波数１３は、公称値である４４０Ｈｚのデフォルト設定で較正され、好ましくは１Ｈｚ刻みで上下に調節することができる。しかし、竜頭９は、較正値１４の連続的な調節を可能にすることもできる。較正値１４に対するこれらの操作は、電気音響信号１０の本来の周波数１９の計算に影響を及ぼす。
【００４２】
較正値は、針２または３の一方、好ましくは分針２に対して、好ましくは文字盤の下半分に配置された較正値スケール１５上で指し示され、前述した変形形態と同様に、音高正確さインジケータ７に利用できるスペースを残しておく。
【００４３】
図６の変形形態では、較正値４を調節するために竜頭９を使用するが、図３と同様に押しボタン１６および１７を使用して較正値１４を増分または減分させることも考えられる。
【００４４】
図７ａ〜図７ｄに示される変形形態は、本発明による他の可能な変形形態であり、これらはすべて共通して、時計ベゼル５上に音階が表記され、竜頭９が使用される。さらに、これらの変形形態はすべて、前述した変形形態とは異なり、音高の正確さを指し示すために分針２を使用し、時針は使用しない。分針２は、文字盤の上半分にある円弧の目盛りによって成されるインジケータ７に対して周波数差１２を示し、この目盛りは、好ましくは１２時の位置にその中心を取り、好ましくは１２０〜１８０度の間の角度にわたって広がる。
【００４５】
変形形態７ａは、図６に示されるものと同じ音階６を採用し、この音階６は、ベゼル５の全周にわたってフラット方式とシャープ方式を混在させて音高を表す。これは、図３の実施形態と同様に完全にアナログの表示モードである。同様に、図７ｂも、表示が完全にアナログである実施形態に関するものであり、分針２と時針３はどちらも図７ａと同じ機能を有するが、音階６での音高表示方式は、フラット方式とシャープ方式の両方を単純に合わせており、すなわち、すべての音高について、選択が可能であるときには下の音高のシャープとしての表記と上の音高のフラットとしての表記がどちらも記してある。
【００４６】
図７ｃは、ハイブリッド表示モードに関し、このモードは、音響信号に最も近い音高１１のためにデジタル表示を使用する。したがって、ここでは再び、ベゼル５は、図７ａおよび図７ｂの変形形態における音高の位置に、代わりに時間の数値を表記することができる。デジタル表示手段１１６は、好ましくは文字盤の下側部分に配置されたＬＣＤ画面である。
【００４７】
図７ｄは、やはりアナログ表示実施形態に関し、この実施形態は、ベゼル上での音高の配置に関して図７ａおよび図７ｂの実施形態とは異なり、音階６が、Ａ♭音（Ａフラット）に関する３時と、Ｇ音に関する８時半との間でベゼル５の下側部分に配置される。したがって、音高に関連付けられる１２の半音が互いに続いてはいるものの、音階６は中央に位置してはおらず、音高識別プロセス２０中に周波数を識別することができなかった場合には何も表示しない。
【００４８】
図８は、分針２に対する時針３の位置の読取りを使用して音高の正確さを表示し、したがって専用の正確さインジケータ７は必要ない一実施形態を示す。この実施形態によれば、最も近い音高１１が分針２によって指し示され、分針２は、ここではベゼル５の全周にわたって分布された音階６での音高を指す。このとき、音高の正確さは時針３によって指し示され、時針３は、分針２の周りで３０度の振れ幅を有する角度域内に位置される。時針３の最大振れは、分針２の両側で１５度である。この変形形態によれば、各半音が３０度の角度空間を占めるので、この振れは実際には１／４音に対応する。したがって、音高の正確さは、音階６の音高の１つ、ここでは文字盤４上で１時の位置に当たるＡ音での２つの針２、３の重なりによって確認される。
【００４９】
本発明の他の実施形態と比較して、音高の正確さを示すための角度空間が小さいことに鑑みて、特定の形状または特定の色を使用することもできる。例えば、時針３であるか分針２であるかにかかわらず（それぞれの機能を逆にすることができる）、音高を指し示す針と正確さを指し示す針を緑色にすることができ、周波数が合致するときに針が重なり合うと、正確さを示す色（例えば赤色）が、音高を示す色（例えば緑色）によって隠される。形状に関しては、例えば中抜きの針が好ましいことがあり、時針３よりも大きい分針２を中抜きの針にすることが好ましい。このとき、周波数が合致すると、時針３が分針２の中抜き領域７１に入る。この変形形態には、正確さのデータの表示が文字盤４を過剰に占有せず、したがって他のタイプのデータのためにスペースを空けておけるという利点がある。しかし、中抜き針は標準の針よりも作製が難しく、機械加工コストがより高いという欠点がある。
【００５０】
図８の変形形態は、モードを変更するために竜頭９を備えるものとして示されている。しかし、この変形形態が図３および図５の実施形態による押しボタンを備えることも問題なく考えられることは明らかであろう。
【００５１】
より一般には、説明する様々な実施形態は例示として提示したものであり、限定的なものと解釈すべきでは決してない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、説明した様々な実施形態の特徴を組み合わせる、または当業者に知られている他の特徴を追加することも考えられる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 持ち運び可能な計時器
２ 分針
３ 時針
４ 文字盤
５ ベゼル
６ 音階
６１ 音高が識別されなかったことを示すマーク
７ 音高正確さインジケータ
７１ 中抜き領域
８ 目標区域
９ 竜頭（図６）
１０ 受信された電気音響信号
１１ 受信された音高に最も近い音高
１２ 周波数差
１３ 調律器の基準周波数
１４ 基準周波数較正値
１５ 較正値のスケール
１６ 第１の押しボタン
１７ 第２の押しボタン
１８ 第３の押しボタン
１９ 本来の音響信号周波数
１００ 電子デバイス
１０１ 音響信号センサ
１０２ 電気音響信号処理手段
