JP2000056764A

JP2000056764A - 電子楽器

Info

Publication number: JP2000056764A
Application number: JP10220005A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Matsumoto; 光広松本; Shigeru Uchiyama; 繁内山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1998-08-04
Filing date: 1998-08-04
Publication date: 2000-02-25

Abstract

(57)【要約】【課題】僅かな操作負担で、多種の変化量の指示を演
奏者が電子楽器へ与えることができるようにする。【解決手段】押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３
ｎ）は、演奏者に押圧されたときの押圧力値を各々取得
する。押圧位置特定手段４は、複数の押圧力値検出手段
（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）から出力される押圧力値を監
視し、押圧力値の検出された押圧力値検出手段の配置さ
れている筐体表面の位置を、演奏者が押圧している押圧
位置として特定する。原音変化手段２は、押圧力値検出
手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）で検出された押圧力値と
押圧位置特定手段４で特定された押圧位置とをそれぞれ
別の音変化のパラメータとして扱い、それらのパラメー
タに応じた異なる音の変化を原音発生手段１で発生させ
た原音に起こさせて楽音出力５より出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、楽音を電気信号と
して発生させる電子楽器に関し、特に、その電気信号を
加工することにより発生させた楽音の原音を異なった音
に変化させる機能を有し、その機能における原音を変化
させる程度の指示を演奏中の演奏者が随時与えることの
できる電子楽器に関する。

【０００２】

【従来の技術】楽音を電気信号として発生させる電子楽
器において、その電気信号を加工することで発生させた
楽音の原音を異なった音に変化させる機能であるエフェ
クタを有している電子楽器は市場で多数流通している。
数あるエフェクタの中でも、例えばモジュレーションや
ピッチシフトなどは、演奏者の意図する音楽的効果をそ
の電子楽器の出力する楽音により緻密に与えて表現力を
豊かにするために、原音にかけるエフェクタのエフェク
トの程度、すなわち、原音から変化させて得られる音の
変化の程度を、演奏中の演奏者が随時指示できるように
なっているものが多くある。

【０００３】電子楽器の一種である電子キーボードの中
には、キーボードの押下による楽曲の演奏中にエフェク
タのエフェクト（効果）の程度を随時指示する用途で、
ホイールやリボンコントローラといった操作子が備えら
れているものがある。これらの操作子のうち、ホイール
については、操作前の基準位置に対する操作時の回転角
度がエフェクトの程度に関する指示として検出され、ま
た、リボンコントローラについては、演奏者が指で触れ
たリボン上の相対位置がエフェクトの程度に関する指示
として検出される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】原音を異なった音に変
化させるエフェクタは多種多様なものが開発されてお
り、原音に複数の効果を同時に与えることもよく行われ
る。原音に複数のエフェクトを同時に与える場合、演奏
者がそのそれぞれのエフェクトの程度を個々に与えるこ
とができれば、演奏者の意図する音楽的効果がその電子
楽器の出力する楽音に更に緻密に与えられ、表現力の非
常に豊かな演奏を行なうことが可能となる。

【０００５】しかしながら、従来のキーボードに備えら
れている操作子で検出することのできる演奏者からのエ
フェクトの程度の指示は、例えばホイールでは１つの程
度変化のみ、また、リボンコントローラでも、例え二次
元平面上の触指位置を検出するようにしたとしても、高
々２つの程度変化を与えることが精々であった。

【０００６】これらの操作子を複数備えて指示を検出す
るようにすることも考えられる。しかし、こうすると演
奏者は複数のエフェクトの程度の指示のために複数の操
作子を操作する必要が当然生じ、しかも、演奏者はキー
ボードの押下による演奏も同時に行なっているのである
から、これらの操作子の操作は極めて困難なものとなっ
てしまう。

【０００７】以上の問題を鑑み、僅かな操作負担で、多
種の変化量の指示を演奏者が電子楽器へ与えることがで
きるようにすることが本発明が解決しようとする課題で
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに、本発明である電子楽器は、楽音の原音を電気信号
として発生させる原音発生手段と、前記原音を異なった
音に変化させる原音変化手段と、を有する電子楽器にお
いて、該電子楽器を演奏する演奏者により押圧され、該
押圧時の押圧力値を検出する複数の押圧力値検出手段
と、前記複数の押圧力値検出手段から前記押圧力値の検
出された押圧力値検出手段を判別し、該押圧力値の検出
された押圧力値検出手段の配置に基づいて前記演奏者に
より押圧された押圧位置を特定する押圧位置特定手段
と、を更に有し、前記原音変化手段は、前記演奏者によ
る押圧時の押圧力値と押圧位置とに基づいて前記原音を
変化させ、該押圧力値の変化と該押圧位置の変化とでは
異なる変化を該原音に起こさせる、ことを特徴とするも
のである。

【０００９】図１は、本発明の原理構成ブロック図であ
る。原音発生手段１は、楽音出力５より出力させる楽音
の原音を電気信号として発生させる手段であり、例え
ば、発振回路、或いは、原音の波形をサンプリングした
デジタルデータが書き込まれていて該デジタルデータが
繰返し読み出されるメモリとＤＡコンバータとの組み合
わせ、などで構成される。

【００１０】原音変化手段２は、例えば、モジュレーシ
ョンやピッチシフトなどのいわゆるエフェクタで構成
し、押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）で検出
された押圧力値と押圧位置特定手段４で特定された押圧
位置とをそれぞれ音変化のパラメータとして扱い、原音
発生手段１で発生させた原音の音をそのパラメータに応
じて変化させて楽音出力５より出力させるものであり、
例えば、押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）で
検出された押圧力値を音の振幅の変化パラメータとし
て、一方、押圧位置特定手段４で特定された押圧位置を
音の周波数の変化パラメータとして、それぞれ扱うとい
うように、押圧力値と押圧位置をそれぞれ別の音変化の
パラメータとして扱うことにより、押圧力値を変化させ
た場合と押圧位置を変化させた場合とで、原音に異なる
音の変化を起こさせる。

