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JP2009198551A - Musical instrument playing robot and automatic musical instrument playing method - Google Patents

Musical instrument playing robot and automatic musical instrument playing method Download PDF

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JP2009198551A
JP2009198551A JP2008037127A JP2008037127A JP2009198551A JP 2009198551 A JP2009198551 A JP 2009198551A JP 2008037127 A JP2008037127 A JP 2008037127A JP 2008037127 A JP2008037127 A JP 2008037127A JP 2009198551 A JP2009198551 A JP 2009198551A
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JP
Japan
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performance
pitch
musical instrument
sound
robot
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008037127A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Kurumi
洋一 胡桃
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically correct pitch shift caused by difference of surrounding temperature and individual difference of a musical instrument or the like. <P>SOLUTION: The musical instrument playing robot, which plays the musical instrument by performance motion, includes: a sound information input section 31 for inputting performance sound of the musical instrument which is played by the performance motion; a determination section for determining the pitch shift by comparing a pitch of performance sound which is input to the sound information input section 31 with a reference sound; and a correction section for correcting the performance motion based on the pitch shift determined by the determination section. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、楽器を演奏する楽器演奏ロボット、および楽器を自動的に演奏するための楽器自動演奏方法に関する。   The present invention relates to a musical instrument playing robot for playing musical instruments, and an automatic musical instrument playing method for automatically playing musical instruments.

従来から、手足等を機械的に動かすことによって楽器を演奏するロボットが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の楽器演奏ロボットは、音階の時系列データ(音階データ)、各音階の音を発音させるためのロボット動作指令値(アクチュエータ制御量、腕位置等)を記憶しており、指揮にあわせて楽器の演奏を行うことができる。テンポ、ボリュームについては、音階データを用いたり、指揮の動きに合わせて変化させることが可能である。   2. Description of the Related Art Conventionally, robots that play musical instruments by mechanically moving limbs and the like are known (see, for example, Patent Document 1). The musical instrument playing robot described in Patent Document 1 stores time-series data (scale data) of musical scales, and robot operation command values (actuator control amount, arm position, etc.) for generating sounds of each scale. Musical instruments can be played at the same time. About tempo and volume, it is possible to use scale data or change according to the movement of the conductor.

このような従来の楽器演奏ロボットでは、周囲温度の差異、楽器の器差により、音階の各音を発音させるためのロボット動作指令値どおりに動作しても、発音される音の音高が狙いの音高からずれる可能性がある。従来の楽器演奏ロボットでは、その音高のずれを簡単にその場で修正する機能が考慮されていなかった。   In such a conventional musical instrument playing robot, even if it operates according to the robot operation command value for generating each sound of the scale due to the difference in ambient temperature and instrumental difference, the pitch of the sound to be generated is aimed. May deviate from the pitch of. Conventional musical instrument playing robots do not take into account the function of easily correcting the pitch deviation on the spot.

例えば、木管楽器では、楽器内の空気を共鳴させることで音を出し、周波数を変化させて音を変化させている。周波数f(Hz)は音速V(m/s)と波長λ(m)で決まり、音速Vは温度tの関数として以下の式(1)で表される。
V=331.5+0.6t ・・・(1)
For example, in a woodwind instrument, sound is produced by resonating air in the instrument, and the sound is changed by changing the frequency. The frequency f (Hz) is determined by the sound velocity V (m / s) and the wavelength λ (m), and the sound velocity V is expressed by the following equation (1) as a function of the temperature t.
V = 331.5 + 0.6t (1)

このとき、チューニングに用いられる音の周波数fをt=20℃、21℃でそれぞれ算出すると、約1.36Hzのずれが発生する。これは、音によっては、人の耳で聞いても、音高のずれが判別できるレベルである。   At this time, if the frequency f of the sound used for tuning is calculated at t = 20 ° C. and 21 ° C., respectively, a shift of about 1.36 Hz occurs. This is a level at which a pitch shift can be discriminated even by hearing with human ears depending on the sound.

楽器演奏ロボットの動作時の周囲温度が、ロボット動作指令値を作成したときの周囲温度と同じ温度であれば、音高のずれは発生しないが、必ずしもこれらが一致するとは限らない。このため、動作時の周囲温度とロボット動作指令値を作成したときの周囲温度とが一致しない場合、音高のずれの補正が必要となる場合がある。また、手動でこの音高のずれを補正しようとすると、莫大な時間がかかる。   If the ambient temperature during the operation of the musical instrument playing robot is the same as the ambient temperature when the robot operation command value is created, the pitch does not shift, but they do not necessarily match. For this reason, when the ambient temperature at the time of operation and the ambient temperature at the time of creating the robot operation command value do not match, it may be necessary to correct pitch deviation. In addition, it takes an enormous amount of time to manually correct this pitch deviation.

また、従来は音階データを事前に作成し、楽器演奏ロボットに記憶させる必要がある。このため、記憶された音階データの曲しか演奏できず、即興的な演奏を行うことができなかった。また、従来音階データとして、MIDI形式のデータを使用している。このMIDIデータを作成するには、音楽の収録、WAVEファイル化、WAVEファイルからMIDIファイルデータへの変換・編集という人手による加工処理が必要であり、ロボット自身にこのような機能は付与されていない。   Conventionally, it has been necessary to create scale data in advance and store it in the musical instrument playing robot. For this reason, only the music of the stored scale data can be played, and improvisational performance cannot be performed. Further, MIDI format data is used as conventional scale data. Creating this MIDI data requires manual processing such as music recording, WAVE file conversion, WAVE file to MIDI file data conversion, and the robot itself does not have such a function. .