１０２１ フィルタ
１０２２ 増幅器
１０２３ 比較器
１０３ マイクロコントローラ
１０４ ベースクロック
１０５ ＲＣ振動子
１０６ 供給電流
１０７ 電池
１０８ ２値信号（パルス列）
１０９ データメモリ
１１０ プログラムメモリ
１１１ アナログ表示手段
１１２ ユーザインターフェース手段
１１３ 処理装置（ＣＰＵ）
１１４ モータモジュール
１１５ マイクロコントローラの入出力インターフェース
１１６ デジタル表示手段
２０ 音高識別プロセス
２１ 音高周期テーブル
２２ ２値信号周期
２３１ マイクロコントローラによって取得される周期の第１の列
２３２ しきい値よりも大きいサンプルの第２の縮減された列
２３３ 最初の２つの列から求められる第３の列
２３４ 第３の列を並べ替えた第４の列
２４ 識別された周期
２５ 補正係数
２６ 測定周期
２０１ ＲＣ振動子（１０５）の周波数較正
２０２ ２値信号周期１０８の測定
２０３ 基本周期抽出プロセス
２０３１ 決定されたしきい値との比較
２０３２ しきい値よりも高いピーク間の時間間隔の計算
２０３３ 列２３３の要素の並べ替え
２０３４ しきい値の比較
２０３５ しきい値の減分
２０４ 基本周期の識別
２０４１ 周期が求められたことの検証
２０５ 音高正確さ計算
２０６ 基本周波数抽出プロセスの不成功
２０７ 測定周期と音高を比較するステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調律すべき楽器によって発せられた音響周波数を測定して、調律の正確さを特徴付ける量を時計（例えば腕時計）に表示する、楽器用の半音階調律器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、楽器は、音程の合った音を確実に生み出すことができるように定期的に調律する必要がある。これは一般に、第４オクターブの基準音として４４０ヘルツのＡ音を発する音叉を使用する技法によって実現される。
【０００３】
音叉の特性を歪めることがある湿度や温度などのパラメータの影響を受けずに音高が厳密に正確であることを保証するために、今日、音高に対応する周波数をより高精度で求めることができる電子調律器が存在する。これらの調律器は、音響信号を電気信号に変換するマイクロフォンと、検出された音響信号および得られた電気信号に従って、最も近い音高と、前記音高の正確さも示す、デジタル表示デバイスとを含む。
【０００４】
いくつかの調律器は、典型的には４４０Ｈｚの固定基準周波数で較正される。しかし、調律器の中には、例えば建物やコンサートホールの共鳴特性など特定の音響条件に楽器の音を適合させるために、４４０Ｈｚ前後の周波数で調節されるものもある。
【０００５】
持ち運び可能な電子半音階調律器の１つの欠点は、比較的大型であることが多く、また、音楽家が忘れたり紛失したりしやすいことである。さらに、デジタル表示で提供される情報は、較正操作中にも実際の調律中にも、特に音高および調節の正確さに関して直観的に読み取ることはできない。したがって、従来技術の限界を克服する半音階調律器が必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、音楽家が通常利用できる持ち運び可能な機器に一体化された半音階調律器を提案することである。
【０００７】
本発明の別の目的は、調律中に受け取る周波数の読取り、および較正周波数の調節をより簡単に行えるようにする半音階調律器を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的は、本発明によれば、以下に記載するデバイスに関する独立請求項の特徴を備える持ち運び可能な計時器によって達成される。
【０００９】
また、これらの目的は、本発明によれば、本発明による持ち運び可能な計時器を使用した半音階調律器表示方法によって達成される。
【００１０】
提案される解決策の１つの利点は、それにより半音階調律器を時計に一体化することができるようになることであり、これは、調律器を必要とする音楽家が機器を別途必要としないことを意味し、この調律ツールを含む時計を着用していれば調律ツールをほぼいつでも使うことができる。
【００１１】
提案される解決策の別の利点は、調律器が一体化されている時計の針によって調律結果をより簡単に読み取ることができることである。
【００１２】
本発明の例示的実装形態を以下の説明で提示し、添付図面に図示する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による半音階調律器の電子モジュールのブロック図である。
【図２】本発明の半音階調律器による音高の検出およびそれらの正確さを示すブロック図である。
【図３】本発明の１つの好ましい変形形態による一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図４】本発明の別の好ましい実施形態による一体型の半音階調律器を備える時計の文字盤を示す図である。
【図５】本発明の別の変形形態による表示デバイスを備える一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図６】基準周波数を較正することができる、本発明の別の変形形態による一体型の半音階調律器を備える時計を示す図である。
【図７ａ−７ｄ】平均律音階の音高を表示するための様々な変形形態を示す図である。
【図８】検出された音高の正確さを表示するための変形形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、通常は現在の時間を指し示すために専ら用いられる時計の１つまたは複数の針を使用する一体型の半音階調律器を備える持ち運び可能な計時器、典型的には腕時計（しかし例えばペンダント、懐中時計、または任意の他の持ち運び可能な時間表示デバイスでもよい）に関する。したがって、この計時器は、通常の時間表示モードとは異なる調律モードを必然的に含み、調律モードにおいて、針の少なくとも１つは、時間表示の目的では使用されなくなる。
