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JP2006030578A - 音楽信号変換装置、及び、音楽制御システム - Google Patents

音楽信号変換装置、及び、音楽制御システム Download PDF

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JP2006030578A JP2004209114A JP2004209114A JP2006030578A JP 2006030578 A JP2006030578 A JP 2006030578A JP 2004209114 A JP2004209114 A JP 2004209114A JP 2004209114 A JP2004209114 A JP 2004209114A JP 2006030578 A JP2006030578 A JP 2006030578A
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Hirokazu Matsushima
宏和 松島
Masaaki Mizoguchi
雅章 溝口
Hideya Fujii
秀哉 藤井
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TOHO CHISUI KK
MEC Techno Co Ltd
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TOHO CHISUI KK
Misuzu Erie Co Ltd
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Abstract

【課題】設備コストの低減を図り得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供する。
【解決手段】 音楽信号S1が入力され、入力された音楽信号S1を周波数変換して、周波数レベル信号S21〜23を生成し、周波数レベル信号S21〜23は、音楽信号S1に含まれる複数の周波数帯域毎に区分して生成され、周波数帯域毎に音楽信号S1の強さに対応したレベルを有しており、独立する出力端子21〜23のそれぞれから、複数の周波数帯域毎に、個別的に、周波数レベル信号S21〜23を出力する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムに関する。
レーザ光線を用いた光学的ディスプレイ、照明設備、噴水設備、又は劇場の座席などにおいて、音楽の音圧レベルに合わせて、光強度、照度、噴水量又は座席振動量などをコントロールし、観客の臨場感を刺激し又は増大させる技術が知られている。
具体的一例として、例えば、噴水設備において、音楽に合わせて水量をコントロールできる音楽制御システムとして、MIDI(Musical Instrument Digital Interface)を用いて、音楽と水量とを同期させる音楽制御システムが知られている。
MIDIを用いた音楽制御システムでは、音楽をMIDIファイルに変換し、MIDIファイルをデータベースに記憶しているので、MIDIインターフェースを有するPLC(プログラマブルコントローラ)等を用いて、音楽に同期して、噴水設備のインバータ、ポンプ等を制御することができる。
しかし、MIDIを用いた音楽制御システムでは、音楽CDを編集して、MIDIファイルを作成するから、複製権、同一性保持権等に対する著作権料の支払いが必要になり、コストが増大するという問題や、音楽CDを編集して、MIDIファイルを作成するためには、高度の編集技術が必要となるという問題や、一般に、MIDIファイルを作成するためには、かなりの時間がかかり、MIDIファイルが作成されるまで、噴水制御ができない(新曲を流せない)という問題が生じる。
別の公知技術として、特許文献1〜3は、MIDIファイル等からなるデータベースを用いることなく、音楽に同期して噴水制御を行う技術を開示している。しかしながら、特許文献1〜3に開示された音楽制御システムでは、音楽信号を分析して、噴水動作を決定するための構成が複雑であり、低コスト化が図れないという問題がある。
また、特許文献1〜3には、音楽信号を可視化する技術が具体的に開示されていないので、音楽信号の分析方法によっては、噴水動作が音楽に同期して見えないおそれがある。
レーザ光線を用いた光学的ディスプレイ、照明設備、又は劇場の座席の振動コントロール等においても、同様の問題がある。
特開平7−185422号公報 特開平8−243452号公報 特開2004−148233号公報
本発明の課題は、設備コストの低減を図り得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することである。
本発明のもう1つの課題は、音楽に同期して、機器を制御し得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することである。