特開2004−354613号公報JP 2004-354613 A

このように、従来の楽器演奏ロボットでは、動作時の周囲温度が、ロボット動作指令値を作成したときの周囲温度と一致せず、音高のずれが発生するという問題があった。また、従来の楽器演奏ロボットでは、記憶された音階データの曲しか演奏できず、即興的な演奏を行うことができなかった。   As described above, the conventional musical instrument playing robot has a problem that the ambient temperature during operation does not match the ambient temperature when the robot operation command value is created, and the pitch shifts. In addition, conventional musical instrument performance robots can only perform songs of stored scale data, and cannot perform improvisational performances.

本発明は、このような事情を背景としてなされたものであり、本発明の目的は、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高のずれを修正することができる楽器演奏ロボット及び楽器自動演奏方法を提供することである。また、即興演奏を行うことが可能な楽器演奏ロボット及び楽器自動演奏方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made against the background of the above circumstances, and an object of the present invention is to play a musical instrument that can correct pitch deviation caused by differences in ambient temperature, instrumental instrumental differences, and the like. It is to provide a robot and musical instrument automatic performance method. It is another object of the present invention to provide a musical instrument performance robot and an automatic musical instrument performance method capable of performing improvisation.

本発明の第1の態様に係る楽器演奏ロボットは、演奏動作を行い楽器の演奏を行う楽器演奏ロボットであって、前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力するための音情報入力部と、前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別する判別部と、前記判別部で判別された音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する修正部とを備えるものである。これにより、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高のずれを自動修正することが可能となる。   A musical instrument performance robot according to a first aspect of the present invention is a musical instrument performance robot that performs a performance operation and performs a musical instrument, and a sound information input unit for inputting a performance sound of the musical instrument performed by the performance operation And a discriminating unit that discriminates pitch deviations by comparing the pitches of performance sounds input to the sound information input unit with reference pitches, and based on pitch deviations discriminated by the discriminating units. And a correction unit for correcting the performance operation. As a result, it is possible to automatically correct pitch deviations caused by differences in ambient temperature, instrumental instrumental differences, and the like.

本発明の第2の態様に係る楽器演奏ロボットは、音情報入力部と、外部から前記音情報入力部に入力された音を解析して、音階データを生成する音階データ生成部と、前記音階データに基づいて、演奏動作をするためのロボット動作指令値を生成する動作指令値生成部とを備えるものである。これにより、楽器演奏ロボットに音楽を聞かせ、即興演奏を行うことが可能となる。   A musical instrument performance robot according to a second aspect of the present invention includes a sound information input unit, a scale data generation unit that analyzes sound input from the outside to the sound information input unit and generates scale data, and the scale An operation command value generation unit that generates a robot operation command value for performing a performance operation based on the data is provided. As a result, the music playing robot can listen to music and perform improvisation.

本発明の第3の態様に係る楽器演奏ロボットは、上記に記載の楽器演奏ロボットにおいて、前記音情報入力部は、前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別する判別部と、前記判別部で判別された音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する修正部とをさらに備えるものである。これにより、即興演奏を行うことができ、さらに、音高のずれを自動修正することが可能となる。   The musical instrument performance robot according to a third aspect of the present invention is the musical instrument performance robot according to the above, wherein the sound information input unit inputs a performance sound of the musical instrument performed by the performance operation, and the sound information input unit The pitch of the performance sound input to the reference pitch is compared with a reference pitch, and the performance operation is corrected based on the discriminator for discriminating the pitch difference and the pitch deviation discriminated by the discriminator. And a correction unit. Thereby, an improvisation performance can be performed, and further, a pitch shift can be automatically corrected.

本発明の第4の態様に係る楽器演奏ロボットは、上記に記載の楽器演奏ロボットにおいて、前記楽器の各音階の音の基準音高を記憶する記憶部を備え、各音階の音ごとに、前記演奏動作の修正を行うことを特徴とするものである。これにより、各音階の音の音高をそれぞれ調整することが可能となる。   The musical instrument performance robot according to a fourth aspect of the present invention is the instrument performance robot described above, further comprising a storage unit that stores a reference pitch of the sound of each scale of the instrument, and for each sound of each scale, It is characterized by correcting performance performance. This makes it possible to adjust the pitch of the sound of each scale.

本発明の第5の態様に係る楽器自動演奏方法は、演奏動作を行い楽器の演奏を行う楽器演奏ロボットの楽器自動演奏方法であって、前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、前記演奏音の音高と基準音高とを比較して、音高のずれを判別し、前記音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する。これにより、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高のずれを自動修正することが可能となる。   An automatic musical instrument performance method according to a fifth aspect of the present invention is a musical instrument automatic performance method for a musical instrument performance robot that performs a musical performance and performs a musical instrument, and inputs a performance sound of the musical instrument performed by the performance performance. The pitch of the performance sound is compared with a reference pitch to determine a pitch shift, and the performance operation is corrected based on the pitch shift. As a result, it is possible to automatically correct pitch deviations caused by differences in ambient temperature, instrumental instrumental differences, and the like.