【００１５】
この調律器は、調律すべき楽器から発せられた音響周波数の値を計算するための電子モジュールを含み、この周波数値と、音階、例えば平均律音階の音高（ド、ド♯、レ、レ♯、ミ、ファ、ファ♯、ソ、ソ♯、ラ、ラ♯、シ（基準周波数はラ音での４４０Ｈｚである））に対するその周波数の正確さとが計時器に表示される。本発明の好ましい実施形態による表示デバイスについて本明細書で以下に見るように、平均律音階に関する英語での表記体系では、「ラ」が「Ａ」、「シ」が「Ｂ」、「ド」が「Ｃ」、「レ」が「Ｄ」、「ミ」が「Ｅ」、「ファ」が「Ｆ」、「ソ」が「Ｇ」である。本発明による一体型調律器を任意の種類の音階（自然音階、ピタゴラス音階）および任意のトニックシステムに適合させることも考えられることが、当業者には理解されよう。
【００１６】
図１に、本発明の好ましい一変形形態で使用される電子デバイス１００の論理演算素子を示す。この変形形態によれば、電子デバイス１００は、まず音響信号センサ１０１、すなわちマイクロフォンを含み、したがってこの音響信号センサ１０１が外部環境からの音響波を拾う。次いで、受信された電気音響信号１０が信号処理手段１０２に伝送され、信号処理手段１０２が、マイクロフォンからの電気音響信号１０をパルス列１０８に変換する。パルス列１０８の状態変化は、マイクロフォンからの電気音響信号１０の符号の変化によって引き起こされる。したがって、アナログ信号である電気音響信号１０とは異なり、パルス列１０８は２値信号である。
【００１７】
信号処理手段１０２はフィルタ１０２１を含み、フィルタ１０２１は、規定の信号帯域幅外の周波数成分をカットする。次いで、信号１０は、増幅器１０２２および比較器１０２３（例えばシュミット（Ｓｃｈｍｉｔｔ）トリガヒステリシス比較器）に伝送される。
【００１８】
パルス列１０８は、マイクロコントローラ１０３の入出力インターフェースの１つに伝送される。便宜上、入出力インターフェースをまとめて参照番号１１５で表す。マイクロコントローラ１０３は、信号処理手段１０２に供給電流１０６を送るための少なくとも１つの出力と、電池１０７と、水晶振動子１０４、典型的には定期的な抑制補正によって振動数が温度補償された３２ＫＨｚ振動子とを有する。また、マイクロコントローラ１０３は、ＲＣ振動子１０５、好ましくは４ＭＨｚ振動子を組み込み、これは、主に調律機能の作動中、大量の計算または迅速な測定を行わなければならないときに、マイクロコントローラ１０３の処理装置１１３のクロックをより速い周波数に切り替えることができるようにする。
【００１９】
図１に示されるように、電子デバイス１００はユーザインターフェース手段１１２も含み、ユーザインターフェース手段１１２は、特に図３および図４に示される本発明の好ましい代替形態によれば例えば押しボタン（これらの図に参照番号１６、１７、１８で表される）からなる。しかし、このユーザインターフェース手段１１２は、竜頭（例えば図５〜図７に参照番号９で表される）、または触知性クリスタル（ｔａｃｔｉｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）からなっていてもよい。ただし、触知性クリスタルを用いる変形形態は図示しない。本明細書で以下に見るように、このユーザインターフェース手段１１２は、特に、モードの変更を要求する、調節を行う、および調節を有効にするためにユーザとの対話を可能にする。インターフェース手段は、マイクロコントローラ１０３の入出力インターフェース１１５で対話を行う。
【００２０】
図１に示される好ましい実施形態によれば、電子デバイス１００は、アナログ表示手段１１１に関連付けられた少なくとも１つの双方向モータから形成されたモータモジュール１１４をさらに含む。本発明の様々な実施形態による様々な表示デバイスを例示する図３〜図７において本明細書で以下に見るように、アナログ表示手段１１１は、受信された信号に関する情報を指し示すための少なくとも１つの独立した針を含み、この針は時針３または分針２である。
【００２１】
本発明による一体型の半音階調律器を備える計時器１は、完全にアナログの表示システム、または一部デジタルの表示を備えるハイブリッドシステムを含む。これらの実施形態は、本明細書で以下に説明する図３および図４にそれぞれ例示されている。第１の表示システムによれば、電子デバイス１００のモータモジュール１１４は、計時器１の時針３と分針２に個別に作用し、それぞれ、電気音響信号１０に関して識別された音高に関する情報と、前記音高の正確さに関する情報とを提供する。一部デジタルの表示システムでは、針を使用せずに、例えば好ましいデジタル表示手段を成す液晶画面（ＬＣＤ）上に音高自体がデジタル表示される。このハイブリッド表示を使用する本発明の好ましい実施形態を例示する図４において、デジタル表示手段は参照番号１１６で示されている。しかし、このデジタル表示手段１１６は、識別された音高に対する正確さなど他の情報を提供することもでき、この情報は、より直観的に読み取れるように、時計文字盤４上にある１つまたは複数の針によって裏付けることもできる。
【００２２】
図２に、本発明の半音階調律器の好ましい変形形態による、音高およびその正確さを識別するプロセス２０を例示する。
【００２３】
この好ましい実施形態によれば、最初にステップ２０１でＲＣ振動子１０５を較正する。なぜなら、ＲＣ振動子１０５の周波数は、供給電圧および温度に応じて経時変化するからである。較正は、温度補償されたベースクロック１０４から導出される信号の周期によって設定される時間窓内でＲＣ振動子１０５のクロックパルスの数を数えるプロセスである。音響信号測定周波数の安定性を保証するために、例えば３秒および３３秒で較正を定期的に行う。振動子の較正により、音高識別プロセス中の設定周波数のずれを補償するための補正係数２５が得られる。
【００２４】