【００１１】押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３
ｎ）は、例えば、圧力の変化を抵抗値の変化として示す
圧力センサで構成し、演奏者に押圧されたときの押圧力
値を各々取得するものである。

【００１２】押圧位置特定手段４は、複数の押圧力値検
出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）から出力される押圧力
値を監視して演奏者による押圧力値を検出しているもの
を判別し、例えば、本発明に係る電子楽器において、押
圧力値の検出された押圧力値検出手段の配置されている
筐体表面の位置を、演奏者が押圧している押圧位置とし
て特定するものである。押圧力値検出手段（３ａ、３
ｂ、…、３ｎ）は複数備えられているので、異なる押圧
力値検出手段で押圧力値が検出されることにより、演奏
者による押圧位置が変化したことを押圧位置特定手段４
は認識することができる。

【００１３】この図１に示す原理構成により、押圧力値
検出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）から押圧位置と押圧
力値という２種類の情報の取得が可能となり、原音変化
手段２は、これらの情報に応じて異なる音の変化を原音
に与えることが可能となる。従って、この原理構成を有
する電子楽器を用いれば、演奏者が押圧する位置と押圧
の力を変える操作を行なうだけで、発生させた原音を多
様に変化させて演奏の表現力をより豊かにさせることが
できるようになる。

【００１４】また、図１において、押圧位置特定手段４
は、前記押圧位置を二次元もしくは三次元で特定し、原
音変化手段２は、前記押圧位置の次元毎の変化に基づい
て、該次元毎に異なる変化を前記原音に起こさせる、よ
うにしてもよい。

【００１５】ここで、「押圧位置を二次元もしくは三次
元で特定」するとは、例えば、押圧位置を、面内の位置
として二次元で特定、もしくは、空間内の位置として三
次元で特定するということであり、例えば、本発明に係
る電子楽器において、押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、
…、３ｎ）が筐体のある一面に配置するような場合に
は、押圧力値が検出された押圧力値検出手段の位置を２
次元の値で特定することが可能である。また、例えば、
押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）が筐体の各
表面に分散して配置するような場合には、押圧力値が検
出された押圧力値検出手段の位置を３次元の値で特定す
ることが可能である。

【００１６】この構成により、演奏者による押圧する位
置と力を変える操作から更に多くの音変化の程度に関す
る指示を電子楽器に与えることができるようになり、更
に多様な原音の変化の制御を演奏者が行なえるようにな
る。

【００１７】また、図１において、押圧位置特定手段４
は、前記押圧力値の検出された押圧力値検出手段（３
ａ、３ｂ、…、３ｎ）を複数判別したときには、該押圧
力値の検出された複数の押圧力値検出手段の配置及び該
押圧力値に基づいて前記演奏者により押圧された押圧位
置を一ヵ所に特定するようにしてもよく、特に、該押圧
力値の検出された複数の押圧力値検出手段の配置及び該
押圧力値より前記演奏者による押圧の中心位置を求め、
該中心位置を該演奏者により押圧された押圧位置として
特定するようにしてもよい。

【００１８】ここで、「該押圧力値の検出された複数の
押圧力値検出手段の配置及び該押圧力値より前記演奏者
による押圧の中心位置を求め」るとは、演奏者は常に一
点の位置を押圧するものであるという考えの下に、押圧
力値の検出された複数の押圧力値検出手段の配置と、こ
れらの押圧力値検出手段で検出された押圧力値と、から
演奏者が押圧したと仮想し得る一点の位置（押圧の中心
位置）を求めることを意味し、より具体的には、押圧力
値の検出された複数の押圧力値検出手段の配置されてい
るそれぞれの位置に、その位置の押圧力値検出手段で検
出された押圧力値に比例する質量を有する質点の存在を
想定し、これらの質点の重心の位置を求め、そして、こ
の重心の位置を演奏者による押圧の中心位置として特定
することを示すものである。

【００１９】この構成により、本発明に係る電子楽器に
配置されている押圧力値検出手段を利用して、より細か
い分解能で押圧位置を求めることができるようになる。
また、前述の場合において、押圧位置特定手段４は、前
記押圧力値の検出された押圧力値検出手段を３つ以上判
別したときには、最大及び二番目に大きな押圧力値を検
出した２つの押圧力値検出手段のみが前記押圧力値を検
出したとみなすようにしてもよく、また、最大の押圧力
値を検出した押圧力値検出手段と、該最大の押圧力値を
検出した押圧力値検出手段に隣接する押圧力値検出手段
の中で最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と、
の２つの押圧力値検出手段のみが前記押圧力値を検出し
たとみなすようにしてもよい。

【００２０】このように、２つの押圧力値検出手段のみ
が前記押圧力値を検出したとみなすようにすることによ
り、押圧位置特定手段４によって行われる押圧の中心位
置を求める処理の処理負担を軽減させることができるよ
うになる。

【００２１】また、図１において、押圧位置特定手段４
は、前記演奏者により同時に押圧されることが予測され
る範囲を示す押圧予測範囲が予め設定され、前記押圧力
値の検出された押圧力値検出手段を複数判別したときに
は、最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と、該
最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と同時に前
記演奏者により押圧されることが前記押圧予測範囲によ
り予測される全ての押圧力値検出手段と、のそれぞれの
配置及びそれぞれで検出された押圧力値に基づいて前記
演奏者により押圧された押圧位置を一ヵ所に特定するよ
うにしてもよく、特に、前述した前記演奏者による押圧
の中心位置を求め、該中心位置を該演奏者により押圧さ
れた押圧位置として特定するようにしてもよい。

【００２２】ここで、「演奏者により同時に押圧される
ことが予測される範囲を示す押圧予測範囲」としては、
例えば、押圧力値検出手段（３ａ、３ｂ、…、３ｎ）を
押圧する演奏者の指先の寸法などが考えられる。

【００２３】この構成では、押圧予測範囲の外に配置さ
れている押圧力値検出手段が押圧力値を検出していたと
しても、それは演奏者による押圧以外の何らかの原因に
よって検出されている可能性が高いので、このような押
圧力値の検出は押圧位置特定手段４が無視するというも
のである。こうすることにより、演奏者による押圧位置
を特定する精度の向上が期待できる。