本発明の第6の態様に係る楽器自動演奏方法は、外部から音情報入力部に入力された音を解析して、音階データを生成し、前記音階データに基づいて、演奏動作をするためのロボット動作指令値を生成する。これにより、楽器演奏ロボットに音楽を聞かせ、即興演奏を行うことが可能となる。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an automatic musical instrument performance method for analyzing a sound input from the outside to a sound information input unit, generating scale data, and performing a performance operation based on the scale data. Generates robot operation command value. As a result, the music playing robot can listen to music and perform improvisation.

本発明の第7の態様に係る楽器自動演奏方法は、上記に記載の楽器自動演奏方法であって、前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別し、前記音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する。これにより、即興演奏を行うことができ、さらに、音高のずれを自動修正することが可能となる。   A musical instrument automatic performance method according to a seventh aspect of the present invention is the musical instrument automatic performance method described above, wherein a performance sound of the musical instrument performed by the performance operation is input and input to the sound information input unit. The pitch of the played sound is compared with a reference pitch, a pitch shift is determined, and the performance operation is corrected based on the pitch shift. Thereby, an improvisation performance can be performed, and further, a pitch shift can be automatically corrected.

本発明の第8の態様に係る楽器自動演奏方法は、上記に記載の楽器自動演奏方法であって、前記楽器の各音階の音の基準音高を記憶させ、各音階の音ごとに、前記演奏動作の修正を行う。これにより、各音階の音の音高をそれぞれ調整することが可能となる。   An instrument automatic performance method according to an eighth aspect of the present invention is the instrument automatic performance method described above, wherein a reference pitch of a sound of each scale of the instrument is stored, and for each sound of each scale, Correct performance. This makes it possible to adjust the pitch of the sound of each scale.

本発明によれば、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高のずれを修正することができる楽器演奏ロボット及び楽器自動演奏方法を提供することができる。また、即興演奏を行うことが可能な楽器演奏ロボット及び楽器自動演奏方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the musical instrument performance robot and musical instrument automatic performance method which can correct the shift | offset | difference of the pitch which generate | occur | produces by the difference of ambient temperature, the instrumental instrument difference, etc. can be provided. In addition, it is possible to provide a musical instrument playing robot and an automatic musical instrument playing method capable of performing improvisation.

本発明の実施の形態に係る楽器演奏ロボットについて、図1〜4を参照して説明する。図1は、本実施の形態に係る楽器演奏ロボット10の構成を示す図である。図2は、図1に示す楽器演奏ロボット10に搭載される管楽器演奏用アクチュエータ(以下演奏用アクチュエータという)13の構成を説明するための図である。図3は、本実施の形態に係る楽器演奏ロボット10の制御部の構成を示すブロック図である。図4は、CPU内の構成を示すブロック図である。   A musical instrument playing robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a musical instrument playing robot 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is a view for explaining the configuration of a wind instrument playing actuator (hereinafter referred to as a performance actuator) 13 mounted on the instrument playing robot 10 shown in FIG. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the control unit of the musical instrument playing robot 10 according to the present embodiment. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration in the CPU.

本発明に係る楽器演奏ロボット10は、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高の微妙なずれを修正することができる。また、曲を聞かせることにより、即興演奏を行うことが可能である。ここでは、楽器演奏ロボット10が演奏する楽器として、管楽器であるサクソフォンを用いた例について説明する。   The musical instrument performance robot 10 according to the present invention can correct subtle deviations in pitches caused by differences in ambient temperature, instrumental instrumental differences, and the like. In addition, it is possible to perform improvisation by listening to songs. Here, an example in which a saxophone that is a wind instrument is used as an instrument played by the instrument playing robot 10 will be described.

図1に示すように、本発明に係る楽器演奏ロボット10は、人間型のロボット(ヒューマノイドロボット)である。図1では、楽器演奏ロボット10がサクソフォン20を演奏する様子が概略的に示されている。楽器演奏ロボット10は、人間と略同様の動きを行うために、脚部、腕部、手部、指部などにおいて多数の関節部を備えている。また、楽器演奏ロボット10は、サクソフォン20を把持するための右手11および左手12を備えている。さらに、これらの関節部の動作を指令するための制御部30(図3参照)を有している。   As shown in FIG. 1, a musical instrument playing robot 10 according to the present invention is a humanoid robot (humanoid robot). FIG. 1 schematically shows how the musical instrument playing robot 10 plays the saxophone 20. The musical instrument playing robot 10 includes a large number of joints in the legs, arms, hands, fingers, and the like in order to perform substantially the same movement as a human. The musical instrument playing robot 10 includes a right hand 11 and a left hand 12 for holding the saxophone 20. Furthermore, it has the control part 30 (refer FIG. 3) for commanding operation | movement of these joint parts.

楽器演奏ロボット10の口部には、マウスピース21を介して後述する演奏用アクチュエータ13が搭載されている。楽器演奏ロボット10の外部には、演奏用の加圧空気を供給する空気供給部(不図示)と、該空気供給部から楽器演奏ロボット10の内部に搭載された演奏用アクチュエータ13に対して空気を供給するための空気供給管14が接続されている。このように、楽器演奏ロボット10は、サクソフォン20を把持する右手11および左手12の各指部の関節を動作させるとともに、演奏用アクチュエータ13に所定の流量の空気が供給されることにより、サクソフォン20を演奏することができる。   A performance actuator 13 to be described later is mounted on the mouth of the musical instrument performance robot 10 via a mouthpiece 21. Outside the musical instrument playing robot 10, an air supply unit (not shown) that supplies pressurized air for performance, and air from the air supply unit to the performance actuator 13 mounted inside the musical instrument performance robot 10. Is connected to the air supply pipe 14. In this way, the musical instrument playing robot 10 operates the joints of the fingers of the right hand 11 and the left hand 12 that hold the saxophone 20, and is supplied with air at a predetermined flow rate to the performance actuator 13, whereby the saxophone 20 Can be played.