ステップ２０２は、マイクロコントローラ１０３（図２には図示せず）が、電気音響信号処理手段１０２の出力で得られた２値信号１０８を測定するプロセスを行うステップであり、これは、前記信号１０２の各立ち上がりエッジ間の時間を計測し、信号の各周期２２をデータメモリ１０９に連続的に記憶することによって行われる。マイクロコントローラによって取得された周期が列２３１を成し、次いでステップ２０３１で、この列２３１を、例えば列２３１の最大値によって始めに定義されたしきい値と比較する。しきい値よりも高い値を有するサンプルのインデックスが、縮減された列２３２を成し、その間で、ステップ２０３２で各要素間の時間間隔を計算する。これらの時間間隔が列２３３を成し、ステップ２０３３で、この列２３３を昇順に並べ替えて列２３４を形成する。
【００２５】
次いで、列２３４の要素間の周期関係を見つけ出すことによって、電気音響信号１０の基本周期を識別するステップ２０４を行う。このプロセスは、列の最小要素から始め、次いで列を昇順に進んで、この要素の倍数を見つけ出す。列の各要素を、最小要素の値に達するまで、小さい整数から順に整数で除算する。列の１要素がこの最小要素の倍数に近くなるとすぐに、この要素を基本信号周期とみなす。しかし、倍数が見つからない場合には、列内で周期関係が見つかるまで列の次の要素に対してプロセスを繰り返す。ステップ２０４１は、基本周期が実際に見つかったかどうかチェックするステップである。見つかっている場合、結果２４に補正係数２５を乗算し、測定周期２６を得る。見つかっていない場合、ステップ２０３４で、ステップ２０３１で使用されたしきい値を最初のしきい値の半値と比較し、次いでステップ２０３５で、所定の値、例えば１０だけ減分し、基本周波数を抽出するプロセス２０３を再度繰り返す際に使用すべき新たなしきい値を決定する。したがって、新たなしきい値を用いて、前述のステップを２０３１からすべて繰り返す。ステップ２０３４後に、しきい値が最初のしきい値の半値未満である場合、ステップ２０６で基本周波数識別プロセス２０３は終了し、ここで周波数は識別されていない。したがって、ステップ２０６では、基本周波数抽出プロセス２０３は不成功である。
【００２６】
プロセス２０３によって、識別された信号周期２４を出力し、補正係数２５を乗算すること（図２には、丸で囲んだ乗算記号によってこの乗算ステップを表す）によって補正を行った後、ステップ２０７で、測定周期２６を、メモリ１０９に保存されている音高に対応する周期値と比較する。この音高の値のテーブル２１から、比較によって、最も近い音高１１を離散的に求めることができる。好ましい一変形形態によれば、表示される結果は、音高に対応する周期のテーブル２１に保存されている周期の１つに対応しなければならないので、音響信号周波数分析の結果の少なくとも一部は離散的に表示される。しかし、本発明によれば、図５に示される実施形態を基にして分かるように、例えば音階６に対する分針２によって、前記受信された電気音響信号１０の本来の周波数１９を連続的に指し示すこともできる。
【００２７】
最も近い音高１１が識別された後、前記音高に対する識別された周期の正確さをさらに求めなければならない。このステップ２０５は、音高１１と受信された信号１０との相対周波数差１２を求めるステップであり、この相対周波数差１２は、好ましくは以下のようにして計算することができる。
【００２８】
・音響信号周波数が最も近い音高１１の周波数よりも低い場合、周波数差１２は、音高１１の周波数から、測定周期２６に対応する周波数、すなわち測定周期２６の逆数（定義により周波数は周期の逆数である）を引いた値であり、その値全体を、音高１１とそのすぐ下の音高、すなわち平均律音階で半音低い音高との周波数差で除算する。次いで、その値全体に１００を乗算してパーセンテージを得る。図２の図を単純にかつ見やすくするために、信号１９の本来の周波数、したがって測定周期２６の逆数は示していない。
【００２９】
・同じことが、音響信号周波数が最も近い音高１１の周波数よりも高いときにも当てはまる。この場合には、周波数差１２を、音響信号周波数と最も近い音高との差として測定し、その値全体を、すぐ上の音高、すなわち平均律音階で半音上の音高と、最も近い音高１１との周波数差で除算する。
【００３０】
平均律音階に関して、区別できる異なる音高の差は常に半音であるので、音高の正確さのこの計算により、半音１つ分の周波数差に対する精度が示されることを当業者は理解されよう。したがって、これは１／４音下から１／４音上までの範囲である。この精度は、好ましくは−５０〜＋５０％の間のパーセンテージによって示される。
【００３１】
図３は、一体型の半音階調律器のマイクロフォンによって受信された電気音響信号１０のデータを表示するための純粋にアナログの手段を設けられた、本発明による計時器１の好ましい一実施形態を示す。ここでは、計時器は、分針２と時針３を設けられた腕時計であり、これらの針が、上述して図１に示したアナログ表示手段１１１を成す。また、この時計は、ベゼル５と文字盤４を設けられ、文字盤４の縁部に、平均律音階の１２音を成す半音Ａ♭、Ａ、Ｂ♭、Ｂ、Ｃ、Ｄ♭、Ｄ、Ｅ♭、Ｅ、Ｆ、Ｇ♭、およびＧからなる音階６が表記されている。この変形形態で選択される表示方式はフラット方式であるが、すべての音高をシャープ方式（♯）で表示することも考えられ、その場合には、音階６は、Ｇ♯、Ａ、Ａ♯、Ｂ、Ｃ、Ｃ♯、Ｄ、Ｄ♯、Ｅ、Ｆ、Ｆ♯、Ｇとなる。音階６がブランクインジケータ６１を含むことが見られ、このインジケータ６１は、音高を識別することができなかったことを示す。すなわち、このインジケータ６１は、図２に示されるステップ２０６が行われたときに使用される。また、インジケータ６１は、文字盤４またはベゼル５上で、音階６が表記されている場所とは別個の場所に配置してもよい。
【００３２】