【００２４】更に、押圧位置特定手段４が前記押圧力値
の検出された押圧力値検出手段を複数判別したときに特
定した押圧位置における前記演奏者により押圧された押
圧力値を、押圧位置特定手段４により判別された複数の
押圧力値検出手段により検出された押圧力値に基づいて
推定する押圧力値推定手段を更に有し、特に、前記押圧
力値推定手段は、押圧位置特定手段４により判別された
複数の押圧力値検出手段により検出された押圧力値の総
和を、前記演奏者により押圧された押圧力値と推定する
ようにし、原音変化手段２は、押圧位置特定手段４で特
定された押圧位置と押圧力値推定手段により推定された
押圧力値とをそれぞれ音変化の別のパラメータとして扱
い、原音発生手段１で発生させた原音をそのパラメータ
に応じて音の変化を起こさせて楽音出力５より出力させ
るようにしてもよい。

【００２５】この構成により、押圧力値検出手段４が現
実には配置されていない位置に押圧位置を特定した場合
でも、その押圧位置における押圧力値を推定し、その値
に基づいた音の変化を原音に与えることができるように
なる。

【００２６】なお、図１の原音変化手段２は、原音発生
手段１で発生させたアナログ信号である楽音の原音をア
ナログ信号として処理するアナログ処理回路で構成して
も、また、アナログ信号として発生させた楽音の原音を
Ａ／Ｄ変換してデジタル信号としてから処理するデジタ
ル信号処理回路で構成しても、どちらでもよく、更に
は、原音発生手段１で楽音の原音をデジタル信号として
発生させ、原音変化手段２では、その原音をデジタル信
号のまま処理するデジタル信号処理回路で構成するよう
にしてもよい。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態とし
て、電子キーボードでの実施例について説明する。

【００２８】図２は、本発明を実施する電子キーボード
の回路構成を示す図である。同図において、ＣＰＵ１
１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、タイマ１４、ＡＤＣ１
５、ＳＷ群１６、音源回路１７、出力ポート１８は、バ
ス２０を介してそれぞれ相互に接続されている。

【００２９】ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された制
御プログラムに従って、ＲＡＭ１３をワークエリアとし
て使用しながら、この電子キーボード全体の動作を制御
する中央演算処理装置である。

【００３０】ＲＯＭ１２は、ＣＰＵ１１で実行される、
電子キーボード全体の制御のための制御プログラムが予
め格納されているリードオンリメモリである。ＲＡＭ１
３は、センサマトリクス１９により取得される圧力値を
デジタルデータとして一時的に格納したり、ＣＰＵ１１
による処理のためのワークエリアとして用いられるラン
ダムアクセスメモリである。

【００３１】タイマ１４は、一定の時間間隔を計時する
ものであり、例えば、発振回路とカウンタ回路との組み
合わせにより構成される。ＡＤＣ１５はいわゆるＡＤコ
ンバータであり、センサマトリクス１９により取得され
るアナログ量である圧力値をＣＰＵ１１からの指示によ
りサンプリングし、ＣＰＵ１１で処理可能なデジタル値
に変換するものである。

【００３２】ＳＷ群１６は、この電子キーボードを操作
するために必要なスイッチ群であり、電子キーボードの
鍵盤スイッチや各種機能のための機能スイッチなどが含
まれる。ＳＷ群１６の状態はＣＰＵ１１により監視され
る。

【００３３】音源回路１７は、本発明の実施の形態で
は、楽音の原音を電気信号として発生させる原音発生機
能と、例えば、モジュレーションやピッチシフトなど
の、発生させた原音を異なった音に変化させるエフェク
ト機能と、の両機能を併せ持つ回路を用いる。この音源
回路１７のエフェクト機能を実現させる回路は、例え
ば、複数のエフェクト回路ブロックを直列接続するなど
して、複数のエフェクトを原音に同時にかけられるよう
に構成する。この音源回路１７の両機能の動作は、共に
ＣＰＵ１１により制御される。

【００３４】出力ポート１８及びセンサマトリクス１９
については、図３を用いて説明する。図３は、図２に示
すセンサマトリクス１９の構成を示す図である。

【００３５】図３（Ａ）に示す回路構成で、ＡＤＩＮ０
〜ＡＤＩＮ７の各ラインは８チャンネルを有するＡＤコ
ンバータであるＡＤＣ１５と接続され、ＫＣ０〜ＫＣ３
の各ラインは、出力ポート１８からバス２０を介してＣ
ＰＵ１１と接続されている。

【００３６】ＡＤＩＮ０のラインは、例えばＡＤＣ１５
のフルスケールの電圧値である＋Ｖｃｃまで、抵抗２２
を介してプルアップされている。ＡＤＩＮ１〜ＡＤＩＮ
７の各ラインも実際にはＡＤＩＮ０と同様にプルアップ
されているが、同図ではＡＤＩＮ０をプルアップする抵
抗２２のみを記している。

【００３７】ＡＤＩＮ０〜ＡＤＩＮ７の８つの各ライン
と、ＫＣ０〜ＫＣ３の４つの各ラインと、の間には圧力
センサ２１が１つずつ備えられている。図３（Ａ）で
は、簡単のため、ＡＤＩＮ０とＫＣ０との間に、接点０
として圧力センサ２１を１つのみ記しているが、実際に
は、同図に示す接点０〜接点３１までのそれぞれに１つ
ずつ、合計３２個の圧力センサ２１が備えられている。

【００３８】本実施の形態では、圧力センサ２１は、市
場で一般的に流通している、圧力値の変化が抵抗値の変
化として得られるものを使用する。図３（Ａ）の回路構
成により、ＣＰＵ１１が、各圧力センサ２１で検出した
押圧力値を取得する方法については、後の割り込み処理
の説明で併せて説明する。

