JP2007240929A - 鍵域分割位置決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 演奏者による鍵盤の演奏中に、演奏者の鍵盤演奏状態に応じて鍵域分割位置を自動的かつ正確に決定する。
【解決手段】 鍵盤１１の手前側にて複数の鍵の配列方向に沿って、赤外線センサ群１２が配置されている。赤外線センサ群１２は、赤外線フォトダイオード、赤外線フォトトランジスタなどで構成され、演奏者の左右両手の腕、手首、掌、指の付け根などから発する赤外線をそれぞれ検知する。コンピュータ部は、赤外線センサ群１２からの検出信号値における２つのピーク値を左手位置および右手位置として検出し、２つのピーク値の位置の中間位置を鍵域分割位置として決定する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、複数の鍵からなる鍵盤の鍵域分割位置を決定する鍵域分割位置決定装置に関する。

従来から、例えば下記特許文献１に示されているように、電子楽器の鍵盤を２以上の鍵域に分割し、分割された各鍵域に異なる音色、異なる音域、異なる機能(通常演奏と自動伴奏用の和音指定など)を割り当てる技術が知られている。この分割位置の指定は、所定の操作子(スプリットポイント指定スイッチ)と分割したい位置の鍵を同時操作することにより行われる。
また、下記特許文献２には、演奏者により操作された鍵の位置に応じて、鍵域分割位置を動的に制御する技術もある。具体的には、分割された各鍵域内において所定音高(例えば押鍵中の音高のうちもっとも分割位置に近い音高)に着目し、同着目されている音高が更新されるごとに、鍵域分割位置を更新するようにしている。
特開２００２−３４１８７１号公報 特開平０９−１６０５５７号公報

しかし、上記前者の従来技術においては、鍵域分割位置を操作子で設定する場合、演奏中に鍵域分割位置の変更をすることが困難であった。このため、演奏者は、鍵域分割位置を気にしながら演奏をする必要があった。また、後者の従来技術においては、最初の押鍵を処理する場合や、演奏者が鍵盤から手を完全に離して押鍵する場合や、左右の手が接近し指を広げて複数鍵を同時に押鍵した場合などには、鍵域分割位置が正しく判断されないことがあった。

本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、演奏者による鍵盤の演奏中に、演奏者の鍵盤演奏状態に応じて鍵域分割位置を自動的かつ正確に決定する鍵域分割位置決定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の特徴は、複数の鍵からなる鍵盤の鍵域分割位置を決定する鍵域分割位置決定装置において、鍵盤の手前側にて複数の鍵の配列方向に沿って配置されて、演奏者の右手および左手の位置を検出するためのセンサ装置と、センサ装置による検出信号を入力して、同検出信号に基づいて演奏者の右手の位置と左手の位置を検出する位置検出手段と、前記検出された右手の位置と左手の位置の中間に、鍵域分割位置を決定する位置決定手段とを設けたことにある。

この場合、センサ装置は、例えば、複数の鍵の配列方向に沿って配置されて、演奏者の右手および左手の温度を検知する複数の感熱センサからなる。また、センサ装置は、複数の鍵の配列方向に沿って配置された複数の赤外線センサからなってもよい。

これによれば、鍵域分割位置が自動的に決定されるとともに、演奏者の鍵盤演奏に従って動的に変化するので、演奏者は鍵域分割位置を気にせずに演奏できるとともに、演奏者の意図どおりに鍵域分割位置が決定されて、鍵域分割機能を用いた演奏者の鍵盤演奏が良好に行われる。また、これによれば、演奏者の腕、手首、掌、指の付け根などの位置に基づいて鍵域分割位置が決定されるため、鍵域分割位置が演奏者による鍵盤演奏に合わせて正確に決定される。

以下、本発明の一実施形態に係る電子楽器について図面を用いて説明すると、図１はこの電子楽器の全体ブロック図を概略的に示している。この電子楽器は、鍵盤１１、赤外線センサ群１２、設定操作子１３、ディスプレイ１４、音源回路１５および効果回路１６を備えている。

鍵盤１１は、図２の部分斜視図に示されているように、楽器の前面に左右方向（すなわち横方向）に配列されて、演奏者の左右両手の指によって押鍵操作される複数の白鍵および黒鍵からなる。この鍵盤の演奏操作は、バス２０に接続された検出回路１１ａによって検出される。

