JP2007171477A - 電子管楽器及びそのプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】自然管楽器の共振モード変更時の演奏操作性をリアルに再現できるような電子管楽器を提供すること。
【解決手段】電子フルート１の呼気吹入口５１の近傍に吹奏者の下唇の接触圧を測るアンブッシャ検出部７０を備える。そして、アンブッシャ検出部７０が検出した接触圧が所定の閾値を下回っている間は標準的なアンブッシャの音を音源９７から出力させ、接触圧が閾値を上回るとオクターブアップのアンブッシャの音を音源９７から出力させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、自然管楽器の吹奏音を電子的に再現する電子管楽器に関する。
周知のように、電子管楽器は、自然管楽器を模した呼気吹入口と演奏用キーの両操作子を備え、呼気吹入口から呼気が吹入されると、演奏用キーの押下の組み合わせである運指に応じてピッチを特定し、そのピッチで呼気吹入口の呼気圧に応じた音量の吹奏音を合成して放音するようになっている。
ここで、「共振モード変更」と呼ばれる自然管楽器に特有の奏法を検出し、その奏法に従った吹奏音を電子的に再現できるような電子管楽器の実現が従来より試みられてきた。「共振モード変更」は、フルートのようなオクターブを切替えるための演奏用キーを備えない楽器において、「アンブッシャ」と呼ばれる呼気を吹入する下唇の動きを微妙に変えることによって、運指を固定したまま吹奏音のオクターブ等をコントロールする奏法を意味し、「オーバーブロー」、「オクターブ切替え」、「リップスラー」などともいう。
特許文献１には、共振モード変更を精緻に検出し得る電子管楽器の開示がある。この文献に開示された電子管楽器は、呼気吹入口内に離散的に設置した複数の呼気圧検出センサを通じて呼気の吹入の向きを検出する。そして、検出した向きに応じて現在の共振モードを特定した後、その共振モードに従ったピッチの楽音信号の出力を音源へ指示するようになっている。
特開平０７−１９９９１９号公報
しかしながら、上述したように、自然管楽器の吹奏者は下唇の動きのさせ方を微妙に変えることによって共振モード変更を行っており、呼気の吹入の向きを意図的に変えることによって共振モード変更を行っているわけではない。よって、単に呼気の吹入の向きを共振モードの検出に応用したに過ぎない特許文献１では、吹奏者の意図と実際に出力される音の間にずれが生じてしまい、良好な演奏操作性を得られなかった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、自然管楽器の共振モード変更時の演奏操作性をリアルに再現できるような電子管楽器を提供することを目的とする。
本発明の好適な態様である電子管楽器は、吹奏者の手指により操作される演奏操作子と、吹奏者の下唇と接触させる部材を有するリッププレートと、下唇の前記部材に対する接触圧を検出し、検出した接触圧を示す圧力値を生成する接触圧検出手段と、前記演奏操作子の操作状況に応じて特定されるピッチの音を音源から出力させ、前記接触圧検出手段が生成した圧力値に応じて当該音のピッチを変化させる音源制御手段とを備える。
この態様において、前記接触圧検出手段は、各々の表面に電極を有する上側電極シートと下側電極シートの表面同士を感圧導電体を挟んで重ね合わせ、下側電極シートの裏面を前記リッププレートの表面と接着させたメンブレンスイッチとし、前記下唇と接触させる部材は、前記メンブレンスイッチの上側電極シートを下側電極シートに向かって押し下げ得る位置にて自らの一端を前記リッププレートに対して上下方向に揺動自在に連結させたアクチエータとしてもよい。
また、前記アクチエータの上側の面に突出部を設けてもよい。
前記音源制御手段は、前記接触圧検出手段が生成した圧力値が所定の閾値を上回ったか否か判断し、圧力値が前記閾値を上回ったと判断したときはそれまで音源から出力させていた音のピッチを１オクターブ高いピッチへと変化させるようにしてもよい。