サクソフォン20は、その内部に図示しない空気流路を有しており、空気流路の上流端にマウスピース21が接続されている。マウスピース21は、演奏用アクチュエータ13を介して楽器演奏ロボット10の口部に接続されている。また、サクソフォン20は、図示しない複数のピストンからなるピストン群を有しており、これらのピストン群の各ピストンが楽器演奏ロボット10の指部の動作により操作されることで、発生する音を変更することが可能となる。なお、楽器演奏ロボット10の指部を駆動する機構として、電動モータや、電圧が印加されることにより収縮する人工筋肉アクチュエータ等を用いることができる。   The saxophone 20 has an air flow path (not shown) therein, and a mouthpiece 21 is connected to the upstream end of the air flow path. The mouthpiece 21 is connected to the mouth of the musical instrument performance robot 10 via the performance actuator 13. Further, the saxophone 20 has a piston group composed of a plurality of pistons (not shown), and each piston of these piston groups is operated by the operation of the finger part of the musical instrument playing robot 10 to change the generated sound. It becomes possible to do. As a mechanism for driving the finger portion of the musical instrument playing robot 10, an electric motor, an artificial muscle actuator that contracts when a voltage is applied, or the like can be used.

次に、図1に示す演奏用アクチュエータ13の詳細構成について、図2を用いて説明する。図2は、楽器演奏ロボット10の内部に組み込まれた演奏用アクチュエータ13に対してマウスピース21が接続された様子の内部構造を概略的に示す。図2に示すように、マウスピース21は、空気流入口22を有するマウスピース本体21aと、マウスピース本体21aに対して一端が固定されるとともに、空気流入口22付近に他端が屈曲自由となるように空気の流入方向に伸びるリード21bを備えている。演奏用アクチュエータ13にはリード21bを押圧する弾性部材23が設けられている、弾性部材23は、楽器演奏ロボット10の内部に設けられた制御部30と電気的に接続されている。制御部30からの指令により、リード21bとの接触位置、押圧力等を変化させることにより、サクソフォン20から発生する音の音高等を調整することができる。   Next, a detailed configuration of the performance actuator 13 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 schematically shows the internal structure of the mouthpiece 21 connected to the performance actuator 13 incorporated in the musical instrument performance robot 10. As shown in FIG. 2, the mouthpiece 21 has a mouthpiece body 21a having an air inlet 22 and one end fixed to the mouthpiece body 21a, and the other end can be freely bent in the vicinity of the air inlet 22. The lead 21b extending in the air inflow direction is provided. The performance actuator 13 is provided with an elastic member 23 that presses the lead 21b. The elastic member 23 is electrically connected to a control unit 30 provided inside the musical instrument performance robot 10. The pitch of the sound generated from the saxophone 20 can be adjusted by changing the position of contact with the lead 21b, the pressing force, and the like according to a command from the control unit 30.

また、演奏用アクチュエータ13には、楽器演奏ロボット10の外部に設けられた空気供給部(図示せず)から空気供給管14を介してその内部に加圧空気を供給されるケース24を備えている。ケース24と空気供給管14の間には、レギュレータ25、流量調節部26が接続されている。レギュレータ25によって供給された加圧空気の圧力が調圧される。調圧された空気は、配管を介して流量調節部26の内部に流入する。流量調節部26は、楽器演奏ロボット10の内部に設けられた制御部30と電気的に接続されており、制御部30からの指令により、ケース24の内部に供給する空気の流量を調節する。これにより、演奏する音楽に合わせて、演奏に必要な流入する空気の流量を適宜制御することにより、音量をコントロールすることが可能となっている。   In addition, the performance actuator 13 includes a case 24 that is supplied with pressurized air from an air supply unit (not shown) provided outside the musical instrument performance robot 10 via an air supply pipe 14. Yes. A regulator 25 and a flow rate adjusting unit 26 are connected between the case 24 and the air supply pipe 14. The pressure of the pressurized air supplied by the regulator 25 is adjusted. The conditioned air flows into the flow rate adjusting unit 26 through the piping. The flow rate adjusting unit 26 is electrically connected to a control unit 30 provided inside the musical instrument playing robot 10, and adjusts the flow rate of air supplied to the inside of the case 24 according to a command from the control unit 30. Thus, the volume can be controlled by appropriately controlling the flow rate of the inflow air necessary for the performance in accordance with the music to be performed.

なお、ケース24の内部には、マウスピース本体21aの空気流入口22の付近において固定されたタンギング部27と、リード21bに対して接触する弾性部材23の位置を変位させる位置変位部28を備えている。これらのタンギング部27、位置変位部28は、制御部30と電気的に接続されており、制御部30からの指令によりその動作が制御される。タンギング部27は、弾性部材がマウスピース本体21aの空気流入口22近傍に接触した状態と、接触しない状態とに切り換える。位置変位部28は、リード21bとの接触位置、押圧力等を変化させる。なお、弾性部材を駆動する機構として人工筋肉を備える人工筋肉アクチュエータを用いてもよく、既知のモータ等の制御可能な既知の駆動機構を用いることも可能である。   In the case 24, there are provided a tongued portion 27 fixed in the vicinity of the air inlet 22 of the mouthpiece body 21a and a position displacement portion 28 for displacing the position of the elastic member 23 contacting the lead 21b. ing. The tongue unit 27 and the position displacement unit 28 are electrically connected to the control unit 30, and their operations are controlled by commands from the control unit 30. The tongue unit 27 switches between a state in which the elastic member is in contact with the vicinity of the air inlet 22 of the mouthpiece body 21a and a state in which the elastic member is not in contact. The position displacement unit 28 changes the contact position with the lead 21b, the pressing force, and the like. Note that an artificial muscle actuator including an artificial muscle may be used as a mechanism for driving the elastic member, and a known controllable drive mechanism such as a known motor may be used.