本発明の更にもう1つの課題は、MIDIファイルを用いることなく、音楽に同期して、機器を制御し得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することである。
上述した課題を解決するため、本発明に係る音楽信号変換装置は、音楽信号が入力され、入力された音楽信号を周波数変換して、周波数レベル信号を生成する。周波数レベル信号は、音楽信号に含まれる複数の周波数帯域毎に区分して生成され、周波数帯域毎に音楽信号の強さに対応したレベルを有する。周波数レベル信号を、独立する出力端子のそれぞれから、複数の周波数帯域毎に、個別的に、出力する。
本発明に係る音楽信号変換装置は、被制御装置と組合されて、音楽制御システムを構成する。被制御装置は、出力端子のそれぞれから出力された周波数レベル信号によって制御され、周波数レベル信号のレベルに対応する動作をする。
上述したように、本発明に係る音楽信号変換装置は、入力された音楽信号を周波数変換して、周波数レベル信号を生成し、周波数レベル信号を、独立する出力端子のそれぞれから、複数の周波数帯域毎に個別的に出力する。このため、個別的に出力された周波数レベル信号を用いることにより、音楽に同期して、被制御装置を制御することが可能となる。
また、本発明に係る音楽信号変換装置では、独立する出力端子のそれぞれから、音楽信号に対応した周波数レベル信号を個別的に出力できるから、MIDIファイルを作成する必要がない。このため、MIDIファイルの作成時に必要となる複製権、同一性保持権等に対する著作権料の支払いの必要がなく、コストの増大を抑えることができる。
更に、本発明に係る音楽信号変換装置では、MIDIファイルを用いないから、MIDIファイルの作成に要していた高度の編集技術や、時間が不要になり、低コスト、容易、かつ、迅速に、音楽信号に対応した周波数レベル信号を出力し得る。
また、本発明に係る音楽制御システムでは、被制御装置が、周波数レベル信号のレベルに対応する動作をすることにより、音楽信号の強さが視認(可視化)、又は、体感され、音楽が、視覚的、又は、体感的に鑑賞される。被制御機器は、例えば、噴水設備、照明設備、劇場内の座席の背もたれに音楽にあわせて振動を与える振動装置等である。
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
(a)設備コストの低減を図り得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することができる。
(b)音楽に同期して、機器を制御し得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することができる。
(c)MIDIファイルを用いることなく、音楽に同期して、機器を制御し得る音楽信号変換装置、及び、これを用いた音楽制御システムを提供することができる。
本発明の他の特徴及びそれによる作用効果は、添付図面を参照し、実施例によって更に詳しく説明する。
図1は本発明に係る音楽制御システムの一実施例を説明する図、図2、図3は図1の部分拡大図、図4は音楽信号変換装置の動作波形図である。図1に示された音楽制御システムは、本発明に係る音楽信号変換装置1と、被制御装置と、増幅装置61と、スピーカ62とを含む。
被制御装置は、例えば、噴水設備、照明設備、劇場内の座席の背もたれに音楽にあわせて振動を与える振動装置等である。本発明に係る音楽制御システムは、新設の音楽制御システムであってもよいし、既存の被制御装置を用いてリニューアルした音楽制御システムであってもよい。
図示の実施例において、被制御装置は、例えば、噴水設備であり、インバータ71〜73と、ポンプ74〜76と、噴水口P1〜P25とを含む。図3において、噴水口P1〜P25は、それぞれ定められた位置に備えられている。噴水口P1〜P25の個数、形状等は任意である。
再び、図1を参照すると、音楽信号変換装置1は、音楽信号生成装置50と、音楽信号出力端子51と、信号生成部10と、出力端子21〜23とを含む。音楽信号生成装置50は、例えば、パーソナルコンピュータに内蔵されたCDドライブであり、音楽信号S1を出力する機能を有する。
音楽信号S1は、アナログ信号であってもよいし、デジタル信号であってもよい。音楽信号生成装置50は、例えば、コンピュータに内蔵されないCDプレイヤー、MDプレイヤー、マイク等であってもよい。図示の実施例において、音楽信号生成装置50は、音楽信号変換装置1の内部に設けられているが、音楽信号変換装置1の外部に設けられていてもよい。
信号生成部10は、例えば、パーソナルコンピュータとPLC(プログラマブルロジックコントローラ)とを組合せた装置であり、入力端子11を含む。信号生成部10は、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等で構成してもよい。入力端子11は、音楽信号S1を入力するための端子である。
信号生成部10は、入力端子11に入力された音楽信号S1を周波数変換して、周波数レベル信号S21〜S23を生成する機能を有する。図示の実施例では、周波数レベル信号が3つの周波数帯域に区分して生成される場合を例にして説明しているが、周波数帯域の区分数は任意である。複数の周波数帯域は、可聴周波数帯域であることが好ましい。
