JP2006146082A - 電子鍵盤楽器の鍵盤装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 タイマ15より出力されたカウント信号ごとに鍵盤スイッチ10を用いて鍵のストローク位置を第2検出点として検出し、該第2検出点と記憶部16に記憶された発音基準ストローク位置とを比較することによって、鍵の現在のストローク位置において発音を行うかどうかの判断を行う。よって、たとえば速度変換を行うなどの処理が必要なく単に数値の比較のみを行うだけで発音を行うかどうかの決定を行うので、発音決定の演算処理負担を軽減することができる。したがって、高性能な演算処理部(具体的にはCPUなど)を用いることなく、安価な構成で電子鍵盤楽器の鍵盤装置を実現することができる。
【選択図】 図1
Description
このような電子鍵盤楽器の押鍵を検出する装置として、たとえば特開平4−52693号公報に記載の装置や、特開平6−95676号公報に記載の装置がある。
特開平4−52693号公報に記載の装置においては、電子鍵盤楽器の鍵の演奏感覚をアコースティックピアノの感覚に近づけるため、各鍵ごとに鍵のストロークの深さ方向に2個のスイッチを設け、第1のスイッチがONされてから第2のスイッチがONされるまでの時間を計測し、計測時間に見合った発音信号を出していた。
またこれらのスイッチは、物理的に接点が接触するものであるため、接点不良が発生しやすく、音が出ないことがあった。
この様な特性のアナログスイッチを用いた電子鍵盤楽器の鍵を一定速度で押した場合、鍵のストローク所期段階においては、所定のストローク幅に対してアナログスイッチの検出値の差は検出値差Aとなり、また鍵のストローク終了段階においては、所定のストローク幅に対してアナログスイッチの検出値の差は検出値差Bとなる。これらの検出値差A、Bを用いて鍵のストローク速度を算出すると、実際には鍵のストローク速度は一定にもかかわらず鍵のストローク初期段階と終了段階とで異なる速度が算出されてしまう。したがって、アナログスイッチ自体のストロークに対する出力特性が非直線である場合には、正確な鍵のストローク速度を算出することができないといった問題があった。
したがって、高性能な演算処理部(具体的にはCPUなど)を用いることなく、簡素な構成で安価な電子鍵盤楽器の鍵盤装置を得ることができる。
なお本実施例において、電子鍵盤楽器として電子ピアノを用いて説明する。
図1に、本実施例の全体構成を示す。
電子ピアノ1は図示しない複数の鍵を備え、各鍵にはそれぞれ鍵盤スイッチ10(10A、10B・・・・)が設けられている。
鍵盤スイッチ10は、電子ピアノ1の操作者によって鍵が押されたことを検出するものであり、静電容量式スイッチを用いる。この静電容量式スイッチは無接点型のスイッチであり、接点固着などの不良がなく、信頼性が高い。
鍵盤スイッチ10の鍵への設置位置や、静電容量式スイッチ10の構成は、たとえば特開平9−204846号公報および特開2002−23758号公報に記載されているものを用いることができ、詳細については説明を省略する。
また鍵は、特開2002−23758号公報に記載されたハンマーアクション機能を有するものとする。
静電容量検出回路11による検出結果は、検出電圧としてADコンバータ12に出力される。ADコンバータ12は、入力されたアナログの検出電圧をデジタル信号に変換し、変換後のデジタル信号をCPU13へ出力する。
またCPU13は、鍵のストローク位置が第1検出点を通過してから所定時間間隔でカウント信号を出力するタイマ15を備える。CPU13はカウント信号が出力されるごとに鍵のストローク位置を検出し、該ストローク位置と後述の図5に示す発音処理マップとを比較することにより、鍵のストローク中においてどのタイミングでどのような音量の音を出すかを決定し、決定結果を発音信号として音源14へ出力する。
またタイマ15が出力するカウント信号の所定時間間隔は、タイマ機能を構成するCPUの処理速度に依存し、該時間間隔は該鍵のストロークの検出を少なくとも1回処理できるのに必要な時間となる。さらにカウント信号の出力回数が、鍵のストローク位置が第1検出点を通過してからの経過時間に対応する。
これにより、電子ピアノ1に備えられたすべての鍵盤スイッチ10について順次静電容量が検出され、現在どの鍵が押されてどの位置までストロークしているかを検出することができる。
音源14は、発音を行うためのものであり、CPU13から入力された発音信号にもとづいて所定音量、所定音域の発音を行う。
記憶部16は、CPU13による発音の決定処理に用いられる発音処理マップを記憶している。
図2に、鍵のストローク位置と、第1検出点および第2検出点との関係を示し、図3および図4にCPU13が行う発音決定処理の流れを示す。また図5に発音処理マップを示し、図6に発音位置特性を示す。
ここで図2に示すように、鍵の通常時(鍵が押される前)における位置を初期位置とし、鍵が最も深く押された位置を最深位置とする。CPU13は鍵盤スイッチ10を用いて、初期位置から最深位置までの間の所定区間における鍵のストローク位置を検出する。