ここで、制御部30について、図3を参照して詳細に説明する。図3に示すように、制御部30は、音情報入力部31、メモリ32、CPU33を備えている。音情報入力部31は、外部から入力される音の音階や音量を解析し、ピッチ、音量、音の長さ(時間)を計測データとして取り込む。   Here, the control unit 30 will be described in detail with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the control unit 30 includes a sound information input unit 31, a memory 32, and a CPU 33. The sound information input unit 31 analyzes the scale and volume of an externally input sound and takes in the pitch, volume, and sound length (time) as measurement data.

メモリ32には、基準音階−ロボット動作指令値34a、基準音高ピッチデータ34b、音高調整アルゴリズム34c、演奏用音階−ロボット動作指令値34dが記憶される。基準音階−ロボット動作指令値34aは、基準音階のそれぞれの音階の音に対するロボットの動作を指令するものである。すなわち、基準音階−ロボット動作指令値34aは、各音階の音に対応して、空気の流量、弾性部材23とリード21bとの接触位置や押圧力、サクソフォン20を把持した状態で所定のピストンを押下するための腕位置、指位置等の演奏動作を決定する。   The memory 32 stores a reference scale-robot operation command value 34a, reference pitch data 34b, a pitch adjustment algorithm 34c, and a performance scale-robot operation command value 34d. The reference scale-robot operation command value 34a is used to instruct the operation of the robot with respect to the sound of each scale of the reference scale. That is, the reference scale-robot operation command value 34a corresponds to the sound of each scale, and the air flow rate, the contact position between the elastic member 23 and the lead 21b, the pressing force, and the saxophone 20 are gripped with a predetermined piston. A performance action such as an arm position or a finger position for pressing is determined.

基準音高ピッチデータ34bは、基準音階のそれぞれの音階の音に対応する音高の基準となる値である。音高調整アルゴリズム34cは、演奏動作を行うことによりサクソフォン20から発せられた演奏音の音高と、基準音高ピッチデータ34bに記憶されている基準音高とのずれを修正するためのものである。演奏用音階−ロボット動作指令値34dは、実際に楽器演奏ロボット10に演奏させるためのデータである。すなわち、演奏用音階−ロボット動作指令値34aは、音高のずれに基づいて修正された各部の演奏動作を決定する。つまり、空気の流量、弾性部材23とリード21bとの接触位置や押圧力等は、音高のずれに応じて書き換え可能となっている。   The reference pitch data 34b is a value serving as a reference for the pitch corresponding to the sound of each scale of the reference scale. The pitch adjustment algorithm 34c is for correcting a deviation between the pitch of the performance sound emitted from the saxophone 20 by performing a performance operation and the reference pitch stored in the reference pitch pitch data 34b. is there. The musical performance scale-robot operation command value 34d is data for actually causing the musical instrument performance robot 10 to perform. That is, the musical scale-robot action command value 34a for performance determines the performance action of each part corrected based on the pitch deviation. That is, the air flow rate, the contact position between the elastic member 23 and the lead 21b, the pressing force, and the like can be rewritten according to the pitch deviation.

次に、CPU33の構成について説明する。図4に示すように、CPU33は、音高ずれ判別部33a、ロボット動作指令値修正部33b、動作指示部33c、音階データ作成部33dを備えている。音高ずれ判別部33aは、音情報入力部31から入力された演奏動作によって発せられた演奏音の音高の計測データと、当該音に対応する基準音高ピッチデータ34bとを比較する。ロボット動作指令値修正部33bは、計測データの音高と基準音高とのずれに応じて、音高調整アルゴリズム34cによるロボット動作指令値の修正を行う。これに応じて、演奏用音階−ロボット動作指令値34dは書き換えられる。   Next, the configuration of the CPU 33 will be described. As shown in FIG. 4, the CPU 33 includes a pitch deviation determination unit 33a, a robot operation command value correction unit 33b, an operation instruction unit 33c, and a scale data creation unit 33d. The pitch shift discriminating unit 33a compares the pitch measurement data of the performance sound generated by the performance operation input from the sound information input unit 31 with the reference pitch pitch data 34b corresponding to the sound. The robot operation command value correction unit 33b corrects the robot operation command value by the pitch adjustment algorithm 34c according to the difference between the pitch of the measurement data and the reference pitch. In response to this, the performance scale-robot operation command value 34d is rewritten.