出力端子21〜23は、それぞれが独立して設けられている。出力端子21〜23のそれぞれは、個別的に、周波数レベル信号S21〜S23を出力する機能を有する。
増幅装置61は、音楽信号出力端子51を介して供給された音楽信号S1を増幅し、出力する機能を有する。スピーカ62は、増幅装置61が増幅した信号を音として、出力する機能を有する。
次に、図1〜図4を参照して、音楽制御システムの動作説明をする。
まず、音楽信号生成装置50は、入力端子11を介して、信号生成部10に音楽信号S1を出力する。例えば、音楽信号生成装置50がCDプレイヤーである場合、音楽信号生成装置50は、記録媒体(CD)に記録された音楽情報を再生することにより、音楽信号S1を出力する。また、例えば、音楽信号生成装置50がマイクである場合、音楽信号生成装置50は、声楽等のアナログ信号を機械−電気変換し、音楽信号S1を出力する。
図4(a)に示すように、音楽信号S1は、スピーカ62から出力される音に対応した信号であり、時間とともに音圧レベルが変化する。
信号生成部10は、まず、図4(b)に示すように、音楽信号S1にFFT(Fast Fourier Transform:高速フーリエ変換)をかけ、周波数変換を行う。FFTを実行するにあたっては、例えば、データ長を80ms以下、サンプリング点数を2048点以上とすることが好ましい。また、FFTに限らず、ウエーブレット変換等を用いて周波数変換を行ってもよい。
例えば、図4(a)において、時刻0〜80、160〜240、240〜320[ms]においては、低周波数帯域(2×100〜2×101Hz)の信号が多く含まれている。このため、これらの時刻の音楽信号S1にFFTを施すと、低周波数帯域のレベルが高くなる。
また、時刻320〜400[ms]においては、高周波数帯域(2×102〜2×103Hz)の信号が多く含まれているから、この時刻の音楽信号S1にFFTを施すと、高周波数帯域のレベルが高くなる。
同様に、時刻80〜160[ms]においては、中間周波数帯域(2×101〜2×102Hz)の信号が多く含まれているから、この時刻の音楽信号S1にFFTを施すと、中間周波数帯域のレベルが高くなる。
次に、信号生成部10は、図4(c)に示すように、FFTを施して得た信号について、低周波数帯域(2×100〜2×101Hz)、中間周波数帯域(2×101〜2×102Hz)、高周波数帯域(2×102〜2×103Hz)毎にレベルの平均値を算出する。
次に、信号生成部10は、図4(d)に示すように、出力端子21〜23のそれぞれに個別的に割当てられた周波数レベル信号S21〜S23を生成し、周波数レベル信号S21〜S23をメモリ32に記憶する。
周波数レベル信号S21〜S23は、音楽信号S1に含まれる低、中、高周波数帯域毎に区分して生成されており、周波数帯域毎に音楽信号S1の強さに対応したレベルを有している。音楽信号の強さに対応したレベルとは、例えば、周波数帯域毎に、音楽信号S1の音圧レベルの最大値、最小値等を算出したものであってもよい。
例えば、図4(d)においては、低周波数帯域のレベルの平均値(周波数レベル信号S21)が出力端子21に割当てられ、中間周波数帯域のレベルの平均値(周波数レベル信号S22)が出力端子22に割当てられ、高周波数帯域のレベルの平均値(周波数レベル信号S23)が出力端子23に割当てられる。
再び、図1を参照して説明する。次に、音楽信号生成装置50は、音楽信号出力端子51を介して、増幅装置61、スピーカ62に音楽信号S1を供給する。これにより、スピーカ62からは、音楽信号S1が音として、出力される。
また、音楽信号生成装置50は、スピーカ62から出力される音と同期する所定のタイミングで、メモリ32に記憶された周波数レベル信号S21〜S23を出力端子21〜23のそれぞれから出力する。具体的には、周波数レベル信号S21が出力端子21から出力され、周波数レベル信号S22が出力端子22から出力され、周波数レベル信号S23が出力端子23から出力される。
出力端子21〜23から出力された周波数レベル信号S21〜S23のそれぞれは、インバータ71〜73のそれぞれに供給される。インバータ71〜73は、供給された周波数レベル信号S21〜S23を電圧−周波数変換して、ポンプ74〜76のそれぞれに、個別に供給する。
ポンプ74は、周波数レベル信号S21に応じた水量を噴水口P1から出力し、ポンプ75は、周波数レベル信号S22に応じた水量を噴水口P2〜P9から出力し、ポンプ76は、周波数レベル信号S23に応じた水量を噴水口P10〜P25から出力する。
ポンプ74〜76による送水動作の制御は、例えば、図示の実施例のように、周波数レベル信号S21〜S23の周波数に対応して、ポンプのコンプレッサを制御するものでもよいし、周波数レベル信号S21〜S23に対応して、噴水口P10〜P25の孔径等を変化させて、結果的に、ポンプ74〜76から噴水口P10〜P25に与えられる水圧を制御するものでもよい。