本発明の別の好適な態様であるプログラムは、吹奏者の手指により操作される演奏操作子と、吹奏者の下唇と接触させる部材を有するリッププレートと、下唇の前記部材に対する接触圧を検出し、検出した接触圧を示す圧力値を生成する接触圧検出手段とを備えた電子管楽器に、前記演奏操作子の操作状況に応じて特定されるピッチの音を音源から出力させる第１の処理と、前記接触圧検出手段が生成した圧力値に応じて当該音のピッチを変化させる第２の処理とを実行させる。
本発明によると、自然管楽器の共振モード変更時の演奏操作性をリアルに再現できるような電子管楽器を提供することができる。
（第１実施形態）
本願発明の第１実施形態について説明する。
本実施形態の特徴は、フルート型の電子楽器（以下、「電子フルート」と呼ぶ）の呼気吹入口に対する下唇の接触圧が所定の閾値を下回っている間は、演奏用キーで検出した運指に対して標準的なアンブッシャに対応するピッチの楽音を音源から出力させ、接触圧が閾値を上回るとオクターブアップのアンブッシャに対応するピッチの楽音を音源から出力させるようにした点である。
図１は、本実施形態にかかる電子フルート１の外観を示す図である。図に示すように、この電子フルート１の筐体は、頭管部１０、主管部２０、及び足管部３０から成る。そして、主管部２０と足管部３０には吹奏者の手指による操作を受け付ける操作子である演奏用キー４０が、頭管部１０には口唇による操作を受け付ける操作子であるリッププレート５０がそれぞれ設けられている。更に、リッププレート５０には、呼気吹入口５１とアンブッシャ検出部７０が設けられている。
図２はアンブッシャ検出部７０の構成を表すリッププレート断面図である。図に示すように、リッププレート５０の呼気吹入口５１の手前側のベース部には断面が略Ｌ字状の窪部が形成されおり、アクチエータ７１、発泡ゴム７２、及びメンブレンスイッチ７３からなるアンブッシャ検出部７０が収容されている。
メンブレンスイッチ７３は、図３に示すように、各々の表面に電極を有する上側電極シート７３ａと下側電極シート７３ｂを、互いの表面同士がメンブレンスペーサ７３ｃと感圧導電性ゴム７３ｄを挟み込むように重ね合わせてなる。そして、下側電極シート７３ｂの裏面は窪部の長手面に接着されている。
図２において、アクチエータ７１は、上面から下面にかけて先細るテーパ形状を成す部材であり、その上面の後端は窪部の短手面の上端に対して上下方向に揺動自在に連結されている。また、このアクチエータ７１の上面の前端は上側にやや切り立って略一直線状の突起部７４を形成しており、下面には略直方体状の発泡ゴム７２が貼り付けられている。このアクチエータ７１は、吹奏者の下唇から受けた接触力を自身の揺動を通じてメンブレンスイッチ７３に伝達する。アクチエータ７１の上面の前端に突起部７４を設けたのは、下唇の接触圧をより精度よくメンブレンスイッチ７３に伝達するためである。
図４（ａ）及び（ｂ）は、吹奏者の下唇のアクチエータ７１への接触圧がメンブレンスイッチ７３に伝達される原理を示す図である。周知のように、感圧導電性ゴム７３ｄは、圧縮すればするほどその圧縮方向の電気抵抗が小さくなるという性質を有している。アクチエータ７１とリッププレート５０の連結部位は弱い力で上方向に付勢されているので、図４（ａ）に示すようにアクチエータ７１の突起部７４に吹奏者の下唇が当接していない状態では、感圧導電性ゴム７３ｄの電気抵抗が無限大となって上側電極シート７３ａと下側電極シート７３ｂの両接点間の電圧が最大になる。そして、図４（ｂ）に示すようにアクチエータ７１の突起部７４に吹奏者の下唇が接触してそれを押し下げると、感圧導電性ゴム７３ｄの電気抵抗が徐々に低くなって両接点間の電圧が低下する。
図５は、電子フルート１の電気的構成を示す図である。なお、図において、筐体上に備え付けられた要素は図１等を参照して既に説明したところであるから同一の符号を付して再度の説明を割愛する。この電子フルート１は、メンブレンスイッチ７３の他に、ブレスセンサ９１、キーセンサ９２、アナログ／デジタル（以下、「Ａ／Ｄ」と呼ぶ）変換器９３、ＣＰＵ９４、ＲＡＭ９５、ＲＯＭ９６、音源９７、及びサウンドシステム９８を備える。
図に示す各部の機能を概説すると、まず、ブレスセンサ９１は、頭管部１０のリッププレート５０に設けられた呼気吹入口５１に吹き入れられる呼気の圧力値を検出し、検出した圧力値を示す信号をＡ／Ｄ変換器９３へ供給する。