動作指示部33cは、修正された演奏用音階−ロボット動作指令値34dに応じて、弾性部材23や腕部、指部を駆動するための制御信号を各アクチュエータ35a、35b・・・に供給する。このように、演奏動作により演奏した楽器の演奏音の音高と、基準音高ピッチデータ34bの基準音高とのずれに応じて、演奏動作を修正することができるため、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高の微妙なずれを自動修正することが可能となる。なお、各音階の音ごとに、演奏動作の修正を行うことが好ましい。これにより、各音階の音の音高をそれぞれ調整することが可能となる。   The operation instruction unit 33c supplies a control signal for driving the elastic member 23, the arm unit, and the finger unit to each of the actuators 35a, 35b,... According to the corrected musical scale for performance-robot operation command value 34d. . Thus, since the performance operation can be corrected according to the difference between the pitch of the performance sound of the musical instrument played by the performance operation and the reference pitch of the reference pitch data 34b, the difference in ambient temperature, It is possible to automatically correct a subtle shift in pitch that occurs due to the influence of instrumental instrument differences. In addition, it is preferable to correct the performance operation for each sound of each scale. This makes it possible to adjust the pitch of the sound of each scale.

音階データ作成部33dは、音情報入力部31の計測データに基づいて、音階データを作成し、楽器演奏ロボット10の演奏動作を生成することができる。従って、楽器演奏ロボット10に、音楽を聞かせるだけで、楽器演奏ロボット10に即興で聞かせた曲と同じ曲を演奏させることができる。   The scale data creation unit 33d can create scale data based on the measurement data of the sound information input unit 31, and can generate a performance action of the musical instrument performance robot 10. Therefore, it is possible to cause the musical instrument playing robot 10 to play the same song as the music that the instrument playing robot 10 has improvised by simply listening to the music.

ここで、図5を参照して、本発明に係る楽器自動演奏方法について説明する。図5は、本実施の形態に係る楽器自動演奏方法を説明するためのフロー図である。上述したように、本発明に係る楽器演奏ロボット10は、(1)曲を聞かせることにより、即興演奏を行うことが可能であり、また、(2)音高の微妙なずれを修正することができる。従って、まず、図5(1)に示す、即興演奏を行う方法について説明する。   Here, the instrument automatic performance method according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining the automatic musical instrument performance method according to the present embodiment. As described above, the musical instrument performance robot 10 according to the present invention can perform (1) improvisation by listening to music, and (2) correct subtle deviations in pitch. Can do. Therefore, first, a method for performing an improvisational performance shown in FIG.

図5(1)に示すように、まず、楽器演奏ロボット10に音楽を聞かせる(ステップS1)。音情報入力部31は、外部から入力される音楽の音解析を行う(ステップS2)。具体的には、音情報入力部31は、楽器演奏ロボット10に聞かせた音楽中の各音のピッチ、音量、音の長さ(時間)を計測データとして取り込む。   As shown in FIG. 5A, first, the musical instrument playing robot 10 is made to listen to music (step S1). The sound information input unit 31 performs sound analysis of music input from the outside (step S2). Specifically, the sound information input unit 31 takes in the pitch, volume, and length (time) of each sound in the music heard by the musical instrument playing robot 10 as measurement data.

そして、音情報入力部31で解析された計測データに基づいて、音階データ作成部33dで音階データを作成する(ステップS3)。音階データは、ピッチ、音量、音の長さを含むデータである。その後、音階データに応じて、基準音階−ロボット動作指令値34aを用いて、ロボット動作指令値を生成する(ステップS4)。生成したロボット動作指令値を演奏用音階−ロボット動作指令値34dとして、メモリ32に記憶させる。楽器演奏ロボット10は、この演奏用音階−ロボット動作指令値34dをメモリ32から読み出すことにより、演奏を行うことができる。   Then, based on the measurement data analyzed by the sound information input unit 31, the scale data creation unit 33d creates scale data (step S3). The scale data is data including pitch, volume, and sound length. Thereafter, a robot operation command value is generated using the reference scale-robot operation command value 34a according to the scale data (step S4). The generated robot operation command value is stored in the memory 32 as a musical performance scale-robot operation command value 34d. The musical instrument performance robot 10 can perform a performance by reading out the performance scale-robot operation command value 34d from the memory 32.

なお、演奏曲を楽器演奏ロボット10に聞かせて、演奏用音階−ロボット動作指令値34dを生成した場合、周囲環境、器差等による各音階の音の音高のずれは考慮されていない。このため、音高のずれの修正が必要となる場合がある。音高のずれを修正する場合、図5(2)に示すようにステップにより音高のずれを修正することができる。まず、図5(1)において生成された演奏用音階−ロボット動作指令値34dにより、楽器演奏ロボット10に演奏動作を行わせ動作確認をする(ステップS5)。このとき、同時に、演奏動作により演奏したサクソフォン20の演奏音を音情報入力部31により収録する。   When the musical performance robot 10 is made to hear the musical performance and the musical scale-robot operation command value 34d is generated, the difference in pitch of each musical scale due to the surrounding environment, instrumental differences, etc. is not taken into consideration. For this reason, it may be necessary to correct pitch deviation. When correcting the pitch shift, the pitch shift can be corrected in steps as shown in FIG. First, the musical performance robot 10 performs a performance operation based on the performance scale-robot operation command value 34d generated in FIG. 5A and confirms the operation (step S5). At the same time, the sound information input unit 31 records the performance sound of the saxophone 20 performed by the performance operation.

