JP2008008924A - 電気弦楽器システム - Google Patents

Abstract

【課題】電気バイオリン１やエレキギターなどの電気弦楽器の演奏時に、演奏者の演奏表現により楽音の効果を制御する。
【解決手段】電気バイオリン１、アダプタ装置２及びパワードスピーカ３を接続する。電気バイオリン１の弦１１の振動をピックアップ１３で検出して楽音信号を楽音入力部２１に入力する。弓１２に設けたＡセンサ１０で加速度を検出してＡセンサ検出部２３で受信する。電気バイオリン１に設けたＢセンサ２０で弓１２の永久磁石２０ａの磁気を検出して距離や速度を検出する。Ａセンサ１０とＢセンサ２０のセンサ値に応じて効果パラメータ設定部２５で効果パラメータを決定して効果処理部２６に設定する。効果処理部２６で楽音信号に効果を付与してパワードスピーカ３で楽音を発生する。
【選択図】図１

Description

本発明は、弦に対する擦弦または撥弦の演奏動作により該弦の振動波形を元に楽音信号を生成する電気弦楽器にさらなる表現力を付与できるようにした電気弦楽器システムに関する。

従来、電気弦楽器（例えば電気バイオリンやエレキギター等）においては、弓を用いた擦弦やピックや指による撥弦の演奏動作により弦を振動させ、その弦の振動波形をピックアップで電気信号に変換してアナログ楽音信号として発生する。そして、アナログ楽音信号に対してエレキギター用のエフェクタなどで加工を施して効果を付与し、ギター・アンプ等で楽音を発生させて演奏することが、一般的に行われている。このとき、エフェクタの操作子を演奏者が例えば足で踏み込むことにでリアルタイムに効果処理を切り替えて演奏を行うことも、広く行われている。

なお、電気バイオリンにおいて、弦の上での弓の速度を検出し、運弓のための力を決定してコンピュータで情報を処理し、教師またモデルの技術と学習者の技術との比較を行なうものが開示されている（特開平５−１２７５８９号公報）。また、電子弦楽器として、弓を模した手動部材により擦弦楽器の演奏動作を行い、弦の押圧力により楽音の各種効果を制御するものが開示されている（特許第３７０４８５０号公報）。
特開平５−１２７５８９号公報 特許第３７０４８５０号公報

前記のような電気弦楽器におけるエフェクタの操作子を操作するという従来の演奏形態では、演奏者は、楽器の演奏と、効果処理の切り替え選択を同時に異なる操作で行わなければならず、演奏が煩雑になったり、演奏表現がしにくいという問題がある。また、前記特許文献１の技術は運弓の学習用のものであり、効果処理まで考慮されたものではない。さらに特許文献２の技術は弦に対する押圧力により効果制御を行うものであるが、これはバイオリンのビブラート奏法等を容易にするものであり、エフェクタの制御まで行えるものではない。

本発明は、電気弦楽器における演奏動作の特徴に着目し、電気弦楽器の演奏時に演奏表現をし易く、演奏に対して演奏者の表情や表現を効果的に付加できるようにすることを課題とする。

請求項１の電気弦楽器システムは、電気弦楽器で生成した楽音信号の特性を演奏動作の動作量に応じて変更する。この楽音信号の特性は、発生する楽音の音色、音高、音量、モジュレーションなど、各種の効果に対応するものである。

請求項２の電気弦楽器システムは、請求項１において、動作量が例えば１ストローク中の位置、速度または加速度であり、この動作量を検出する演奏動作検出手段は、位置を検出するセンサ、速度を検出するセンサまたは加速度を検出するセンサである。これらのセンサは、楽器本体と演奏者の演奏動作を行う腕側との一方に磁気体を設け、他方にＭＲセンサ（磁気検出センサ）を設けた構成とすることができる。また、加速度を検出する場合には弓だけに加速度検出器を設けた構成としてもよい。