キーセンサ９２は、主管部２０から足管部３０にかけて設けられた各演奏用キー４０の押下の有無を個別に検出し、各キーの押下状態を示す信号をＡ／Ｄ変換器９３へ供給する。
Ａ／Ｄ変換器９３は、ブレスセンサ９１から供給される信号をＡ／Ｄ変換し、呼気圧データとしてＣＰＵ９４に供給すると共に、キーセンサ９２から供給される信号をＡ／Ｄ変換し、押下キーデータとしてＣＰＵ９４に供給する。また、このＡ／Ｄ変換器９３は、メンブレンスイッチ７３の上側電極シート７３ａと下側電極シート７３ｂの両電極間に印加されている電圧値をＡ／Ｄ変換し、接触圧データとしてＣＰＵ９４に供給する。
ＲＯＭ９６は、運指テーブル９６ａと音源制御プログラム９６ｂを記憶する。
図６は、運指テーブル９６ａのデータ構造図である。図に示すように、このテーブルは、「運指」、「第１オクターブ」、及び「第２オクターブ」の３つのフィールドを有する。
「運指」のフィールドには、各運指を指し示す押下キーデータを記憶する。「第１オクターブ」のフィールドには、第１オクターブピッチデータが記憶される。第１オクターブピッチデータは、標準的なアンブッシャでの吹奏時に出力する楽音のピッチを表すデータである。「第２オクターブ」のフィールドには、第２オクターブピッチデータが記憶される。第２オクターブピッチデータは、第１オクターブピッチデータよりも１オクターブ高いピッチを指し示すデータである。
音源制御プログラム９６ｂは、本実施形態に特徴的な機能をＣＰＵ９４に付与するプログラムである。
音源９７は、フルートの各ピッチ毎の音波形データを取り纏めた波形メモリを有しており、ＣＰＵ９４から出力音のピッチを指定する音源制御信号の供給を受けると、そのピッチと対応付けて自身の波形メモリに記憶された音波形データを基に合成した楽音信号を予め設定された音量レベルに増幅してサウンドシステム９８へ供給する。サウンドシステム９８は楽音信号に応じた音を放音する。
図７は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。
図に示す処理は、呼気圧データがＣＰＵ９４に供給されるたびに実行される。
Ａ／Ｄ変換器９３から呼気圧データが供給されると、ＣＰＵ９４は、その呼気圧データが表す圧力値が予め設定された閾値である呼気圧閾値を上回ったか否か判断する（Ｓ１００）。
呼気圧データが表す圧力値が呼気圧閾値を上回ったと判断したとき、ＣＰＵ９４は、Ａ／Ｄ変換器９３から供給された押下キーデータを用いて「運指」のフィールドに記憶したレコードを運指テーブル９６ａから特定する（Ｓ１１０）。
運指テーブル９６ａからレコードを特定したＣＰＵ９４は、Ａ／Ｄ変換器９３から供給されてくる接触圧データが表す圧力値が予め設定された別の閾値である接触圧閾値を上回ったか否か判断する（Ｓ１２０）。
ステップ１２０にて接触圧データが表す圧力値が接触圧閾値を上回っていないと判断したとき、ＣＰＵ９４は、ステップ１１０で特定したレコードの「第１オクターブ」のフィールドに記憶された第１オクターブピッチデータを読み出す（Ｓ１３０）。
続いて、ＣＰＵ９４は、ステップ１３０で読み出した第１オクターブピッチデータが表すピッチでの発音を指示する音源制御信号を音源９７へ供給する（Ｓ１４０）。これにより、標準的なアンブッシャと対応するピッチの楽音がサウンドシステム９８から放音される。
ステップ１２０にて接触圧データが表す圧力値が接触圧閾値を上回ったと判断したとき、ＣＰＵ９４は、ステップ１１０で特定したレコードの「第２オクターブ」のフィールドに記憶された第２オクターブピッチデータを読み出す（Ｓ１５０）。
続いて、ＣＰＵ９４は、ステップ１５０で読み出した第２オクターブピッチデータが表すピッチでの発音を指示する音源制御信号を音源９７へ供給する（Ｓ１６０）。これにより、それまでサウンドシステム９８から放音されていた楽音のピッチがオクターブアップのアンブッシャと対応するピッチへと切り換わる。
ステップ１４０又はステップ１６０にて音源制御信号を供給したＣＰＵ９４は、その後にＡ／Ｄ変換器９３から供給されてくる呼気圧データが表す圧力値が呼気圧閾値を下回ったか否か判断する（Ｓ１７０）。