赤外線センサ群１２は、鍵盤１１の手前側にて電子楽器の口棒部に複数の鍵の配列方向に沿って配置されて、演奏者の右手および左手の位置を検出するためのセンサ装置として機能する。赤外線センサ群１２は、例えば赤外線フォトダイオード、赤外線フォトトランジスタなどで構成され、演奏者の左右両手の腕、手首、掌、指の付け根などから発する赤外線をそれぞれ検知して、同赤外線の強さに比例した大きさのアナログ検出信号をそれぞれ出力する。このアナログ検出信号は、バス２０に接続されたＡ／Ｄ変換器１２ａによって、ディジタル検出信号に変換される。なお、この赤外線の強さは、演奏者の左右の腕、手首、掌、指の付け根の温度に対応するもので、赤外線センサ群１２を、前記温度を検知するセンサ装置として機能するものとして捉えることもできる。

また、図２においては、赤外線センサ群１２を構成する各赤外線センサを各白鍵に対応させて設けるようにしているが、高精度の検出を実現するために、赤外線センサ群１２の密度をさらに高くしてもよい。また、逆に手の位置が検出できる程度に赤外線センサ群１２の密度を低くしてもよい。さらに、赤外線センサ群１２の密度を音域に応じて異ならせてもよい。例えば、高精度の検出が要求される中音域においては赤外線センサ群１２の密度を高くし、高精度の検出が要求されない低音域や高音域においては赤外線センサ群１２の密度を低くする。

設定操作子１３は、鍵盤１１の上方に位置する前面操作パネル上に設けられた複数のスイッチなどからなり、演奏者によって操作されて、楽音の音色、音量など、楽音要素の制御態様を含む電子楽器の動作を設定するためのものである。特に、鍵盤１１を鍵域分割した際の各鍵域（例えば、メロディ鍵域および伴奏鍵域）に属する鍵の操作による楽音の発生態様に関する情報も、この設定操作子１３によって設定される。設定操作子１３の操作は、バス２０に接続された検出回路１３ａによってそれぞれ検出される。ディスプレイ１４は、前記操作パネル上に設けられた液晶ディスプレイ、ＣＲＴなどで方形状に構成され、文字、数字、図形などを表示する。ディスプレイ１４の表示は、バス２０に接続された表示回路１４ａによって制御される。

音源回路１５は、バス２０に接続されていて、後述するコンピュータ部３０の制御のもとに供給される演奏データおよび各種楽音制御パラメータに基づいてディジタル楽音信号を生成して、生成したディジタル楽音信号を効果回路１６に出力する。この音源回路１５は複数の音源チャンネルを備えており、各音源チャンネルにてディジタル楽音信号を独立して生成する。効果回路１６は、バス２０に接続されて、コンピュータ部３０の制御のもとに、ディジタル楽音信号にコーラス、リバーブなどの各種効果を付与してサウンドシステム１７に出力する。サウンドシステム１７は、Ｄ／Ａ変換器、アンプおよびスピーカなどからなり、供給されるディジタル楽音信号に対応した楽音を放音する。

また、この電子楽器は、バス２０にそれぞれ接続されていてコンピュータ部３０を構成するＣＰＵ３１、タイマ３２、ＲＯＭ３３およびＲＡＭ３４を備えているとともに、外部記憶装置４１、ＭＩＤＩインターフェース回路４２および通信インターフェース回路４３も備えている。外部記憶装置４１は、ＨＤＤ、ＦＤＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、半導体メモリなどの不揮発性の記録媒体と、同各記録媒体に対するドライブユニットを含むものであり、後述する図４のプログラムを含む各種プログラムおよびデータを記憶している。これらの各種プログラムおよびデータは予め外部記憶装置４１に記憶されていてもよいし、ＭＩＤＩインターフェース回路４２および通信インターフェース回路４３を介して外部から取り込んでもよい。

ＭＩＤＩインターフェース回路４２は、他の電子音楽装置、パーソナルコンピュータなどのＭＩＤＩ対応の外部機器５１に接続可能となっていて、この電子楽器が外部機器５１と各種プログラム及びデータを交信可能としている。通信インターフェース回路４３は、通信ネットワーク５２に接続可能となっていて、この電子楽器が各種プログラム及びデータをサーバコンピュータ５３から受信し、またはサーバコンピュータ５３に送信できるようになっている。