これにより、噴水口P1は、音楽信号S1の低周波数帯域に対応して噴水量が変化し、噴水口P2〜P9は、音楽信号S1の中間周波数帯域に対応して噴水量が変化し、噴水口P10〜P25は、音楽信号S1の高周波数帯域に対応して噴水量が変化することとなり、音楽信号S1の低音域から高音域までのそれぞれの音圧レベルが可視化される。
上述したように、本発明に係る音楽信号変換装置1は、入力された音楽信号S1を周波数変換して、周波数レベル信号S21〜S23を生成し、周波数レベル信号S21〜S23を、独立する出力端子21〜23のそれぞれから、複数の周波数帯域毎に個別的に出力する。このため、個別的に出力された周波数レベル信号S21〜S23を用いることにより、音楽に同期して、被制御装置を制御することが可能となる。
また、本発明に係る音楽信号変換装置1では、独立する出力端子21〜23のそれぞれから、音楽信号S1に対応した周波数レベル信号S21〜S23を個別的に出力できるから、MIDIファイルを作成する必要がない。このため、MIDIファイルの作成時に必要となる複製権、同一性保持権等に対する著作権料の支払いの必要がなく、コストの増大を抑えることができる。
更に、本発明に係る音楽信号変換装置1では、MIDIファイルを用いないから、MIDIファイルの作成に要していた高度の編集技術や、時間が不要になり、低コスト、容易、かつ、迅速に、音楽信号S1に対応した周波数レベル信号S21〜S23を出力し得る。
また、本発明に係る音楽制御システムは、被制御装置が、周波数レベル信号S21〜S23のレベルに対応する動作をすることにより、音楽信号S1の強さが視認(可視化)、又は、体感され、音楽が、視覚的、又は、体感的に鑑賞される。
また、図示の音楽制御システムでは、噴水口P1〜P25のそれぞれは、例えば、予め定められた位置に備えられているから、それぞれの噴水口P1〜P25から、周波数帯域に対応した噴水量を出力することにより、極めて容易に、音楽信号S1の強さが視認(可視化)できる。
これに対して、特許文献1〜3には、周波数帯域のそれぞれに、出力端子(噴水口)を対応させる旨の明示の記載がない。したがって、特許文献1〜3に記載された音楽制御システムでは、周波数帯域全体のレベル等を噴水動作のデータや、基本演出パターン等に対応させていると考えられ、複雑な信号処理、及び、制御が必要になると考えられる。
また、図示の音楽制御システムは、周波数レベル信号S21〜S23が、予め、メモリ32に記憶されているから、記憶された周波数レベル信号S21〜S23をメモリ32から読み出すことにより、噴水口P1〜P25の噴水量を制御することができる。このため、周波数レベル信号S21〜S23を生成する処理を高速で行う必要がなく、設備コストの低減を図り得る。
また、図示の音楽制御システムは、スピーカ62から音楽信号S11を出力する際に、そのタイミングを信号生成部10に供給することにより、スピーカ62から出力される音と、噴水口P1〜P25の噴水量とを、容易に、同期させることができる。
また、図示の音楽制御システムでは、別々の楽曲に対応する複数の音楽信号S1のそれぞれについて、予め、周波数レベル信号S21〜S23をメモリ32に記憶しておき、複数の音楽信号S1のうちの任意の一の音楽信号S1をスピーカ62から出力する際に、当該一の音楽信号S1に対応する周波数レベル信号S21〜S23をメモリ32から読み出し、噴水口P1〜P25の噴水量を制御することができる。
また、本発明にかかる音楽制御システムでは、周波数レベル信号S21〜S23をメモリに記憶することなく、音楽信号S1をスピーカ62から出力する際に、高速で周波数レベル信号S21〜S23を生成して、噴水口P1〜P25の噴水量を制御してもよい。このとき、スピーカ62から出力される音と、噴水口P1〜P25の噴水量との同期は、人間が同期していると感じることができる程度に同期していればよい。例えば、FFTのデータ長やサンプリング数を増減させる、信号生成部の処理速度を上げる等により、同期を向上させることもできる。
図5は本発明に係る音楽制御システムの別の一実施例を説明する図である。図において、図1〜図4に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
図示の音楽制御システムにおいて、音楽信号変換装置1は、スイッチパネル34を含む。スイッチパネル34は、スイッチ341〜345を含む。スイッチパネル34は、例えば、子供がスイッチ341〜345の何れかを押したとき、スイッチ341〜345のそれぞれに対応するスイッチパネル信号S3を信号生成部10に供給する。
信号生成部10は、スイッチパネル信号S3が供給された場合、周波数レベル信号S21〜S23を出力していないことを条件に、スイッチパネル信号S3に対応する噴水制御信号(図示せず)を出力端子21〜23から出力する。これにより、噴水口P1〜P25は、スイッチパネル信号S3に対応する噴水制御を実現できる。
また、図示の音楽制御システムにおいて、メモリ32は、タイマー制御情報を記憶している。タイマー制御情報は、周波数レベル信号S21〜S23に優先して、所定の時刻に、予め定められた噴水制御信号(図示せず)を出力端子21〜23から出力するための情報である。これにより、噴水口P1〜P25は、所定の時刻に、タイマー制御情報で定められた噴水制御を実現することができる。