呼気圧データが表す圧力値が呼気圧閾値を下回ったと判断したとき、ＣＰＵ９４は、消音を指示する音源制御信号を音源９７へ供給する（Ｓ１８０）。これにより、サウンドシステム９８による放音が停止され、呼気圧データが表す圧力値が呼気圧閾値を再び上回ると、ステップ１００以降の処理が繰り返される。
以上説説明した実施形態にかかる電子フルート１は、吹奏者の下唇のリッププレート５０への接触圧を測るアンブッシャ検出部７０を備え、そのアンブッシャ検出部７０が検出した圧力値が閾値を上回るとそれまで音源９７から出力させていた楽音のピッチを１オクターブ高いものに変化させるようになっている。このようにリッププレート５０への接触圧を音源９７から出力させる楽音のオクターブ変化と連動させることにより、自然管楽器により近い演奏操作性を実現することができる。
（第２実施形態）
本願発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態において、運指テーブル９６ａを構成する各レコードは、「運指」、「第１オクターブ」、及び「第２オクターブ」の３つのフィールドを有しており、押下キーデータが表す運指を検索キーとしてそのテーブル９６ａから参照すべきレコードを特定した後、接触圧データが表す圧力と接触圧閾値とを比較した結果に応じて「第１オクターブ」と「第２オクターブ」のいずれのフィールドからピッチデータを読み出すか判断していた。これに対し、本実施形態は、接触圧データが表す圧力値と接触圧閾値の比較結果と押下キーデータが表す運指の組み合わせを検索キーとして運指テーブル９６ａを参照することで、そのような２段階の判断を行わずに読み出すべきピッチデータを一意に特定する。
本実施形態にかかる電子フルート１のハードウェア構成は、運指テーブル９６ａのデータ構造を除いて第１実施形態と同様である。本実施形態の運指テーブル９６ａを構成する各レコードは、「運指」と「ピッチ」の２つのフィールドを有する。そして、「ピッチ」のフィールドにはピッチを指し示すピッチデータが記憶される一方、「運指」のフィールドには、運指と、唇の接触圧と接触圧閾値の比較結果（閾値を「上回る」又は「上回らない」）の組み合わせを示すデータが記憶される。よって、同じ運指であっても、接触圧データが表す圧力値が接触圧閾値を上回ったことを示す値との組み合わせを表すデータと、上回らないことを示す値との組み合わせを表すデータとでは、記憶されるレコードが異なる。
図８は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。図においては、図７のステップ１１０乃至ステップ１７０の処理が、ステップ１１１乃至ステップ１４１の処理に置き換わっている。
ステップ１１１において、ＣＰＵ９４は、Ａ／Ｄ変換器９３から供給された押下キーデータが表す運指と、接触圧データが表す圧力値と接触圧閾値の比較結果とに応じたレコードを運指テーブル９６ａから特定する。
続く、ステップ１３１では、ステップ１１１で特定したレコードの「ピッチ」のフィールドに記憶されたピッチデータを読み出し、ステップ１４１では、そのピッチデータが表すピッチでの楽音の発音を指示する音源制御信号を音源９７へ供給する。
以上説明した本実施形態によっても、自然管楽器により近い演奏操作性を実現することができ、また、音源９７から出力させる楽音のピッチをより単純なアルゴリズムによって特定することができる。
（他の実施形態）
本実施形態は、種々の変形実施が可能である。
上記実施形態は、木管楽器のひとつであるフルートの演奏操作性を電子管楽器により実現するものであったが、運指を固定したままアンブッシャによりオクターブ変更を行う他の管楽器に本願発明を適用してもよい。
上記実施形態において、リッププレート５０上で吹奏者の下唇の接触を受ける部材であるアクチエータ７１は、上面の前端に略直線状の突起部７４を有する形状を成していたが、アクチエータ７１を他の形状により構成していもよい。また、アクチエータ７１は、リッププレート５０のＬ字型窪部の短手面の上端に対して自らの後端を上下方向に揺動自在に連結させていたが、別の位置関係で両者を連結させてもよい。要するに、メンブレンスイッチの上側電極シート７３ａを下側電極シート７３ｂに向かって押し下げ得る位置にてアクチエータ７１の一端が連結されていれば、アクチエータ７１とメンブレンスイッチ７３の位置関係や両者の連結手法は問わない。