そして、音情報入力部31により収録された演奏音の音高の計測データと、基準音高ピッチデータ34bとを比較し、音高のずれが許容範囲内か否かを判定する(ステップS6)。音高ずれが許容範囲外と判断した場合(ステップS6NO)、音高調整アルゴリズム34cを用いて、ロボット動作指令値の修正を行う(ステップS7)。例えば、リード21bと弾性部材23との接触位置等を変化させるように、ロボット動作指令値を修正する。これにより、音高のずれを自動修正することが可能となる。   Then, the measurement data of the pitch of the performance sound recorded by the sound information input unit 31 is compared with the reference pitch pitch data 34b, and it is determined whether or not the pitch deviation is within an allowable range (step S6). . When it is determined that the pitch deviation is outside the allowable range (step S6 NO), the robot operation command value is corrected using the pitch adjustment algorithm 34c (step S7). For example, the robot operation command value is corrected so that the contact position between the lead 21b and the elastic member 23 is changed. This makes it possible to automatically correct the pitch deviation.

そして、修正したロボット動作指令値を、新たな演奏用音階−ロボット動作指令値34dとしてメモリ32に記憶させ、この修正された演奏用音階−ロボット動作指令値34dを用いて、再度楽器演奏ロボット10に演奏動作を行わせて動作確認を行う(ステップS5に戻る)。音情報入力部31により収録された計測データと、基準音高ピッチデータ34bとを比較し、音高にずれが許容範囲内なるまでステップS5、S6、S7を繰り返す。ステップS6において、音高ずれが許容範囲内であると判断した場合(ステップS6YES)、当該ロボット動作指令値で、楽器演奏ロボット10の演奏動作が確定する(ステップS8)。   Then, the corrected robot operation command value is stored in the memory 32 as a new performance scale-robot operation command value 34d, and the musical instrument performance robot 10 is again used using the corrected performance scale-robot operation command value 34d. The performance is confirmed by performing a performance operation (return to step S5). The measurement data recorded by the sound information input unit 31 is compared with the reference pitch data 34b, and steps S5, S6, and S7 are repeated until the pitch is within the allowable range. If it is determined in step S6 that the pitch deviation is within the allowable range (YES in step S6), the performance operation of the musical instrument performance robot 10 is determined with the robot operation command value (step S8).

このように、本発明によれば、演奏動作により演奏した楽器の演奏音の音高と、基準音高ピッチデータ34bの基準音高とのずれに応じて、演奏動作を修正することができるため、周囲温度の差異、楽器の器差の影響等により発生する音高の微妙なずれを自動修正することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the performance operation can be corrected according to the difference between the pitch of the performance sound of the musical instrument played by the performance operation and the reference pitch of the reference pitch data 34b. It is possible to automatically correct subtle deviations in pitch that occur due to differences in ambient temperature, instrumental instrumental differences, and the like.

なお、楽器演奏ロボット10に音楽を聞かせる前に、音高ずれをなくすよう、演奏用音階−ロボット動作指令値34dを修正してもよい。すなわち、まず、基準音階−ロボット動作指令値34aに応じて、楽器演奏ロボット10音階をひととおり演奏させて、音情報入力部31で収録する。そして、基準音高ピッチデータ34bと計測データとを比較し、音高ずれが許容範囲外と判明した場合、音高調整アルゴリズム34cに従い、ロボット動作を修正して、新たな演奏用音階−ロボット動作指令値34dとしてメモリ32に記憶させる。修正後、楽器演奏ロボット10の動作確認を行い、基準音高とのズレを再度確認し、以下、基準音高データとの計測データとのズレが許容範囲内になるまで修正を行う。この修正した演奏用音階−ロボット動作指令値34dを用いて、楽器演奏ロボット10に音階データに応じた演奏を行うことができる。   Note that the musical scale-robot operation command value 34d may be corrected so as to eliminate pitch deviation before the musical instrument playing robot 10 listens to music. That is, first, according to the reference scale-robot operation command value 34 a, the musical instrument playing robot 10 scale is played all at once and recorded by the sound information input unit 31. Then, the reference pitch pitch data 34b is compared with the measurement data, and if the pitch deviation is found to be outside the allowable range, the robot operation is corrected according to the pitch adjustment algorithm 34c, and a new performance scale-robot operation is performed. The command value 34d is stored in the memory 32. After the correction, the operation of the musical instrument playing robot 10 is confirmed, the deviation from the reference pitch is confirmed again, and thereafter, the correction is performed until the deviation from the measurement data from the reference pitch data is within an allowable range. The musical performance robot 10 can be played in accordance with the scale data using the corrected musical scale-robot operation command value 34d.

なお、本実施の形態においては、楽器の一例として、管楽器であるサクソフォンについて説明したが、これに限定されるものではない。楽器として、例えば、バイオリン等の弦楽器、シロフォン等の打楽器、その他様々な楽器に適用可能である。弦楽器の場合には弦の押下位置(指位置)等、打楽器の場合には、打位置(腕位置)等を変化させることにより、音高を変化させることが可能である。   In the present embodiment, a saxophone that is a wind instrument has been described as an example of a musical instrument. However, the present invention is not limited to this. For example, the present invention can be applied to stringed instruments such as violins, percussion instruments such as xylophone, and other various instruments. It is possible to change the pitch by changing the pressed position (finger position) of a string in the case of a stringed instrument, and changing the hit position (arm position) in the case of a percussion instrument.