図示の音楽制御システムは、図1〜図4に示した音楽制御システムと同様の構成要素を有するので、同様の作用効果を奏することができる。
図6は本発明に係る音楽制御システムの更に別の一実施例を説明する図である。図において、図1〜図5に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
図示の音楽制御システムは、例えば、照明設備を用いた音楽制御システムである。図示の実施例において、被制御装置は、照明設備であり、サーボ機構77〜79と、照明装置81〜83とを含む。照明装置81〜83は、例えば、ネオンサイン、照明用ランプ等である。
このような構成を有する音楽制御システムにおいて、信号生成部10は、サーボ機構77〜79のそれぞれに、周波数レベル信号S21〜S23を供給する。サーボ機構77〜79のそれぞれは、供給された周波数レベル信号S21〜S23を数値変換して、照明装置81〜83のそれぞれの光量を調節する。
このように、図示の音楽制御システムでは、周波数レベル信号S21〜S23に対応して、照明装置81〜83のそれぞれの光量が変化するので、音楽信号の強さが視認(可視化)され、音楽が視覚的に鑑賞されることとなる。
図示の音楽制御システムは、図1〜図5に示した音楽制御システムと同様の構成要素を有するので、同様の作用効果を奏することができる。
図7は本発明に係る音楽制御システムの更に別の一実施例を説明する図である。図において、図1〜図6に現れた構成部分と同一の部分については、同一の参照符号を付し、重複説明を省略する。
図示の音楽制御システムにおいて、被制御装置は、噴水設備及び照明設備である。被制御装置は、サーボ機構77〜79と、ポンプ(図示せず)と、噴水口P1〜P25と、照明装置81〜83とを含む。
図示の音楽制御システムにおいて、信号生成部10は、サーボ機構77〜79のそれぞれに、周波数レベル信号S21〜S23を供給する。サーボ機構77〜79のそれぞれは、供給された周波数レベル信号S21〜S23を数値変換して、照明装置81〜83、及び、噴水口P1〜P25を制御する。
噴水口P1〜P25のそれぞれは、周波数レベル信号S21〜S23に対応して、噴水口P1〜P25のノズル径(孔径)が変化し、結果的に、ポンプから噴水口P1〜P25に与えられる水圧が変化し、噴水口P1〜P25の噴水量が制御される。照明装置81〜83のそれぞれは、周波数レベル信号S21〜S23に対応して、光量が制御される。
このように、図示の音楽制御システムでは、周波数レベル信号S21〜S23に対応して、照明装置81〜83、及び、噴水口P1〜P25が制御されるので、音楽信号の強さが視認(可視化)され、音楽が視覚的に鑑賞されることとなる。
図示の音楽制御システムは、図1〜図6に示した音楽制御システムと同様の構成要素を有するので、同様の作用効果を奏することができる。
以上、実施の形態を参照して説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。
本発明に係る音楽制御システムの一実施例を説明する図である。 図1の部分拡大図である。 図1の別の部分拡大図である。 音楽信号変換装置の動作波形図である。 本発明に係る音楽制御システムの別の一実施例を説明する図である。 本発明に係る音楽制御システムの更に別の一実施例を説明する図である。 本発明に係る音楽制御システムの更に別の一実施例を説明する図である。
符号の説明
1 音楽信号変換装置
10 信号生成部
21〜23 出力端子
50 音楽信号生成装置
61 増幅装置
62 スピーカ
71〜73 インバータ
74〜76 ポンプ
P1〜P25 噴水口

Claims (2)

  1. 音楽信号変換装置であって、
    音楽信号が入力され、入力された前記音楽信号を周波数変換して、周波数レベル信号を生成し、前記周波数レベル信号は、前記音楽信号に含まれる複数の周波数帯域毎に区分して生成され、前記周波数帯域毎に前記音楽信号の強さに対応したレベルを有しており、
    前記周波数レベル信号を、独立する出力端子のそれぞれから、複数の前記周波数帯域毎に、個別的に、出力する、
    音楽信号変換装置。
  2. 音楽信号変換装置と、被制御装置とを含む音楽制御システムであって、
    前記音楽信号変換装置は、請求項1に記載されたものでなり、
    前記被制御装置は、前記出力端子のそれぞれから出力された前記周波数レベル信号によって制御され、前記周波数レベル信号のレベルに対応する動作をする、
    音楽制御システム。

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8999912B2 (en) 2007-07-09 2015-04-07 The Procter & Gamble Company Detergent compositions

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