図３に示される実施形態によれば、音階６は、分針２に対して、文字盤４の周縁部で文字盤の下半分（３時の位置から９時の位置）に表記されていることに留意されたい。最も近い音高１１を決定するためにより大きな針２を使用することにより、結果を迅速にかつ直観的に読み取ることができるようになり、一方、ここで時針３は、音高と受信された電気音響信号１０との周波数差１２を示すために使用される。表示デバイスは、音高の正確さのインジケータ７を含み、このインジケータ７はここでは目盛りによって成され、時計が調律モードのとき、この目盛りに対して時針３が配置される。インジケータは、最も近い音高１１よりも１／４音下から１／４音上の範囲内の音を表示し、目盛りに対して移動する時針３とサイズが適合されていることにより、正確さを直観的に読み取ることができるようにする。目盛りは、好ましくは時計文字盤の上半分、すなわち９時の位置から３時の位置まで広がり、この情報が音高のピッチに関する情報に重ならないようにする。したがって、最も近い音高１１のピッチに関する情報と音高の正確さに関する情報とは完全に別々になっている。
【００３３】
時針を用いた正確さの表示は、好ましくは円弧状に構成され、その角度値は好ましくは１８０度よりもわずかに小さく、好ましくは図３に示されるように約１２０度であることに留意されたい。さらに、約５０％の最大偏差パーセンテージ値が、インジケータ７を構成する目盛りによって成される円弧に示される。また、正しい音高を表す緑色から変化していくカラースケールの形態でインジケータ７を形成することもできる。このスケールの縁部は赤色であり、音が正しくないことを示す。また、このグラデーションカラーインジケータを、眉毛のように一端が細く他端が太い円弧の形状にすることもできる。この場合、好ましくは、尖った端部が低すぎた音を示し、眉毛の太い端部が高すぎた音を示す。
【００３４】
音高の正確さを容易に読み取れるようにするために、図３の実施形態は、最も近い音高１１の周波数に対する目標区域８も示す。例えば、正確さを直観的に示すために異なる色（例えば緑色）の非常に太いスケールによって示されるこの目標区域８は、好ましくは文字盤４に対して中央にあり、所望の音高に十分に近い値、例えば３％未満の範囲内に音響信号周波数があり、追加の調律が必要ないことを示す。この目標区域は、音高正確さインジケータ７の目盛りの中央にあることが好ましいが、目盛りによって形成される円弧の外にあってもよい。
【００３５】
また、図３の実施形態は３つの押しボタンも示す。図６を参照して詳細に見られるように、第１の押しボタン１６は、例えば較正値１４などの値を増分するために使用され、第２の押しボタンは、値を減分するために使用される。図３に示される最後の押しボタン１８は、好ましくはモードを変更するため、特に調律モードに移行するために使用され、誤って較正モードが開始されるのを防止するために、例えば２秒以上押し続けると調律モードがアクティブになるようにすることができる。これは、一方では、調律モードが針を使用し、したがって同時に時間を指し示すことができなくなるからである。他方では、調律モードは、マイクロフォンに通電しなければならず、またマイクロコントローラ１０３が多数の計算を実施しなければならず、ベースクロックまたは中央処理装置（ＣＰＵ）１０４を酷使するので、大きなエネルギーを使用するからである。また、好ましくは、このボタンは、例えば較正の際に維持される値などの調節を有効にするために使用することもできる。時計文字盤４の１２時の位置で分針と時針を互いに重ねて位置させることによって、調律モードへの移行を有効にすることが考えられる。
【００３６】
図４は、本発明による計時器１の文字盤を示し、この計時器１は、例えばハイブリッド表示手段、すなわちデジタル表示とアナログ表示の両方を備えた腕時計である。この実施形態によれば、アナログ表示手段１１１はやはり時針３と分針２によって形成されるが、このとき、アナログ手段１１１は、音高の正確さ、すなわち最も近い音高に対する周波数差１２を単純に示すためには使用されず、最も近い音高１１のピッチは、デジタル表示手段１１６を成すＬＣＤ画面上にデジタル表示される。図４では、このデジタル表示手段１１６は、音高Ｅ♭が識別されたことを示す。針２と３は重なり合って、文字盤４の上半分に設けられたインジケータ７の目盛り上で値−４４％を指す。図３のアナログ実施形態と同様に、目標区域８がインジケータの目盛りの中央に位置される。デジタル表示手段１１６は、ここでは、示されている音高１１の左に、正確さのデータを冗長的に表示する。したがって、ＬＣＤ画面は、前述した完全にアナログの変形形態の音階６の代わりとなるだけでなく、それと同時に、信号センサ１０１によって受信された電気音響信号１０に関する追加または冗長データも示す。
【００３７】
図示しない一変形形態によれば、通常のＡ音の周波数である４４０Ｈｚ以外の周波数に基準周波数を調節することができるときには、デジタル表示手段１１６によって示される追加のデータはピッチ、すなわち音高の周波数測定に際して使用される基準周波数でよい。好ましくは、この手段は、調律モードにおいて最も近い音高１１の正確さを示すために針２と３が使用されるときには、前記針よりも下方で文字盤４の下側部分に配置される。
【００３８】
図５は、図３と同様の実施形態を示し、すなわち表示は完全にアナログであり、分針２と時針３からなる手段１１１によって行われる。しかし、この実施形態によれば、本来の音響信号周波数１９が、分針２によって音階に対して連続的に指し示され、音高識別プロセス２０中に最も近い音高１１を求めるために比較は行われない。したがって、この針２は、文字盤の縁部の音階６で示される離散的な音高の値だけでなく、任意の値を指すことができる。この変形形態によれば、時針３は、分針２のある種の「拡大」であり、これについて離散的な値は特定されない。したがって、一方では、分針が、最も近い音高１１に関するデータに加えて正確さのデータを既に本来的に含むので、読取りがより直観的なものとなる。他方では、値を離散的なものにする必要がなくなるので、音高識別プロセスにおいて処理ステップが省かれる。インジケータ７、目標区域８、および音階は、図３の変形形態と同一の形態で文字盤上に配置される。しかし、目盛り７と音階の位置を逆にすることもでき、あるいは、文字盤のより大きな角度部分、例えば２７０度以上、またはさらには文字盤全体に音階６を広げることもできる。それにより、より大きな角度部分が各半音の表示に利用可能になるため、信号１０の周波数値に関する最初の本来のデータをより明瞭にすぐに読み取ることができるようになる。様々なボタン１６、１７、および１８、ならびにそれらの機能は、図３に示されるものとあらゆる点で同一であるので、この図に関しては説明しない。