またCPU13は、鍵の初期位置から最深位置までのストローク幅を128段階に分割し、分割したストローク幅のうち、どこの位置に鍵が位置するかを16進数を用いて表すものとする。なお、数値が大きいほどより深い位置(最深位置側)に鍵が位置するものとする。
このストローク幅の分割数は、CPU13によって鍵のストローク位置を識別可能な最小のストローク幅にもとづいて決定される。
またCPU13は、音源14に出力する音量信号の強弱を128段階で制御するものとし、音量信号の強弱を表す発音テーブルが記憶部16に記憶されている。また発音テーブルも、図5に示すように16進数を用いて記憶されている。
このように、カウント信号出力回数に対する発音基準ストローク位置の数値を変更することにより、打鍵速度に応じて、鍵がどの位置まで押し込まれた場合に発音を行うかを制御することができる。
したがって、この発音処理マップによって所望の鍵盤楽器における鍵盤のタッチ特性を得ることができる。
なお後述のステップ115において遅延用第1検出点が設定されている場合には、ステップ102において鍵のストローク位置が遅延用第1検出点を越えているかどうかを判断する。
なおこの開始処理は、今回の鍵の操作中において、ステップ102で第1検出点を越えたと1回目に判定された場合にのみ実行される。
今回の鍵の操作中において、ステップ102で第1のストローク位置を越えたとの判定が2回目以上である場合には、ステップ103での処理は行わない。
なお、ステップ102において鍵のストローク位置が第1検出点を越えていると判定されているので、ここではステップ100において検出された鍵のストローク位置が第2検出点となる。
ステップ106において、ステップ104で抽出した発音テーブルの数値を発音信号として音源14へ送信する。
なお発音信号は、発音させる際の音量に対応するものである。
これにより音源14は、現在の鍵のストローク位置において、発音信号に対応する音量で、かつ当該鍵に対応する音域で発音する。
すべての処理が終了すると、ステップ100へもどり、上述の処理を繰り返し、すべての鍵に対して発音の決定処理を繰り返す。
なお発音OFF位置は、図2に示すように、第1の検出点よりも初期位置側に設定されれる。
ステップ113において、音源14に対して発音OFF信号を出力し、さらにタイマ15によるカウントを停止する。これにより当該鍵の操作による発音が停止する。
ステップ113において発音OFF信号の送信後、ステップ107へ進み上述の処理を繰り返す。
ここで図2に示すように、最深位置より所定幅初期位置側の位置から、発音OFF位置までの範囲を、再発音可能領域とし、一旦発音をした後でも再発音可能領域内に鍵のストローク位置が位置する場合に再度発音を行うことができる領域とする。
また再発音可能領域の下限位置(最深位置側の位置)に再発音可能戻し位置が設定される。
ステップ109において、鍵のストローク位置が再発音可能戻し位置より初期位置側に戻り、かつ鍵が押し方向側に進行していると判定された場合にはステップ110へ進み、それ以外の場合はステップ107へ進む。
この再発音用第1検出点は、本実施例においては再発音可能領域の下限位置(最深位置側の位置)に設定する。
ステップ111において、ステップ100で検出された鍵のストローク位置が再発音用第1検出点を越えているかどうか(再発音用第1検出点よりも最深位置側に位置するかどうか)を判定する。再発音用第1検出点を越えている場合にはステップ112へ進み、越えていない場合にはステップ107へ進む。
なおこの開始処理は、今回の鍵の操作中において、ステップ111で再発音用第1検出点を越えたと1回目に判定された場合にのみ実行される。また、すでに他のステップにおける処理によってタイマ15によるカウントが開始されている場合には、当該鍵に関するタイマのカウント情報は破棄する。
このようにステップ108からステップ112の処理を有することによって、操作者が鍵を押して発音を行った後、鍵を初期位置に戻す前に再度押したような場合にも、発音を行う(以降、発音後再発音と呼ぶ)ことができる。
具体的には、鍵のストローク位置が第1検出点を越えてタイマ15によるカウントの開始後、長時間、鍵のストローク位置がほとんど変化しないような場合に異常打鍵と判定する。
またこの判定は、タイマ15によるカウント情報と、現在の鍵のストローク位置と、異常打鍵であるかどうかを決定するためのテーブルとを用いて行われ、あらかじめ記憶部16は異常打鍵であるかどうかを決定するテーブルを保持している。
異常打鍵であると判定された場合にはステップ115へ進み、異常打鍵でないと判定された場合にはステップ107へ進む。
この遅延用第1検出点は、本実施例においては再発音用第1検出点と同じ位置に設定する。
ステップ116において、ステップ100で検出された鍵のストローク位置が遅延用第1検出点を越えているかどうか(遅延用第1検出点よりも最深位置側に位置するかどうか)を判定する。遅延用第1検出点を越えている場合にはステップ117へ進み、越えていない場合にはステップ107へ進む。