上記実施形態では、電子フルート１自らが音源９７とサウンドシステム９８を内蔵していたが、電子フルート１に外部の音源９７と接続するインターフェースを設け、このインターフェースを介して音源制御信号を出力することにより外部の音源９７を制御するようにしてもよい。また、上記実施形態における音源９７は、ＣＰＵ９４から音源制御信号の供給を受けると、その音源制御信号に応じた楽音信号を予め設定された音量レベルに増幅してサウンドシステム９８へ供給するようになっており、吹奏者の息の強さの如何にかかわらず放音される楽音の音量レベルは固定的なものであった。これに対し、呼気吹入口５１から吹入される呼気の呼気圧を、楽音の出力の有無だけでなくその音量レベルに連動させる構成をとってもよい。この変形例では、楽音の出力を指示する音源制御信号を音源９７に供給したＣＰＵ９４が、その後に自身に供給されてくる呼気圧データが表す圧力値に応じて音圧レベルの大きさを制御する音源制御信号を音源９７へ供給する。
電子フルートの外観を示す図である。 アンブッシャ検出部を示す図である。 メンブレンスイッチを示す図である。 下唇の接触圧がメンブレンスイッチに伝達される原理を示す図である。 電子フルートの電気的構成を示す図である。 運指テーブルのデータ構造図である。 第１実施形態の動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の動作を示すフローチャートである。
符号の説明
１０…頭管部、２０…主管部、３０…足管部、４０…演奏用キー、５０…リッププレート、５１…呼気吹入口、７０…アンブッシャ検出部、７１…アクチエータ、７２…発泡ゴム、７３…メンブレンスイッチ、７４…突起部、９１…ブレスセンサ、９２…キーセンサ、９３…Ａ／Ｄ変換器、９４…ＣＰＵ、９５…ＲＡＭ、９６…ＲＯＭ、９７…音源、９８…サウンドシステム

Claims (5)

  1. 吹奏者の手指により操作される演奏操作子と、
    吹奏者の下唇と接触させる部材を有するリッププレートと、
    下唇の前記部材に対する接触圧を検出し、検出した接触圧を示す圧力値を生成する接触圧検出手段と、
    前記演奏操作子の操作状況に応じて特定されるピッチの音を音源から出力させ、前記接触圧検出手段が生成した圧力値に応じて当該音のピッチを変化させる音源制御手段と
    を備えた電子管楽器。
  2. 請求項１に記載の電子管楽器において、
    前記接触圧検出手段は、
    各々の表面に電極を有する上側電極シートと下側電極シートの表面同士を感圧導電体を挟んで重ね合わせ、下側電極シートの裏面を前記リッププレートの表面と接着させたメンブレンスイッチであって、
    前記下唇と接触させる部材は、
    前記メンブレンスイッチの上側電極シートを下側電極シートに向かって押し下げ得る位置にて自らの一端を前記リッププレートに対して上下方向に揺動自在に連結させたアクチエータである
    電子管楽器。
  3. 請求項２に記載の電子管楽器において、
    前記アクチエータの上側の面に突出部を設けた
    電子管楽器。
  4. 請求項１乃至３に記載の電子管楽器において、
    前記音源制御手段は、
    前記接触圧検出手段が生成した圧力値が所定の閾値を上回ったか否か判断し、圧力値が前記閾値を上回ったと判断したときはそれまで音源から出力させていた音のピッチを１オクターブ高いピッチへと変化させる
    電子管楽器。
  5. 吹奏者の手指により操作される演奏操作子と、吹奏者の下唇と接触させる部材を有するリッププレートと、下唇の前記部材に対する接触圧を検出し、検出した接触圧を示す圧力値を生成する接触圧検出手段とを備えた電子管楽器に、
    前記演奏操作子の操作状況に応じて特定されるピッチの音を音源から出力させる第１の処理と、
    前記接触圧検出手段が生成した圧力値に応じて当該音のピッチを変化させる第２の処理と
    を実行させるプログラム。
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