請求項３の電気弦楽器システムは、請求項１または２において、発光部を備え、検出した動作量に応じて、楽音信号の特性の変更制御に加えて、発光部の発光制御を行う。

なお、電気弦楽器の弦に対する擦弦または撥弦を行う演奏動作は、演奏者の手の往復動作である。請求項１において、この往復動作である演奏動作の１ストローク中の動作量を検出し、電気弦楽器で生成した楽音信号の特性をこの動作量に応じて変更するようにしてもよい。

また、各請求項において電気弦楽器が電気バイオリンの場合、前記センサは、バイオリン本体側と擦弦用の弓とに設けることができる。例えば、バイオリン本体にＭＲセンサを設け、弓に磁気体を設けるようにしてもよい。また、弓に加速度検出器を設けるとよい。

また、各請求項において電気弦楽器が電気ギターの場合、前記センサは、ギター本体側と演奏者の腕に装着する装着体とに設けることができる。例えば、ギター本体にＭＲセンサを設け、装着体に磁気体を設けるようにしてもよい。また、装着体に加速度検出器を設けるとよい。装着体は手首に装着するリストバンドのようなものでもよい。また、ピックでもよい。

その他の好適例として、請求項３において発光部は楽器本体に設けられていても良いし、楽器と別体でもよい。発光部は楽器を照らすものでもよいし、演奏者を照らすものでもよい。さらに、発光部の発光制御は、発光させたり消灯したり、光量（発光明るさ）を変化させたり、照射方向を変更したり、発光色を変化させるような制御でもよい。

請求項１の電気弦楽器システムによれば、楽音信号の特性の変更のために演奏動作を検出するので、演奏者は演奏操作と楽音に対する効果操作を同時に行うことができ、意識した制御をしなくても効果的に表情付加の制御ができる。また、演奏者が楽器演奏を行うにあたって感情を込めて演奏をすることで、直に楽音に影響が加わっていることになる。そのような感情の状況を演奏動作（あるいは弓等の演奏操作子の操作状態）から読み取り、更に効果的な楽音に修正することで、より演奏に表情をつけることができるようになる。

請求項２の電気弦楽器システムによれば、請求項１の効果に加えて、演奏者の演奏動作の例えば１ストローク中の位置、速度または加速度により、演奏者の表現を容易に反映することができる。

請求項３の電気楽器システムによれば、請求項１または２の効果に加えて、発光部の発光によりさらに演奏者の表現を反映することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は本発明の第１の実施形態の電気弦楽器システムの機能ブロック図である。この実施形態の電気弦楽器システムは電気弦楽器として電気バイオリン１を用いた例であり、電気バイオリン１、アダプタ装置２、パワードスピーカ３により構成されている。

電気バイオリン１は、胴部１ａの片側にフレーム１ｂが取り付けられ、糸巻き部１ｃとテールピース１ｄとの間に弦１１が張られ、弦１１と胴部１ａとの間にブリッジ（駒）１ｅが配設されている。また、ブリッジ１ｅ内にはピエゾ素子等のピックアップ１３が埋設されている。そして、弦１１を弓１２で擦弦することにより演奏される。このとき擦弦により弦１１が振動し、この弦１１の振動波形がブリッジ１ｅ内のピックアップ１３により楽音信号に変換される。そして、この楽音信号はジャック１４からケーブル１５を介してアダプタ装置２に出力される。弓１２の把持部１２ａには第１のセンサであるＡセンサ１０が取り付けられ、電気バイオリン１のフレーム１ｂには第２のセンサであるＢセンサ２０が取り付けられている。また、弓１２の把持部１２ａにはＢセンサ２０により検知される永久磁石２０ａが配設されている。Ａセンサ１０及びＢセンサ２０の検出信号はそれぞれアダプタ装置２に出力される。また、電気バイオリン１の糸巻き部１ｃにはＬＥＤ等の発光部３０が取り付けられている。なお、Ａセンサ１０、Ｂセンサ２０及び永久磁石２０ａは「演奏動作検出手段」に相当する。