次に、上記のように構成した実施形態の動作について説明する。図示しない電源スイッチが投入されると、コンピュータ部３０は図示しないプログラムの実行により、鍵盤１１および設定操作子１３の操作に基づいて、ディスプレイ１４、音源回路１５および効果回路１６の作動制御を開始する。このプログラム制御による電子楽器の機能ブロック図を図３に示す。鍵盤情報入力部ＦＢ１は、鍵盤１１における押鍵および離鍵された鍵を表す情報（以下、鍵盤情報という）を入力する。赤外線センサ群情報入力部ＦＢ２は、赤外線センサ群１２からＡ／Ｄ変換器１２ａを介してディジタル検出信号（以下、センサ情報という）を入力する。設定操作子情報入力部ＦＢ３は、設定操作子１３によって設定された発生楽音の音色、音量などの楽音要素を表す情報（以下、設定操作子情報）を入力する。

鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４は、赤外線センサ群情報入力部ＦＢ２からセンサ情報を入力し、前記センサ情報に基づいて左右両手の位置をそれぞれ決定し、それらの中間位置に鍵域分割位置を決定して、同鍵域分割位置を表す鍵域分割位置情報を楽音制御情報生成部ＦＢ５に供給する。この鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４の機能を図４のプログラムを用いて説明すると次のとおりである。このプログラムは、タイマ３２による所定時間ごとの割り込みによって実行されるか、鍵盤情報入力部ＦＢ１からの鍵盤情報の変化時すなわち鍵盤１１における押離鍵状態の変化時に実行される。なお、このプログラムは実際にはコンピュータ部３０によって実行されるが、以下の説明では、鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４が実行するものとして説明する。

このプログラムの実行開始後、鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４は、ステップＳ１１にて、赤外線センサ群情報入力部ＦＢ２からセンサ情報（赤外線センサ群の各出力値）を取得してＲＡＭ３４に記憶する。次に、ステップＳ１２にて、記憶したセンサ情報から２つのピーク値を取り出すことにより、左手および右手の位置を検出する。図５(Ａ)(Ｂ)は、センサ位置とセンサの出力値との関係を示しており、図示のように左右両手の位置に応じてセンサの出力値が変化する。そして、ステップＳ１２の処理では、所定値よりも大きな複数の出力値をそれぞれ有する２つのグループを抽出し、各グループの中で出力値が最大である出力値をそれぞれピーク値すなわち左手および右手位置とする。なお、このピーク値の取り出しにおいては、センサの各出力をフィルタリング処理して、センサの出力値がセンサ位置に対応した横軸に対して連続的に変化するカーブを生成して、このカーブ中における２つの山部の頂点をそれぞれピーク値として計算してもよい。

次に、ステップＳ１３にて、２つのピーク位置の中間位置を鍵域分割位置として決定する。例えば、２つのピーク位置の中央位置を鍵域分割位置として決定する（図５(Ａ)(Ｂ)参照）。また、必ずしも中央位置を鍵域分割位置として決定しなくてもよい。例えば、前記中央位置を鍵盤１１における押鍵状態に応じて補正して鍵域分割位置としてもよい。具体的には、鍵盤情報入力部ＦＢ１から押鍵に関する鍵盤情報を入力し、前記中央位置の両側において、押鍵されている鍵をそれぞれ抽出、すなわち左手で押鍵されている鍵と右手で押鍵されている鍵とをそれぞれ抽出する。そして、左手で押鍵されている１つまたは複数の鍵のうちの最低音高（または最高音高）の鍵位置と、右手で押鍵されている１つまたは複数の鍵のうちの最高音高（または最低音高）の鍵位置との中央位置を計算し、同計算した中央位置が前記２つのピーク位置から求めた中央位置よりも右側であれば、同２つのピーク位置から求めた中央位置よりも所定量だけ右側の位置を鍵域分割位置として最終的に決定する。または、前記押鍵状態に応じて計算した中央位置が、前記２つのピーク位置から求めた中央位置よりも左側であれば、同２つのピーク位置から求めた中央位置よりも所定量だけ左側の位置を鍵域分割位置として最終的に決定する。さらに、前記押鍵状態に応じた中央位置の計算においても、右手で押鍵されている１つまたは複数の鍵位置の平均位置と、右手で押鍵されている１つまたは複数の鍵位置の平均位置との中央位置を計算するようにしてもよい。