【００３９】
信号１０の本来の周波数１９を表示するためのより基本的な変形形態では、検出された周波数の表示中に時針３と分針２を重ねることができ、両方の針が、音階６上で読み取られる値を指す。しかし、この変形形態では、使用者が、それ以外のいかなるインジケータ７も使用せずに正確さを把握することが必要となる。
【００４０】
図６は、本発明の別の実施形態を示し、この実施形態では、文字盤上ではなくベゼル５上に表記された音階６での各音高１１の角度位置が、時間の角度位置に一致する。１オクターブの角度分布は３６０度であり、すなわち半音当たり３０度である。したがって、この変形形態は、図１〜図４に示される実施形態による最も近い音高１１の表示に使用することができるだけでなく、各半音に関する角度空間が大きければ、有利には図５の連続表示方法にも使用することができる。さらに、音階の各音高と時間との表示が一致しているので、時間に関する情報を音高に置き換えることができるようになり、したがって通常モードでの読取りの直観的な性質が失われず、しかも調律モードのために文字盤上に追加のデータを何も示す必要がない。この変形形態によれば、ボタンの代わりに、調節およびモード変更を行うための竜頭９が使用されていることに留意されたい。
【００４１】
図６の変形形態と他の例示的実施形態との重要な相違点は、分針２（これはさらに時針３に重ね合わされることもある）が較正値１４を指し示すことができることである。この較正値１４は、例えば音響的文脈（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｃｏｎｔｅｘｔ）に従った使用者の嗜好および所望の音響効果に応じて、好ましくは４３５〜４４５Ｈｚの範囲を取ることがある。基準周波数１３は、公称値である４４０Ｈｚのデフォルト設定で較正され、好ましくは１Ｈｚ刻みで上下に調節することができる。しかし、竜頭９は、較正値１４の連続的な調節を可能にすることもできる。較正値１４に対するこれらの操作は、電気音響信号１０の本来の周波数１９の計算に影響を及ぼす。
【００４２】
較正値は、針２または３の一方、好ましくは分針２に対して、好ましくは文字盤の下半分に配置された較正値スケール１５上で指し示され、前述した変形形態と同様に、音高正確さインジケータ７に利用できるスペースを残しておく。
【００４３】
図６の変形形態では、較正値４を調節するために竜頭９を使用するが、図３と同様に押しボタン１６および１７を使用して較正値１４を増分または減分させることも考えられる。
【００４４】
図７ａ〜図７ｄに示される変形形態は、本発明による他の可能な変形形態であり、これらはすべて共通して、時計ベゼル５上に音階が表記され、竜頭９が使用される。さらに、これらの変形形態はすべて、前述した変形形態とは異なり、音高の正確さを指し示すために分針２を使用し、時針は使用しない。分針２は、文字盤の上半分にある円弧の目盛りによって成されるインジケータ７に対して周波数差１２を示し、この目盛りは、好ましくは１２時の位置にその中心を取り、好ましくは１２０〜１８０度の間の角度にわたって広がる。
【００４５】
変形形態７ａは、図６に示されるものと同じ音階６を採用し、この音階６は、ベゼル５の全周にわたってフラット方式とシャープ方式を混在させて音高を表す。これは、図３の実施形態と同様に完全にアナログの表示モードである。同様に、図７ｂも、表示が完全にアナログである実施形態に関するものであり、分針２と時針３はどちらも図７ａと同じ機能を有するが、音階６での音高表示方式は、フラット方式とシャープ方式の両方を単純に合わせており、すなわち、すべての音高について、選択が可能であるときには下の音高のシャープとしての表記と上の音高のフラットとしての表記がどちらも記してある。
【００４６】
図７ｃは、ハイブリッド表示モードに関し、このモードは、音響信号に最も近い音高１１のためにデジタル表示を使用する。したがって、ここでは再び、ベゼル５は、図７ａおよび図７ｂの変形形態における音高の位置に、代わりに時間の数値を表記することができる。デジタル表示手段１１６は、好ましくは文字盤の下側部分に配置されたＬＣＤ画面である。
【００４７】
図７ｄは、やはりアナログ表示実施形態に関し、この実施形態は、ベゼル上での音高の配置に関して図７ａおよび図７ｂの実施形態とは異なり、音階６が、Ａ♭音（Ａフラット）に関する３時と、Ｇ音に関する８時半との間でベゼル５の下側部分に配置される。したがって、音高に関連付けられる１２の半音が互いに続いてはいるものの、音階６は中央に位置してはおらず、音高識別プロセス２０中に周波数を識別することができなかった場合には何も表示しない。
【００４８】
図８は、分針２に対する時針３の位置の読取りを使用して音高の正確さを表示し、したがって専用の正確さインジケータ７は必要ない一実施形態を示す。この実施形態によれば、最も近い音高１１が分針２によって指し示され、分針２は、ここではベゼル５の全周にわたって分布された音階６での音高を指す。このとき、音高の正確さは時針３によって指し示され、時針３は、分針２の周りで３０度の振れ幅を有する角度域内に位置される。時針３の最大振れは、分針２の両側で１５度である。この変形形態によれば、各半音が３０度の角度空間を占めるので、この振れは実際には１／４音に対応する。したがって、音高の正確さは、音階６の音高の１つ、ここでは文字盤４上で１時の位置に当たるＡ音での２つの針２、３の重なりによって確認される。