【００３９】図３（Ｂ）は、接点０〜接点３１としてセ
ンサマトリクス１９に備えられている圧力センサ２１
の、電子キーボード表面上での配置の様子を示したもの
であり、演奏者がエフェクトの程度を電子キーボードに
指示するために操作する操作子として、接点０〜接点３
１の３２個の圧力センサ２１が直線的に等間隔に並べら
れて配置されている。

【００４０】次に、図２に示すＣＰＵ１１が行なう制御
について、図２及び図３を適宜参照しながら説明する。
図４は、ＣＰＵ１１が、電源投入直後よりＲＯＭ１２に
記憶されている制御プログラムを実行することにより実
現される、ＣＰＵ１１による電子キーボード全体の制御
処理を示すフローチャートである。ＣＰＵ１１による制
御動作を同図に従って説明する。

【００４１】まず、ステップＳ１０１において、電源投
入直後にイニシャル処理が実行され、ＣＰＵ１１自身の
有するレジスタやＲＡＭ１３の記憶内容の初期化、初期
設定値の格納、などの処理が行なわれる。

【００４２】次に、ステップＳ１０２において、ＳＷ群
１６として備えられている鍵盤スイッチや各種機能のた
めの機能スイッチの現在の状態をＣＰＵ１１が取得する
ための走査処理が行なわれる。

【００４３】ステップＳ１０３では、機能ＳＷ処理が実
行され、前ステップでの走査処理の結果として得られる
機能スイッチの現在の状態をＣＰＵ１１が取得する。ス
テップＳ１０４では、鍵盤処理が実行され、ステップＳ
１０２での走査処理の結果として得られる鍵盤スイッチ
の現在の状態をＣＰＵ１１が取得する。

【００４４】ステップＳ１０５では、音源処理、すなわ
ち、センサマトリクス１９で取得した圧力値に基づいて
決定される、演奏者による押圧から得られる各パラメー
タに応じたエフェクトの程度に関する設定データや、例
えば、各機能スイッチの状態に応じた、例えば、発生さ
せる原音の種類、原音に加えるエフェクトの種類などに
ついての設定データを音源回路１７に転送する処理が実
行される。

【００４５】ステップＳ１０６では、前述の音源処理を
除く、ＳＷ群１６の状態に応じて行われる他の処理を実
行し、その後、ステップＳ１０２に戻り、ここまでで説
明した処理が繰り返される。

【００４６】次に、図２に示す本発明の実施の形態であ
る電子キーボードのＣＰＵ１１が行なう割込み制御につ
いて説明する。図２に示す本発明の実施の形態では、セ
ンサマトリクス１９で検出した圧力値から、演奏者の押
圧位置と押圧力値とをＣＰＵ１１が決定する本発明に特
に関係する処理と、音源回路１７に楽音を発音・消音さ
せる処理とを、タイマ１４の計時に基づくタイマ割込み
によって一定時間間隔ごとに処理するようにしている。

【００４７】この割り込み処理の実行を開始させるため
にタイマ１４で発生させるタイマ割込み信号の発生時間
間隔は、図４に示した電子キーボード全体の制御処理に
要する処理時間を考慮して、ある程度は長くする必要が
あるが、タイマ割り込みの発生時間間隔が長すぎると、
音源回路１７による楽音の発音・消音のタイミングに違
和感が生じるようになったり、また、演奏者による押圧
に対する反応が鈍くなったりするなどの弊害が発生する
ので、両者のバランスを考慮して設定する。

【００４８】図５は、ＣＰＵ１１により行われる割り込
み処理のフローチャートである。なお、前に説明した図
４のフローチャート中のステップＳ１０１のイニシャル
処理において、出力ポート１８はすべて非選択である高
インピーダンス状態（Ｈｉ−Ｚ状態）に初期設定され
る。

【００４９】また、変数Ｐｈは０に初期設定され、更に
変数ＡＤｍａｐアドレスは、ＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａ
ｐの先頭アドレスが初期設定される。変数Ｐｈ及びＲＡ
Ｍ１３の領域ＡＤｍａｐについては後述する。

【００５０】では、タイマ割り込み発生時におけるＣＰ
Ｕ１１による制御動作を図５に従って説明する。まず、
ステップＳ１１１では、変数Ｐｈと定数“４”とを比較
し、Ｐｈが４であればステップＳ１３１に、一方、Ｐｈ
が４でなければステップＳ１１２に、それぞれ進む。

【００５１】ステップＳ１１２からステップＳ１２２に
かけての処理は、変数Ｐｈが０から３の場合に実行され
る処理であり、センサマトリクス１９に備えられている
各圧力センサ２１で検出した押圧力値をＣＰＵ１１が取
得する処理である。

【００５２】ステップＳ１１２では、出力ポート１８の
中で、例えば、変数Ｐｈの現在の値が“０" であればＫ
Ｃ０のラインを選択するというように、現在の変数Ｐｈ
の値に対応する図３（Ａ）に示すＫＣ０〜ＫＣ３のライ
ンのうちの１つを選択し、選択したラインに接続されて
いる出力ポートをＬレベル（システムグランドのレベ
ル）に設定する。

【００５３】ステップＳ１１３では、変数ＡＤチャンネ
ル番号を“０”に設定する。ステップＳ１１４では、８
チャンネルを有するＡＤＣ１５の中から、例えば、現在
の変数ＡＤチャンネル番号が“０”であればＡＤＩＮ０
のラインに接続されているＡＤＣ１５のチャンネルを選
択するというように、変数ＡＤチャンネル番号に対応す
る図３（Ａ）に示すＡＤＩＮ０〜ＡＤＩＮ７のラインの
うちの１つに接続されているＡＤＣ１５のチャンネルを
選択する。

【００５４】ステップＳ１１５では、ＡＤＣ１５による
ＡＤ変換を開始させ、続くステップＳ１１６では、ＡＤ
Ｃ１５がＡＤ変換に要する時間に応じた処理のウェイト
を行なう。