アダプタ装置２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、バス、入出力インターフェース、外部記憶装置等からなるコンピュータで構成されており、楽音入力部２１、ピッチ検出部２２、Ａセンサ検出部２３、Ｂセンサ検出部２４、効果パラメータ設定部２５、効果処理部２６、照明設定部２７の各機能を有している。これらの機能は、ＲＯＭあるいはＲＡＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵが実行する各種の処理、及び入出力インターフェース等のハードウエアにより実現される機能である。また、アダプタ装置２は明るさセンサ２８を備えて構成されている。なお、効果パラメータ設定部２５及び効果処理部２６は「楽音特性変更手段」に相当し、照明設定部２７は「発光制御部」に相当する。

電気バイオリン１のケーブル１５から出力される楽音信号は、楽音入力部２１を介してピッチ検出部２２と効果処理部２６に出力される。ピッチ検出部２２は入力された楽音信号から楽音のピッチを検出し、検出したピッチデータは効果パラメータ設定部２５に出力される。また、弓１２におけるＡセンサ１０の検出信号はＡセンサ検出部２３に入力され、電気バイオリン１におけるＢセンサ２０の検出信号はＢセンサ検出部２４に入力される。後述説明するように、これらＡセンサ１０及びＢセンサ２０は検出対象の物理量の種類に応じた検出信号を出力し、Ａセンサ検出部２３及びＢセンサ検出部２４は、各検出信号に応じたセンサ検出データを生成する。そして、各センサ検出データは効果パラメータ設定部２５と照明設定部２７に出力される。明るさセンサ２８はアダプタ装置２の周辺環境の明るさ（照度）を検出し、明るさデータを照明設定部２７に出力する。

効果パラメータ設定部２５は、ピッチ検出部２２からのピッチデータとＡセンサ検出部２３及びＢセンサ検出部２４からの各センサ検出データとに基づいて、効果処理部２６における各種効果パラメータを生成し、この生成した効果パラメータを効果処理部２６に設定する。また、照明設定部２７はＡセンサ検出部２３及びＢセンサ検出部２４からの各センサ検出データと明るさセンサ２８からの明るさデータに基づいて発光部３０の発光制御を行う。効果処理部２６は、楽音入力部２１から入力される楽音信号に対して、設定された効果パラメータに基づいて対応する効果を付加してアナログのオーディオ信号とし、この効果を付加したオーディオ信号をパワードスピーカ３に出力する。パワードスピーカ３は効果が付与されたオーディオ信号を増幅部３１で増幅し、スピーカ３２で発音する。

この実施形態では、Ａセンサ１０は、加速度計、アンプ及びトランスミッタで構成されており、弓１２を操作する演奏動作による加速度を加速度計で検出し、その検出信号をアンプで増幅してトランスミッタで送信する。そして、このＡセンサ１０から送信される加速度の検出信号はアダプタ装置２のＡセンサ検出部２３で受信される。なお、図１のＡセンサ１０とＡセンサ検出部２３を結ぶ矢印は電波信号を示している。また、Ｂセンサ２０はＭＲセンサであり、弓１２に配設された永久磁石２０ａの磁気を検出する。そして、このＢセンサ２０は検出される磁気の強さに応じた検出信号をアダプタ装置２のＢセンサ検出部２４に出力する。すなわち、このＢセンサ２０及び永久磁石２０ａは、電気バイオリン１に対する弓１２の把持部１２ａの位置（電気バイオリン１と把持部１２ａとの距離）を検出する。なお、これらのＡセンサ１０及びＢセンサ２０に対応するセンサ検出データを単に「センサ値」という。

ここで、Ａセンサ１０で検出される加速度、Ｂセンサ２０及び永久磁石２０ａで検出される距離（あるいは速度、加速度）などのセンサ値は、この値の変化で後述のように効果を制御するものである。このような加速度、距離、速度等のセンサ値は、例えばアコースティックバイオリンの微妙な奏法をシミュレーションするのに用いるには適していないが、このようなセンサ値は弓の「演奏操作」ではなく演奏者の「演奏動作」を検出するのに適している。すなわち、このようなセンサ値により各種効果を制御するのは、演奏者の動作により多彩な演奏表現を実現することを目的としたものである。