実施形態に係る楽器演奏ロボットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the musical instrument performance robot which concerns on embodiment. 図1に示す楽器演奏ロボットに搭載される管楽器演奏用マニピュレータの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the manipulator for wind instrument performance mounted in the musical instrument performance robot shown in FIG. 図1に示す楽器演奏ロボットに搭載された制御部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control part mounted in the musical instrument performance robot shown in FIG. 図2に示すCPUの構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a CPU illustrated in FIG. 2. 実施の形態に係る楽器自動演奏方法を説明するためのフロー図である。It is a flowchart for demonstrating the musical instrument automatic performance method which concerns on embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 楽器演奏ロボット
11 右手
12 左手
13 演奏用アクチュエータ
14 空気供給管
20 サクソフォン
21 マウスピース
21a マウスピース本体
21b リード
22 空気流入口
23 弾性部材
24 ケース
30 制御部
31 音情報入力部
32 メモリ
33 CPU
33a 音高ずれ判別部
33b ロボット動作指令値修正部
33c 動作指示部
33d 音階データ作成部
34a 基準音階−ロボット動作指令値
34b 基準音高ピッチデータ
34c 音高調整アルゴリズム
34d 演奏用音階−ロボット動作指令値
35a、35b、・・・ アクチュエータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Musical instrument performance robot 11 Right hand 12 Left hand 13 Performance actuator 14 Air supply pipe 20 Saxophone 21 Mouthpiece 21a Mouthpiece body 21b Lead 22 Air inflow port 23 Elastic member 24 Case 30 Control unit 31 Sound information input unit 32 Memory 33 CPU
33a Pitch deviation discriminating unit 33b Robot operation command value correcting unit 33c Operation instruction unit 33d Scale data creating unit 34a Reference scale-robot operation command value 34b Reference pitch pitch data 34c Pitch adjustment algorithm 34d Performance scale-Robot operation command value 35a, 35b, ... Actuator

Claims (8)

演奏動作を行い楽器の演奏を行う楽器演奏ロボットであって、
前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力するための音情報入力部と、
前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別する判別部と、
前記判別部で判別された音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する修正部とを備える楽器演奏ロボット。
An instrument playing robot that performs musical performances and performs musical instruments,
A sound information input unit for inputting a performance sound of the musical instrument performed by the performance operation;
A discrimination unit that compares the pitch of the performance sound input to the sound information input unit with a reference pitch and discriminates the deviation of the pitch;
A musical instrument performance robot, comprising: a correction unit that corrects the performance action based on a pitch shift determined by the determination unit.
音情報入力部と、
外部から前記音情報入力部に入力された音を解析して、音階データを生成する音階データ生成部と、
前記音階データに基づいて、演奏動作をするためのロボット動作指令値を生成する動作指令値生成部と、
を備える楽器演奏ロボット。
A sound information input section;
Analyzing the sound input to the sound information input unit from the outside, and generating a scale data generating unit,
Based on the scale data, an operation command value generating unit that generates a robot operation command value for performing a performance operation,
Musical instrument playing robot with
前記音情報入力部は、前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、
前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別する判別部と、
前記判別部で判別された音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する修正部とをさらに備える請求項1に記載の楽器演奏ロボット。
The sound information input unit inputs a performance sound of the musical instrument performed by the performance operation,
A determination unit that compares the pitch of the performance sound input to the sound information input unit with a reference pitch, and determines a pitch deviation;
The musical instrument performance robot according to claim 1, further comprising: a correction unit that corrects the performance action based on a pitch shift determined by the determination unit.
前記楽器の各音階の音の基準音高を記憶する記憶部を備え、
各音階の音ごとに、前記演奏動作の修正を行うことを特徴とする請求項1又は3に記載の楽器演奏ロボット。
A storage unit for storing a reference pitch of a sound of each scale of the musical instrument;
The musical instrument performance robot according to claim 1 or 3, wherein the performance operation is corrected for each sound of each scale.
演奏動作を行い楽器の演奏を行う楽器演奏ロボットの楽器自動演奏方法であって、
前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、
前記演奏音の音高と基準音高とを比較して、音高のずれを判別し、
前記音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する楽器自動演奏方法。
A musical instrument automatic performance method for a musical instrument performance robot that performs musical performances and performs musical instruments,
Input the performance sound of the instrument performed by the performance operation,
Compare the pitch of the performance sound with a reference pitch, determine the deviation of the pitch,
An automatic musical instrument performance method for correcting the performance operation based on the pitch deviation.
外部から音情報入力部に入力された音を解析して、音階データを生成し、
前記音階データに基づいて、演奏動作をするためのロボット動作指令値を生成する楽器自動演奏方法。
Analyzing the sound input to the sound information input unit from outside, generating scale data,
A musical instrument automatic performance method for generating a robot operation command value for performing a performance based on the scale data.
前記演奏動作により演奏した前記楽器の演奏音を入力し、
前記音情報入力部に入力された演奏音の音高と基準音高とを比較し、音高のずれを判別し、
前記音高のずれに基づいて、前記演奏動作を修正する請求項5に記載の楽器自動演奏方法。
Input the performance sound of the instrument performed by the performance operation,
Compare the pitch of the performance sound input to the sound information input unit with a reference pitch, determine the deviation of the pitch,
6. The automatic musical instrument performance method according to claim 5, wherein the performance operation is corrected based on the pitch deviation.
前記楽器の各音階の音の基準音高を記憶させ、
各音階の音ごとに、前記演奏動作の修正を行う請求項5又は7に記載の楽器自動演奏方法。
Memorize the reference pitch of the sound of each musical instrument scale;
The musical instrument automatic performance method according to claim 5 or 7, wherein the performance operation is corrected for each sound of each scale.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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