【００５５】ステップＳ１１７では、ＡＤ変換値をＡＤ
Ｃ１５より取得し、変数ＡＤｍａｐアドレスで示される
ＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａｐ内の格納位置に格納する。
本発明の実施の形態におけるＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａ
ｐの内容を図６に示す。同図に示すように、領域ＡＤｍ
ａｐには、圧力センサ２１で検出され、ＡＤＣ１５でデ
ジタル値に変換された圧力値が、図３（Ａ）に示す接点
０から接点３１に対応する圧力センサの順に圧力値０か
ら圧力値３１として各１バイトの値で合計３２バイト格
納される。但し、このステップＳ１１７で領域ＡＤｍａ
ｐに格納される値は圧力値を直接示すものではなく、圧
力センサ２１と抵抗２２との分圧により得られる圧力セ
ンサ２１両端に生じる電圧のＡＤ変換値が格納される。

【００５６】ステップＳ１１８では、変数ＡＤチャンネ
ル番号が“７”であるか否かを調べ、変数ＡＤチャンネ
ル番号が“７”であればステップＳ１２１に、一方、そ
うでなければステップＳ１１９にそれぞれ進む。

【００５７】ステップＳ１１９では、変数ＡＤｍａｐア
ドレスをインクリメントして次の圧力値の格納位置を示
すようにする。ステップＳ１２０では、変数ＡＤチャン
ネル番号をインクリメントして次のチャンネルを示すよ
うにし、その後、ステップＳ１１４へ戻り、前述した処
理を繰り返す。

【００５８】ステップＳ１２１では、ステップＳ１１２
で選択したＫＣ０〜ＫＣ３のラインのうちの１つに接続
されている出力ポートを元の状態である非選択である高
インピーダンス状態（Ｈｉ−Ｚ状態）に設定する。

【００５９】ステップＳ１２２では、変数Ｐｈをインク
リメントし、その後、今回の割り込み処理を終了して、
通常の処理へ戻る。一方、ステップＳ１３１からステッ
プＳ１３４にかけての処理は、ステップＳ１１１でＰｈ
が４であると判断されたときに実行される処理であり、
Ｐｈが０から３のときに取得した圧力値に基づく押圧位
置の特定、その押圧位置における押圧力値の推定、及び
楽音の発音・消音制御を行なう処理である。

【００６０】まず、ステップＳ１３１では押圧中心位置
／押圧力推定値決定処理を行なう。押圧中心位置／押圧
力推定値決定処理の詳細は後述する。ステップＳ１３２
では、音源回路１７にＳＷ群１６の鍵盤スイッチの操作
に応じて楽音を発音・消音させる音源用割り込み処理が
実行される。

【００６１】その後、ステップＳ１３３では、変数ＡＤ
ｍａｐアドレスを初期設定値であるＲＡＭ１３の領域Ａ
Ｄｍａｐの先頭アドレスに再設定され、続くステップＳ
１３４で変数Ｐｈも初期値“０”に再設定され、以上で
今回の割り込み処理を終了して、通常の処理へ戻る。

【００６２】次に、前述した割り込み処理中のステップ
Ｓ１３１で実行される押圧中心位置／押圧力推定値決定
処理について説明する。押圧中心位置／押圧力推定値決
定処理は、センサマトリクス１９に備えられている各圧
力センサ２１により、前述の割り込み処理の他のステッ
プで検出された圧力値と、図３（Ｂ）に示す各圧力セン
サ２１の配置と、の関係から、演奏者による押圧の中心
位置を特定し、その押圧位置における押圧力値を推定す
る処理であり、本発明に関する特徴的な処理のひとつで
ある。

【００６３】図７は、本発明の実施の形態における押圧
中心位置／押圧力推定値決定処理の原理を説明する図で
ある。ここでは、同一平面上に圧力センサの配置されて
いる接点Ａ及び接点Ｂの２つの接点で圧力値が検出さ
れ、接点Ａでは圧力値ａが、接点Ｂでは、圧力値ｂが検
出されたときに、演奏者による押圧の中心位置Ｐを特定
し、その押圧位置Ｐにおける押圧力値ｐを推定する場合
を考える。

【００６４】本発明の実施の形態においては、２つの接
点Ａ、Ｂにおいて検出される圧力値ａ、ｂの違いは、２
つの接点Ａ、Ｂからの押圧の中心位置Ｐまでの距離Ａ
Ｐ、ＢＰまでの距離の違いに基づくものであり、圧力値
ａ、ｂと距離ＡＰ、ＢＰとの関係は逆比の関係を有して
いるものと考えるようにする。すなわち、ＡＰ：ＢＰ＝
ｂ：ａとなる点Ｐを求め、この点Ｐを演奏者による押圧
の中心位置とするのである。

【００６５】なお、この中心位置Ｐの特定手法は、接点
Ａ及びＢにそれぞれ圧力値ａ、ｂに比例する質量を有す
る質点の存在を想定し、これらの質点の重心の位置を求
め、この重心の位置を演奏者による押圧の中心位置Ｐと
して特定することと等価である。そこで、もしも３つ以
上の接点で押圧力値が検出された場合には、前述と同様
に考えて重心の位置を求め、この重心の位置を演奏者に
よる押圧の中心位置とすればよい。

【００６６】次に、本発明の実施の形態における押圧の
中心位置における押圧力値を推定する手法を説明する。
本発明の実施の形態では、押圧の中心位置における演奏
者による押圧力は圧力値が検出された各接点における圧
力が合成されたものと考える。すなわち、図７の例で
は、演奏者による押圧の中心位置Ｐにおける押圧力の推
定値ｐは、接点Ａにおいて検出された圧力値ａと接点Ｂ
において検出された圧力値ｂとの和、すなわち、ｐ＝ａ
＋ｂという計算により押圧力値ｐを推定する。

【００６７】また、もしも、３つ以上の接点において圧
力値が検出された場合には、前述と同様に、各接点で検
出された圧力値の総和をもって、押圧の中心位置におけ
る演奏者による押圧力値と推定するようにする。