次に、フローチャートに基づいて実施形態におけるアダプタ装置２の動作について説明する。図２はメイン処理の要部フローチャート、図３は効果処理のフローチャート、図４は照明処理のフローチャートである。以下の説明及びフローチャートからわかるように、各フローチャートで示すプログラムとこのプログラムをＣＰＵに実行させて得られる機能が、効果パラメータ設定部２５（効果処理）及び照明設定部２７（照明処理）に対応している。この実施例では図５に示すようなテーブルを用いている。すなわち、効果処理でパラメータを決定するためのテーブル（図５(A) ）を用い、そのテーブルをＡセンサ１０とＢセンサ２０のセンサ値及びピッチ変化により参照し、第１効果パラメータと第２効果パラメータを決定する。また、照明処理で発光部３０の照明色と照明方向を決定するためのテーブル（図５(B) ）を用い、そのテーブルをＡセンサ１０とＢセンサ２０のセンサ値で参照し照明色と照明方向を決定している。これらのテーブルは複数種類あり、ユーザが図示しない操作パネルの設定操作により選択される。

図２の「メイン処理」は、当該アダプタ装置の電源の投入により開始され、まず、ステップＳ１でフラグやレジスタのリセット等の初期化処理を行い、ステップＳ２で図示しない操作パネルにおける各種のパネル設定処理を行う。次に、ステップＳ３で図３の効果処理を行い、ステップＳ４で図４の照明処理を行う。そして、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理を電源が投入されている間繰り返す。なお、パネル設定処理では、設定操作子の操作を受けて対応する処理を行い、機器の設定等を行う。

図３の効果処理では、ステップＳ１１で、Ａセンサ１０のセンサ値とＢセンサ２０のセンサ値を入力し、ステップＳ１２で各センサ値が前回の値と違うか否か、すなわち変化があるかを判定する。何れのセンサ値も前回の値と同じ（変換なし）であれば、ステップＳ１３で現在の効果パラメータの設定値を継続（維持）し、元のルーチンに復帰する。何れかのセンサ値が前回の値と違えば、ステップＳ１４で、ユーザによって選択設定された対応テーブルにおいて、Ａセンサ１０のセンサ値とＢセンサ２０のセンサ値とから第１効果パラメータ値を参照して決定する。次に、ステップＳ１５で、演奏音のピッチをピッチ検出部２２から抽出し、現在選択されている対応テーブルにおいて、以前からのピッチの変化度合いから第２効果ラメータ値を参照して決定する。そして、ステップＳ１６で、効果処理部２６の効果パラメータを第１及び第２のパラメータ値により設定を変更し、元のルーチンに復帰する。

図４の照明処理では、ステップＳ２１で明るさセンサ２８により周囲の明るさを検出し、ステップＳ２２で発光部３０を発光させるための発光輝度を決定する。次に、ステップＳ２３でＡセンサ１０のセンサ値とＢセンサ２０のセンサ値を入力し、ステップＳ２４で、ユーザによって選択設定された照明モードの対応テーブルにおいて、Ａセンサ１０のセンサ値とＢセンサ２０のセンサ値とから照明色と照明方向を決定する。そして、ステップＳ２５で発光部３０に照明制御信号を出力し、元のルーチンに復帰する。