【００４９】
本発明の他の実施形態と比較して、音高の正確さを示すための角度空間が小さいことに鑑みて、特定の形状または特定の色を使用することもできる。例えば、時針３であるか分針２であるかにかかわらず（それぞれの機能を逆にすることができる）、音高を指し示す針と正確さを指し示す針を緑色にすることができ、周波数が合致するときに針が重なり合うと、正確さを示す色（例えば赤色）が、音高を示す色（例えば緑色）によって隠される。形状に関しては、例えば中抜きの針が好ましいことがあり、時針３よりも大きい分針２を中抜きの針にすることが好ましい。このとき、周波数が合致すると、時針３が分針２の中抜き領域７１に入る。この変形形態には、正確さのデータの表示が文字盤４を過剰に占有せず、したがって他のタイプのデータのためにスペースを空けておけるという利点がある。しかし、中抜き針は標準の針よりも作製が難しく、機械加工コストがより高いという欠点がある。
【００５０】
図８の変形形態は、モードを変更するために竜頭９を備えるものとして示されている。しかし、この変形形態が図３および図５の実施形態による押しボタンを備えることも問題なく考えられることは明らかであろう。
【００５１】
より一般には、説明する様々な実施形態は例示として提示したものであり、限定的なものと解釈すべきでは決してない。例えば、本発明の範囲から逸脱することなく、説明した様々な実施形態の特徴を組み合わせる、または当業者に知られている他の特徴を追加することも考えられる。
【符号の説明】
【００５２】
１ 持ち運び可能な計時器
２ 分針
３ 時針
４ 文字盤
５ ベゼル
６ 音階
６１ 音高が識別されなかったことを示すマーク
７ 音高正確さインジケータ
７１ 中抜き領域
８ 目標区域
９ 竜頭（図６）
１０ 受信された電気音響信号
１１ 受信された音高に最も近い音高
１２ 周波数差
１３ 調律器の基準周波数
１４ 基準周波数較正値
１５ 較正値のスケール
１６ 第１の押しボタン
１７ 第２の押しボタン
１８ 第３の押しボタン
１９ 本来の音響信号周波数
１００ 電子デバイス
１０１ 音響信号センサ
１０２ 電気音響信号処理手段
１０２１ フィルタ
１０２２ 増幅器
１０２３ 比較器
１０３ マイクロコントローラ
１０４ ベースクロック
１０５ ＲＣ振動子
１０６ 供給電流
１０７ 電池
１０８ ２値信号（パルス列）
１０９ データメモリ
１１０ プログラムメモリ
１１１ アナログ表示手段
１１２ ユーザインターフェース手段
１１３ 処理装置（ＣＰＵ）
１１４ モータモジュール
１１５ マイクロコントローラの入出力インターフェース
１１６ デジタル表示手段
２０ 音高識別プロセス
２１ 音高周期テーブル
２２ ２値信号周期
２３１ マイクロコントローラによって取得される周期の第１の列
２３２ しきい値よりも大きいサンプルの第２の縮減された列
２３３ 最初の２つの列から求められる第３の列
２３４ 第３の列を並べ替えた第４の列
２４ 識別された周期
２５ 補正係数
２６ 測定周期
２０１ ＲＣ振動子（１０５）の周波数較正
２０２ ２値信号周期１０８の測定
２０３ 基本周期抽出プロセス
２０３１ 決定されたしきい値との比較
２０３２ しきい値よりも高いピーク間の時間間隔の計算
２０３３ 列２３３の要素の並べ替え
２０３４ しきい値の比較
２０３５ しきい値の減分
２０４ 基本周期の識別
２０４１ 周期が求められたことの検証
２０５ 音高正確さ計算
２０６ 基本周波数抽出プロセスの不成功
２０７ 測定周期と音高を比較するステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分を表示するための針（２）および／または時を表示するための針（３）を少なくとも１つ備えた持ち運び可能な計時器（１）であって、
楽器の半音階調律のための電子ユニット（１００）を含み、
前記電子ユニット（１００）は、音響信号センサ（１０１）と、受信された電気音響信号（１０）を処理する手段（１０２）とを含み、
前記針（２、３）の少なくとも１つは、前記受信された信号（１０）の周波数に最も近い周波数を有する音高（１１）、および前記音高（１１）と前記受信された信号（１０）の相対周波数差（１２）を表示する、持ち運び可能な計時器（１）において、
時計文字盤の上半分にある、前記時針（３）に対して前記音高（１１）の正確さを表示するためのインジケータ（７）と、前記文字盤の下半分にある、前記分針（２）に対して配置された音階（６）とを含むことによって、前記最も近い音高（１１）のピッチと前記音高の正確さとに関するデータが完全に別々になっていることを特徴とする、計時器（１）。
【請求項２】
前記針（２、３）の少なくとも１つは、前記調律器の基準周波数（１３）の較正値（１４）も示すことを特徴とする、請求項１に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項３】
前記較正値（１４）を増分するための第１の押しボタン（１６）と、前記較正値（１４）を減分するための第２の押しボタン（１７）とをさらに含む、請求項１または２に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項４】
前記針（２、３）の１つに対する較正値スケール（１５）をさらに含む、請求項２または３に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項５】
前記インジケータ（７）は、前記最も近い音高（１１）の１／４音下から１／４音上の範囲内の音を表示することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の計時器。
【請求項６】
前記最も近い音高（１１）の周波数に対する目標区域（８）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項７】