【００６８】図８は、押圧中心位置／押圧力推定値決定
処理の第一の例を示すフローチャートである。図３
（Ｂ）に示すように、本発明の実施の形態では、センサ
マトリクス１９に備えられている各圧力センサ２１は直
線的に等間隔に並べられて配置されている。従って、図
６に示す各圧力センサ２１で検出したそれぞれの圧力値
が格納されているＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａｐの各アド
レス値は、図３（Ｂ）に示す操作子における各圧力セン
サ２１の相対位置を示す値ともみることができる。図８
の例では、このことを利用して押圧中心位置に相当する
アドレス値を求め、さらにその押圧中心位置における押
圧力推定値を求めるようにしている。

【００６９】なお、図８のフローチャートでは、ＣＰＵ
１１への処理負担の軽減のため、最大の圧力値を検出し
た圧力センサの位置及び圧力値と、その圧力センサに隣
接する圧力センサのうちで最大の圧力値を検出した圧力
センサの位置及び圧力値と、より押圧中心位置を特定
し、押圧力の推定値を求めるようにしている。もちろ
ん、圧力値を検出した全ての圧力センサの位置及び圧力
値から押圧中心位置を特定し、押圧力の推定値を求める
ようにしてもよい。

【００７０】では、図８について説明する。まず、ステ
ップＳ１４１では、前述した図５の割り込み処理のステ
ップＳ１１７でＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａｐに格納した
圧力センサ２１両端に生じる電圧のＡＤ変換値を読み出
して圧力値に変換し、ＲＡＭ１３の領域ＡＤｍａｐ内の
元の位置に格納する。圧力センサ２１両端に生じる電圧
値から圧力値への変換は、例えば、圧力センサ２１につ
いての電圧値から圧力値への変換テーブルをＲＯＭ１２
に予め格納しておき、ＣＰＵ１１がこの変換テーブルを
参照して電圧値から圧力値への変換を行なうようにす
る。

【００７１】ステップＳ１４２では、ＲＡＭ１３の領域
ＡＤｍａｐに格納されている各圧力値を読み出し、これ
らの中から、最大である圧力値及びその圧力値が格納さ
れているアドレス値を取得する。これらの値が、押圧中
心位置及び押圧力推定値の決定のための第一候補とな
る。

【００７２】ステップＳ１４３では、ＲＡＭ１３の領域
ＡＤｍａｐで、前ステップで取得した最大の圧力値が格
納されているアドレスの前後のアドレスの圧力値を比較
し、大きい方の圧力値及びその圧力値が格納されている
アドレス値を取得する。これらの値が、押圧中心位置及
び押圧力推定値の決定のための第二候補となる。

【００７３】ステップＳ１４４では、取得した第一候補
及び第二候補のアドレス値を比較し、アドレスの若い方
を接点Ａ、他方を接点Ｂと定義する。ステップＳ１４５
では、接点Ａのアドレス値からＲＡＭ１３の領域ＡＤｍ
ａｐの先頭アドレス値を減じ、この値をアドレス整数と
する。このアドレス整数とは、図３（Ａ）において、接
点０から接点Ａまでの距離を示す値とみることができ
る。

【００７４】ステップＳ１４６では、接点Ａ、Ｂで検出
された圧力値をそれぞれａ、ｂとすればｂ／（ａ＋ｂ）
を計算するものであり、この値をアドレス小数とする。
図６に示したように、本発明の実施の形態では、ＲＡＭ
１３の領域ＡＤｍａｐに格納した各圧力値は１バイト間
隔で並べている。従って、前ステップで求めたアドレス
整数を整数部分とし、このアドレス小数を小数部分とし
て得られる値は、図３（Ｂ）における接点０からの距離
として示される押圧中心位置を示す値である。

【００７５】ステップＳ１４７では、前ステップの説明
で用いた仮定に従えばａ＋ｂを計算するものであり、こ
の値を前ステップで求めた押圧中心位置における押圧力
推定値とする。その後、今回の押圧中心位置／押圧力推
定値決定処理を終了し、図５に示すステップＳ１３２に
進む。

【００７６】以上までの処理が押圧中心位置／押圧力推
定値決定処理の第一の例である。なお、この例では、Ｒ
ＡＭ１３の領域ＡＤｍａｐのアドレス値を各圧力センサ
の位置を示す値として利用したが、代わりに、各圧力セ
ンサの位置を座標値としてＲＯＭ１２に予め格納してお
き、これらの座標値と検出圧力値とより押圧中心位置を
求めるようにすることも勿論可能であり、例えば、各圧
力センサが等間隔に並べられていなかったり、直線的に
並べられていないような場合にはむしろこの方が容易で
ある。こうするときの位置を示す座標は、各圧力センサ
が直線的に並べられているのであれば１次元、また、電
子キーボードの筐体の同一面上に並べられているのであ
れば２次元、更に、電子キーボードの筐体の複数面に渡
って並べられているのであれば３次元、の座標でそれぞ
れ示すようにする。そして、前述した音源処理（図４の
ステップＳ１０５）では、求めた押圧中心位置が多次元
の座標で示される場合には、次元毎の座標値を異なるエ
フェクトの程度の設定に用いるようにすると、多種のエ
フェクトの程度の制御が押圧位置の変化だけでも行なえ
るようになる。

【００７７】次に、押圧中心位置／押圧力推定値決定処
理の別の例について説明する。図９は、押圧中心位置／
押圧力推定値決定処理の第二の例を示すフローチャート
である。

【００７８】この例では、前提として、演奏者により同
時に押圧される図３（Ｂ）に示す操作子の範囲を予め予
測しておく。ここでは、演奏者が図３（Ｂ）に示す操作
子を押圧する指の大きさを考慮して、隣接した３つの接
点が同時に押圧されるものと予測している。

【００７９】そして、圧力値の検出された複数の圧力セ
ンサから、最大の圧力値を検出した圧力センサと、その
圧力センサと同時に押圧されることが前述の考えにより
予測される範囲に配置されている圧力センサと、の合計
３つの隣接した圧力センサのそれぞれの配置及びそれぞ
れで検出された圧力値に基づいて、演奏者により押圧さ
れた押圧中心位置を求め、更に、その押圧中心位置にお
ける押圧力値を推定する処理を示したものが図９のフロ
ーチャートである。