なおこの開始処理は、今回の鍵の操作中において、ステップ116で再発音用第1検出点を越えたと1回目に判定された場合にのみ実行される。また、すでに他のステップにおける処理によってタイマ15によるカウントが開始されている場合には、当該鍵に関するタイマのカウント情報は破棄する。
このようにステップ114からステップ117の処理を有することにより、操作者が鍵を途中までゆっくりと押し、その後、早い速度で鍵を押したような場合にも、発音を行うことができる。
なお本実施例において、ステップ100が本発明におけるストローク位置検出手段を構成し、ステップ102が本発明における第1ストローク位置判定手段を構成する。またステップ103、112、117が本発明におけるタイマ手段を構成し、発音テーブルが本発明における音量データを構成する。ステップ104が本発明における発音判定手段を構成する。
したがって、高性能な演算処理部(具体的にはCPUなど)を用いることなく、安価な構成で電子鍵盤楽器の鍵盤装置を実現することができる。
また、カウントごとの鍵ストローク検出タイミングにおいて、鍵ストローク検出時間とタイマカウント間隔は、必ずしも同期する必要はなく、どちらか一方の時間または間隔が早くてもよい。タイマ15は、たとえば1本のフリーランタイマでも、複数の必要時間を記憶部16で一時記憶させて演算処理等により行ってもよく、時間計測可能であれば他の方法でもよい。
また、信頼性を向上させるために必要に応じて鍵ストロークの検出順序を変更したり、各検出点を複数回検出したりしてもよい。
さらに、鍵盤スイッチ10として静電容量式スイッチを用いることにより、接点固着などの故障がなく、電子鍵盤楽器の鍵盤装置の信頼性を向上させることができる。
あるいは、発音後再発音時や異常打鍵と判定された場合には、発音処理マップを用いずに、従来例と同様に鍵のストロークの深さ方向に2個のスイッチを設け、第1のスイッチがONされてから第2のスイッチがONされるまでの時間より、発音するかどうかの判断を行うこともできる。
さらに、記憶部16にたとえばピアノやオルガン等の鍵盤のタッチ特性(鍵が押されてからどのストローク位置でどの音量で発音させるか)に対応する発音処理マップを複数記憶させ、切り替えスイッチ等によって発音処理マップの切り替えを可能とすることにより、操作者が発音処理マップを選択するだけで、所望の鍵盤のタッチ特性を得ることができる。
また再発音可能領域についても、その上限位置や下限位置の設定変更を行うことができる。
あるいは、上記で説明した発音処理マップと所望の鍵盤楽器の鍵のタッチ特性を実現する鍵のハンマーアクション機能とを組み合わせることにより、操作者の演奏感覚をよりいっそう所望の鍵盤楽器の感覚に近づけることができる。
また、鍵盤スイッチ10として静電容量式スイッチを用いたが、これに代えてボリューム等のアナログ式スイッチを用いることもできる。
10、10A、10B 鍵盤スイッチ
11 静電容量検出回路
12 ADコンバータ
13 CPU
14 音源
15 タイマ
16 記憶部
Claims (5)
- 鍵のストローク位置を検出するストローク位置検出手段と、
該ストローク位置検出手段の検出結果にもとづいて、前記鍵が第1検出点を通過したかどうかの判定を行う第1ストローク位置判定手段と、
前記鍵が第1検出点を通過した時からの経過時間をカウントするタイマ手段と、
前記鍵が所定のストローク位置に到達した場合に発音許可判定を行う発音判定手段と、
前記タイマ手段によってカウントされる経過時間に対応した発音基準ストローク位置を記憶する記憶部とを有し、
前記発音判定手段は、前記タイマ手段による経過時間のカウントごとに、前記ストローク位置検出手段によって検出された鍵のストローク位置と、前記タイマ手段によってカウントされた経過時間に対応する発音基準ストローク位置とを比較し、前記発音基準ストローク位置よりも前記ストローク検出手段によって検出された鍵のストローク位置が鍵の押方向側に位置する場合に、発音許可判定を行うことを特徴とする電子鍵盤楽器の鍵盤装置。 - 前記記憶部は、さらに前記タイマ手段によってカウントされる経過時間に対応し、電子鍵盤楽器が行う発音の音量データを記憶し、
前記発音判定手段は、さらに発音許可判定と同時に、発音許可判定時の前記タイマ手段によってカウントされた経過時間に対応する音量データを前記記憶部から抽出することを特徴とする請求項1に記載の電子鍵盤楽器の鍵盤装置。 - 前記記憶部に記憶された前記発音基準ストローク位置および音量データのうち少なくともいずれか一方は、変更可能であることを特徴とする請求項1または2に記載の電子鍵盤楽器の鍵盤装置。
- 前記ストローク位置検出手段は、静電容量式スイッチを用いて鍵のストローク位置を検出することを特徴とする請求項1から3のいずれか1に記載の電子鍵盤楽器の鍵盤装置。
- 前記鍵にはハンマーアクション機能が付加されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか1に記載の電子鍵盤楽器の鍵盤装置。
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2004
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