前記のようにして決定された鍵域分割位置が新たな鍵域分割位置として採用され、以前に決定されかつＲＡＭ３４に記憶されている鍵域分割位置（初期においては予め決められた鍵域分割位置）が前記新たな鍵域分割位置に書き換えられる。なお、片手で鍵演奏をしている場合のようにセンサ出力に基づく２つのピーク位置を計算できない場合には、鍵域分割位置は計算されないが、この場合には、ＲＡＭ３４に記憶されている以前の鍵域分割位置が保持される。また、前記片手で鍵演奏をしていて２つのピーク位置が計算できない場合に、全鍵域を左手領域または右手領域とみなすようにしてもよい。前記ステップＳ１３の処理後、鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４は、ステップＳ１４にて、鍵域分割位置を表す鍵域分割位置情報を楽音制御情報生成部ＦＢ５に供給して、このプログラムの実行を終了する。

楽音制御情報生成部ＦＢ５は、鍵盤情報入力部ＦＢ１からの鍵盤情報および設定操作子情報入力部ＦＢ２からの設定操作子情報も入力しており、これらの鍵盤情報および設定操作子情報に鍵域分割位置情報に応じた処理を施して音源回路１５および効果回路１６に供給する。具体的には、鍵域分割位置情報によって表された鍵域分割位置に応じて鍵盤情報中の押鍵及び離鍵情報を左手領域および右手領域に振り分けて、左手領域（伴奏音用鍵域）に属する鍵情報および右手領域（メロディ音用鍵域）に属する鍵情報を、音源回路１５内の伴奏音用およびメロディ音用の音源チャンネルにそれぞれ割当てて音源回路１５に出力する。また、設定操作子１３によって設定された音色、音量などの楽音要素を表す楽音要素情報も音源チャンネルごとに伴奏音用およびメロディ用に分けられて、音源回路１５に供給される。また、効果を制御するための効果制御情報も、伴奏音用およびメロディ用に分けられて効果回路１６に供給される。

音源回路１５は、各音源チャンネルにて、前記供給された鍵情報および楽音要素情報に基づいて、押鍵された鍵に対応した音高を有するディジタル楽音信号を生成して、効果回路１６に出力する。この各音源チャンネルのディジタル楽音信号の生成においては、前記供給された楽音要素情報に従って、左手領域（伴奏音用鍵域）に属する鍵に関しては伴奏音用の音色、音量などを有するディジタル楽音信号が生成される。右手領域（メロディ音用鍵域）に属する鍵に関しては、メロディ用の音色、音量などを有するディジタル楽音信号が生成される。効果回路１６も、前記伴奏音用およびメロディ用に分けて供給される効果情報に基づいて、伴奏音用のディジタル楽音信号には伴奏音用の効果を付与し、メロディ用のディジタル楽音信号にはメロディ音用の効果を付与してサウンドシステム１７に供給する。サウンドシステム１７は、供給されたディジタル楽音信号に対応した楽音を放音する。

上記作動説明からも理解できるように、鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４は、鍵盤１１の複数の鍵の配列方向に沿って配置された赤外線センサ群１２からの検出信号、または同検出信号および鍵盤１１の押鍵に関する鍵情報に基づいて、鍵域分割位置を自動的に決定する。そして、この鍵域分割位置は演奏者の鍵盤演奏に従って動的に変化するので、演奏者は鍵域分割位置を気にせずに演奏できるとともに、演奏者の意図どおりに鍵域分割位置が決定されて、鍵域分割機能を用いた演奏者の鍵盤演奏が良好に行われる。また、赤外線センサ群１２によって、演奏者の腕、手首、掌、指の付け根などの位置が検出されて鍵域分割位置が決定されるため、鍵域分割位置が演奏者による鍵盤演奏に合わせて正確に決定される。

さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態においては、音源回路１５および効果回路１６を備えた電子楽器に本発明を適用している。しかし、音源回路１５および効果回路１６を含まないで、鍵盤１１および設定操作子１３を備えた鍵盤装置にも本発明は適用できる。この場合、鍵情報、楽音要素情報、効果情報などは、ＭＩＤＩインターフェース回路４２を介して外部機器（ＭＩＤＩ対応機器）に出力される。この変形例に係る鍵盤装置の機能ブロック図は図６に示すとおりである。図示するように、この鍵盤装置は、前記図４のコンピュータ部３０の構成に楽音制御情報出力部ＦＢ６が追加されている。楽音制御情報出力部ＦＢ６は、前記音源回路１５および効果回路１６に供給された鍵情報、楽音要素情報および効果情報をＭＩＤＩ規則に従って変換しまたはコード（データ）などを追加して外部機器５１に出力する。そして、外部機器５１にて、上記実施形態と同様に、ディジタル楽音信号が生成されるとともに、生成されたディジタル楽音信号に効果が付与される。

また、上記した楽音制御情報生成部ＦＢ５も省略して、楽音制御情報出力部ＦＢ６が、鍵盤情報入力部ＦＢ１からの鍵盤情報、設定操作子情報入力部ＦＢ２からの設定操作子情報および鍵域分割位置情報生成部ＦＢ４からの鍵域分割位置情報を、外部機器５１に直接出力するようにしてもよい。なお、この場合も、前記出力される各情報は、ＭＩＤＩ規則に従って変換され、またはコード（データ）などが追加されて出力される。

また、上記実施形態においては、左手および右手の位置を検出するセンサ装置として赤外線センサ群１２を採用した。しかし、センサ装置としては、左手および右手の位置を検出できればよく、他のセンサ装置を用いることもできる。例えば、発光素子および受光素子からそれぞれなる複数の光学センサを用いることもできる。この場合、複数の光学センサを鍵盤１１の複数の鍵の配列方向に沿って配置し、複数の発光素子から上方に光が放射され、左手および右手による反射光を複数の受光素子にて受光して、複数の受光素子による受光量の相違によって左手および右手の位置を検出するようにすればよい。

さらに、センサ装置として、複数の超音波センサを用いてもよい。この場合も、複数の超音波センサを、超音波信号を発信する発振器および超音波を受信する受信器でそれぞれ構成する。そして、前記変形例の場合における光に代えて、複数の発振器から上方に超音波が発信され、左手および右手によって反射される超音波を複数の受信器でそれぞれ受信して、複数の受信器による超音波の受信量の相違によって左手および右手の位置を検出するようにすればよい。

本発明の一実施形態に係る電子楽器の全体ブロック図である。 前記電子楽器の鍵盤部の一部を示す斜視図である。 前記電子楽器の機能ブロック図である。 図３の鍵域分割位置情報生成部によって実行されるプログラムを示すフローチャートである。 (Ａ)(Ｂ)は、鍵域分割位置の決定動作を説明するための説明図である。 上記実施形態の変形例に係る鍵盤装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１１…鍵盤、１２…赤外線センサ群、１３…設定操作子、３０…コンピュータ部、４１…外部記憶装置、ＦＢ１…鍵盤情報入力部、ＦＢ２…赤外線センサ群情報入力部、ＦＢ３…設定操作子情報入力部、ＦＢ４…鍵域分割位置情報生成部、ＦＢ５…楽音制御情報生成部、ＦＢ６…楽音制御情報出力部

Claims (3)

1. 複数の鍵からなる鍵盤の鍵域分割位置を決定する鍵域分割位置決定装置において、
   前記鍵盤の手前側にて複数の鍵の配列方向に沿って配置されて、演奏者の右手および左手の位置を検出するためのセンサ装置と、
   前記センサ装置による検出信号を入力して、同検出信号に基づいて演奏者の右手の位置と左手の位置を検出する位置検出手段と、
   前記検出された右手の位置と左手の位置の中間に、鍵域分割位置を決定する位置決定手段とを設けたことを特徴とする鍵域分割位置決定装置。
2. 前記センサ装置は、複数の鍵の配列方向に沿って配置されて、演奏者の右手および左手の温度を検知する複数の感熱センサからなる請求項１に記載した鍵域分割位置決定装置。
3. 前記センサ装置は、複数の鍵の配列方向に沿って配置された複数の赤外線センサからなる請求項１に記載した鍵域分割位置決定装置。
   

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