【００８０】図９において、ステップＳ１５１からステ
ップＳ１５３までの処理は、図８に示した第一の例のフ
ローチャートにおけるステップＳ１４１からステップＳ
１４３までの処理と同様である。

【００８１】ステップＳ１５４では、前ステップまでに
取得した第一、第二候補の連続した２つのアドレスの前
後のアドレスの圧力値を比較し、大きい方の圧力値及び
その圧力値が格納されているアドレス値を取得する。こ
れらの値が、押圧中心位置及び押圧力推定値の決定のた
めの第三候補となる。

【００８２】ステップＳ１５５では、取得した第一、第
二、第三候補のアドレス値を比較し、アドレスの若い順
に接点Ａ、接点Ｂ、接点Ｃと定義する。ステップＳ１５
６からステップＳ１５８にかけての処理は、図８に示し
た第一の例のフローチャートにおけるステップＳ１４５
からステップＳ１４７までの処理と同様であり、接点Ｂ
及び接点Ｃのみを基にしたときの押圧中心位置（これを
ＢＣ合成位置と呼ぶ）を接点０に対する相対位置として
求め、更に、そのＢＣ合成位置における押圧力の推定値
（これをＢＣ合成圧力と呼ぶ）を求めるものである。

【００８３】ステップＳ１５９及びステップＳ１６０の
処理の原理については図１０を用いて説明する。接点
Ａ、接点Ｂ、接点Ｃで検出された圧力値をそれぞれａ、
ｂ、ｃとすると、ＢＣ合成位置を示すアドレスの小数で
あるＢＣ合成アドレス小数はステップＳ１５７でｃ／
（ｂ＋ｃ）として求められている。

【００８４】ここで、図１０に示すように、接点Ａと接
点Ｂとのアドレスの距離は“１”であるから、接点Ａと
ＢＣ合成位置との間の距離をアドレスを単位として示す
と、（１＋ＢＣ合成アドレス小数）となる。

【００８５】従って、ＢＣ合成圧力を［ｂｃ］（＝ｂ＋
ｃ）と示せば、接点Ａの位置及び圧力とＢＣ合成位置及
びＢＣ合成圧力とを基とする押圧中心位置（これをＡＢ
Ｃ合成位置と呼ぶ）と、接点Ａと、の間の距離、すなわ
ち、同図に示す「偏差」は（１＋ＢＣ合成アドレス小
数）×｛［ｂｃ］／（ａ＋［ｂｃ］）｝で求まり、この
計算を実行する処理がステップＳ１５９である。

【００８６】よって、ＡＢＣ合成位置を接点０からの距
離として示す数値は、ステップＳ１６０に示す、（Ａの
アドレス−ＡＤｍａｐ先頭アドレス）＋偏差の計算によ
り求めることができるのである。

【００８７】ステップＳ１６１では、ＡＢＣ合成位置で
の押圧力の推定値（これをＡＢＣ合成圧力と呼ぶ）とし
て各接点Ａ、Ｂ、Ｃで取得した圧力値の総和を求める。
ステップＳ１６２では、ＡＢＣ合成位置をこの処理全体
で求めた押圧中心位置とし、また、ＡＢＣ合成圧力をこ
の処理全体で求めた押圧力の推定値とし、今回の処理を
終了して図５に示すステップＳ１３２に進む。

【００８８】以上までの処理が押圧中心位置／押圧力推
定値決定処理の第二の例である。なお、この例において
も、各圧力センサの位置を座標で定義し、座標値と検出
圧力値とより押圧中心位置を求めるようにすることは勿
論可能であり、各位置を２次元、３次元で示すような場
合には、演奏者により同時に押圧される範囲の予測も、
面を範囲として、あるいは空間を範囲として予測してお
くようにしても良い。

【００８９】また、圧力値の検出された複数の圧力セン
サの配置及び検出圧力値に基づいて演奏者により押圧さ
れた押圧位置を一ヵ所に特定する手法として、押圧の中
心位置を求める手法を説明したが、本発明はこの手法に
限定されるものではなく、例えば、圧力値の検出された
圧力センサの位置と検出された圧力値とより両者の関係
を示す圧力分布の近似式を求め、その近似式より圧力近
似値の最大となる位置を演奏者が押圧した押圧位置とし
て特定する手法など、押圧位置を特定する他の手法を用
いて本発明を実施することも可能である。

【００９０】更に、特定された押圧位置における押圧力
の推定も、前述した検出圧力値の総和を求める手法に本
発明は限定されるものではなく、例えば、上述した例に
従って得た圧力分布の近似式より求まる圧力近似値の最
大値を押圧力値として推定するなど、特定された押圧位
置における押圧力を推定する他の手法を用いて本発明を
実施することも可能である。

【００９１】

【発明の効果】本発明は、以上詳細に説明した構成によ
り、電子楽器に設けられている操作子を押圧する押圧位
置の変更操作に加え、押圧力の強弱操作を行なうという
僅かな操作負担を演奏者に求めるだけで、多種の変化量
の指示を演奏者から電子楽器へ与えることが可能とな
り、表現力のより豊かな演奏を行なうことができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理構成ブロック図である。