前記音階（６）は、前記計時器（１）の文字盤（４）の周縁部またはベゼル（５）に表記される、請求項１から６のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項８】
モードを変更するためおよび調節を有効にするための第３の押しボタン（１８）をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項９】
請求項１に記載の持ち運び可能な計時器を使用した、半音階調律器のための表示方法。
【請求項１０】
前記受信された電気音響信号（１０）の本来の周波数（１９）が、音階（６）に対して前記分針（２）によって連続的に示され、かつ前記最も近い音高（１１）と前記電気音響信号（１０）の前記周波数（１９）との周波数差（１２）が示されることを特徴とする、請求項９に記載の表示方法。
【請求項１１】
前記音高の正確さは、前記分針（２）に対する前記時針（３）の相対位置によって示される、請求項９に記載の表示方法。
【請求項１】
分を表示するための針（２）および／または時を表示するための針（３）を少なくとも１つ備えた持ち運び可能な計時器（１）であって、
楽器の半音階調律のための電子ユニット（１００）を含み、
前記電子ユニット（１００）は、音響信号センサ（１０１）と、受信された電気音響信号（１０）を処理する手段（１０２）とを含み、
前記針（２、３）の少なくとも１つは、前記受信された信号（１０）の周波数に最も近い周波数を有する音高（１１）、および前記音高（１１）と前記受信された信号（１０）の相対周波数差（１２）を表示する、持ち運び可能な計時器（１）において、
時計文字盤の上半分にある、前記時針（３）に対して前記音高（１１）の正確さを表示するためのインジケータ（７）と、前記文字盤の下半分にある、前記分針（２）に対して配置された音階（６）とを含むことによって、前記最も近い音高（１１）のピッチと前記音高の正確さとに関するデータが完全に別々になっていることを特徴とする、計時器（１）。
【請求項２】
前記針（２、３）の少なくとも１つは、前記調律器の基準周波数（１３）の較正値（１４）も示すことを特徴とする、請求項１に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項３】
前記較正値（１４）を増分するための第１の押しボタン（１６）と、前記較正値（１４）を減分するための第２の押しボタン（１７）とをさらに含む、請求項１または２に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項４】
前記針（２、３）の１つに対する較正値スケール（１５）をさらに含む、請求項２または３に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項５】
前記インジケータ（７）は、前記最も近い音高（１１）の１／４音下から１／４音上の範囲内の音を表示することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の計時器。
【請求項６】
前記最も近い音高（１１）の周波数に対する目標区域（８）をさらに含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項７】
前記音階（６）は、前記計時器（１）の文字盤（４）の周縁部またはベゼル（５）に表記される、請求項１から６のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項８】
モードを変更するためおよび調節を有効にするための第３の押しボタン（１８）をさらに含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の持ち運び可能な計時器（１）。
【請求項９】
請求項１に記載の持ち運び可能な計時器を使用した、半音階調律器のための表示方法。
【請求項１０】
前記受信された電気音響信号（１０）の本来の周波数（１９）が、音階（６）に対して前記分針（２）によって連続的に示され、かつ前記最も近い音高（１１）と前記電気音響信号（１０）の前記周波数（１９）との周波数差（１２）が示されることを特徴とする、請求項９に記載の表示方法。
【請求項１１】
前記音高の正確さは、前記分針（２）に対する前記時針（３）の相対位置によって示される、請求項９に記載の表示方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７ａ】
【図７ｂ】
【図７ｃ】
【図７ｄ】
【図８】
【公表番号】特表２０１３−５０４０９６（Ｐ２０１３−５０４０９６Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２８３０８（Ｐ２０１２−５２８３０８）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２５８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２６７９８
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５９１０４８４１６）ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス (63)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６２５８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２６７９８
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５９１０４８４１６）ウーテーアー・エス・アー・マニファクチュール・オロロジェール・スイス (63)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]