【図２】本発明を実施する電子キーボードの回路構成を
示す図である。

【図３】センサマトリクスの構成を示す図である。

【図４】ＣＰＵによる電子キーボード全体の制御処理を
示すフローチャートである。

【図５】ＣＰＵにより実行される割り込み処理のフロー
チャートである。

【図６】ＲＡＭの領域ＡＤｍａｐの内容を示す図であ
る。

【図７】本発明の実施の形態における押圧中心位置／押
圧力推定値決定処理の原理を説明する図である。

【図８】押圧中心位置／押圧力推定値決定処理の第一の
例を示すフローチャートである。

【図９】押圧中心位置／押圧力推定値決定処理の第二の
例を示すフローチャートである。

【図１０】図９のステップＳ１５９からステップＳ１６
０にかけての処理の原理を説明する図である。

【符号の説明】

１原音発生手段２原音変化手段３ａ、３ｂ、…、３ｎ押圧力値検出手段４押圧位置特定手段５楽音出力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】楽音の原音を電気信号として発生させる
原音発生手段と、前記原音を異なった音に変化させる原音変化手段と、を有する電子楽器において、該電子楽器を演奏する演奏者により押圧され、該押圧時
の押圧力値を検出する複数の押圧力値検出手段と、前記複数の押圧力値検出手段から前記押圧力値の検出さ
れた押圧力値検出手段を判別し、該押圧力値の検出され
た押圧力値検出手段の配置に基づいて前記演奏者により
押圧された押圧位置を特定する押圧位置特定手段と、を更に有し、前記原音変化手段は、前記演奏者による押圧時の押圧力
値と押圧位置とに基づいて前記原音を変化させ、該押圧
力値の変化と該押圧位置の変化とでは異なる変化を該原
音に起こさせる、ことを特徴とする電子楽器。
【請求項２】前記押圧位置特定手段は、前記押圧位置
を二次元もしくは三次元で特定し、前記原音変化手段は、前記押圧位置の次元毎の変化に基
づいて、該次元毎に異なる変化を前記原音に起こさせ
る、ことを特徴とする請求項１に記載の電子楽器。
【請求項３】楽音の原音を電気信号として発生させる
原音発生手段と、前記原音を異なった音に変化させる原音変化手段と、を有する電子楽器において、該電子楽器を演奏する演奏者により押圧され、該押圧時
の押圧力値を検出する複数の押圧力値検出手段と、前記複数の押圧力値検出手段から前記押圧力値の検出さ
れた押圧力値検出手段を判別し、該押圧力値の検出され
た押圧力値検出手段の配置に基づいて前記演奏者により
押圧された押圧位置を特定する押圧位置特定手段と、を更に有し、前記押圧位置特定手段は、前記押圧力値の検出された押
圧力値検出手段を複数判別したときには、該押圧力値の
検出された複数の押圧力値検出手段の配置及び該押圧力
値に基づいて前記演奏者により押圧された押圧位置を一
ヵ所に特定する、ことを特徴とする電子楽器。
【請求項４】前記押圧位置特定手段は、前記押圧力値
の検出された押圧力値検出手段を複数判別したときに
は、該押圧力値の検出された複数の押圧力値検出手段の
配置及び該押圧力値より前記演奏者による押圧の中心位
置を求め、該中心位置を該演奏者により押圧された押圧
位置として特定することを特徴とする請求項３に記載の
電子楽器。
【請求項５】前記押圧位置特定手段は、前記押圧力値
の検出された押圧力値検出手段を３つ以上判別したとき
には、最大及び二番目に大きな押圧力値を検出した２つ
の押圧力値検出手段のみが前記押圧力値を検出したとみ
なすことを特徴とする請求項３または４に記載の電子楽
器。
【請求項６】前記押圧位置特定手段は、前記押圧力値
の検出された押圧力値検出手段を３つ以上判別したとき
には、最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と、
該最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段に隣接し
て配置されている押圧力値検出手段の中では最大の押圧
力値を検出した押圧力値検出手段と、の２つの押圧力値
検出手段のみが前記押圧力値を検出したとみなすことを
特徴とする請求項３または４に記載の電子楽器。
【請求項７】楽音の原音を電気信号として発生させる
原音発生手段と、前記原音を異なった音に変化させる原音変化手段と、を有する電子楽器において、該電子楽器を演奏する演奏者により押圧され、該押圧時
の押圧力値を検出する複数の押圧力値検出手段と、前記複数の押圧力値検出手段から前記押圧力値の検出さ
れた押圧力値検出手段を判別し、該押圧力値の検出され
た押圧力値検出手段の配置に基づいて前記演奏者により
押圧された押圧位置を特定する押圧位置特定手段と、を更に有し、前記押圧位置特定手段は、前記演奏者により同時に押圧されることが予測される範
囲を示す押圧予測範囲が予め設定され、前記押圧力値の検出された押圧力値検出手段を複数判別
したときには、最大の押圧力値を検出した押圧力値検出
手段と、該最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段
と同時に前記演奏者により押圧されることが前記押圧予
測範囲により予測される全ての押圧力値検出手段と、の
それぞれの配置及びそれぞれで検出された押圧力値に基
づいて前記演奏者により押圧された押圧位置を一ヵ所に
特定する、ことを特徴とする電子楽器。
【請求項８】前記押圧位置特定手段は、前記押圧力値
の検出された押圧力値検出手段を複数判別したときに
は、最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と、該
最大の押圧力値を検出した押圧力値検出手段と同時に前
記演奏者により押圧されることが前記押圧予測範囲によ
り予測される全ての押圧力値検出手段と、のそれぞれの
配置及びそれぞれで検出された押圧力値より前記演奏者
による押圧の中心位置を求め、該中心位置を該演奏者に
より押圧された押圧位置として特定することを特徴とす
る請求項７に記載の電子楽器。
【請求項９】前記押圧位置特定手段が前記押圧力値の
検出された押圧力値検出手段を複数判別したときに特定
した押圧位置における前記演奏者により押圧された押圧
力値を、該押圧位置特定手段により判別された複数の押
圧力値検出手段により検出された押圧力値に基づいて推
定する押圧力値推定手段を更に有し、前記原音変化手段は、前記演奏者による押圧時の押圧位
置と前記押圧力値推定手段により推定された押圧位置と
に基づいて前記原音を変化させ、該押圧力値の変化と該
押圧位置の変化とでは異なる変化を該原音に起こさせ
る、ことを特徴とする請求項３から８までのいずれか１に記
載の電子楽器。
【請求項１０】前記押圧力値推定手段は、前記押圧位
置特定手段により判別された複数の押圧力値検出手段に
より検出された押圧力値の総和を、前記演奏者により押
圧された押圧力値と推定することを特徴とする請求項９
に記載の電子楽器。