第１効果パラメータ及び第２効果パラメータで設定する効果は、例えば、音色、音量、ピッチ、パン、ビブラート深さの効果、あるいは、ファズ、ワウ、トレモロ、ディレイ、リバーブ、サスティーンといった音響効果など、各種の効果を適用することができる。例えば、第１効果パラメータはＡセンサ１０で検出される弓１２の加速度に対応しており、この第１効果パラメータでは、運弓（ボウイング）の態様で表現するのに適した効果を制御する。また、第２効果パラメータはＢセンサ２０で検出される弓１２とバイオリン本体１との距離に対応しており、この第２効果パラメータでは、弓１２の先端近くか手元近くかのように弓１２の長手方向のどの位置で擦弦するかに応じて、効果に変化を付けるようにする。また、Ａセンサ１０及びＢセンサ２０と、各種効果との対応は前記複数のテーブルから選択される。

また、発光部３０としては、例えば、赤、緑及び青のＬＥＤからなる多色発光ＬＥＤを複数備え、これらの多色発光ＬＥＤを向きを変えて配置したものとする。これにより、ＬＥＤの色の組み合わせに応じて照明色に変化を付けることができる。また、どの多色発光ＬＥＤを発光させるかにより照明方向に変化を付けることができる。

図６は第２の実施形態を示す図であり、この実施形態は電気弦楽器としてエレキギター（エレクトリックギター）４を用いた例であり、エレキギター４、アダプタ装置２、パワードスピーカ３、リストバンド５により構成されている。なお、アダプタ装置２及びパワードスピーカ３の構成は図１と同様であり詳細は図示を省略する。エレキギター４においては、弦４１を演奏者の指やピック等により撥弦することで弦４１が振動し、この弦４１の振動波形がピックアップ４３により楽音信号に変換される。そして、この楽音信号がジャック４４から出力されることは、周知のとおりである。この楽音信号はアダプタ装置２の楽音入力部２１に入力される。

リストバンド５は演奏者の腕Ｍに取り付けるものであり、このリストバンド５にはＡセンサ５１が取り付けられている。このＡセンサ５１は前記実施形態のＡセンサ１０と同様なものであり、加速度計、アンプ及びトランスミッタで構成されている。そして、演奏者の演奏動作による腕の加速度を加速度計で検出し、その検出信号をアンプで増幅してトランスミッタで送信する。このＡセンサ５１から送信される加速度の検出信号はアダプタ装置２のＡセンサ検出部２３で受信される。そして、前記実施形態と同様にこのＡセンサ５１で検出される加速度のセンサ値に応じて各種効果を制御する。なお、前記実施形態におけるＢセンサ２０及び永久磁石２０ａと同様にエレキギター４の本体にＢセンサを設け、リストバンド５に永久磁石を設けて前記実施形態と同様な制御を行うようにもできる。また、この第２の実施形態でも第１の実施形態と同様に発光部の発光制御を行うようにもできる。

以上のフローチャートで示す実施形態では、検出されるセンサ値が前回の値と違っていれば効果パラメータを変更するようにしているが、この検出されるセンサ値、あるいは前回の値との変化が、適宜の閾値以上となった場合に効果パラメータを変更するようにしてもよい。このようにすると、演奏者が、その演奏動作を加減することにより効果パラメータの変更の有無を適宜選択することができる。

以上の第１の実施形態では、Ｂセンサ２０と永久磁石２０ａにより電気バイオリン１と弓１２との距離を検出するようにしているが、このＢセンサ２０と永久磁石２０ａにより加速度を検出するようにしてもよい。この場合は、Ａセンサ１０を必要としない。また、前記実施形態ではＢセンサ２０と永久磁石２０ａにより弓１２の速度を検出するようにしてもよい。これらのことは第２の実施形態のエレキギターの例でも同様である。

また、実施形態における発光部としてはＬＥＤに限らず何らかの光源であってもよい。また、発光部は、電気バイオリン等の楽器に取り付けたものでなく、楽器本体と別体として配置するものでもよい。

実施形態では、アダプタ装置２において、効果パラメータの決定と楽音信号への効果の付与の両方を行う構成となっているが、アダプタ装置と別体の効果装置（エフェクタ）により電気弦楽器の楽音信号に効果を付与する構成とし、アダプタ装置で効果パラメータの決定だけをして、この効果パラメータを上記効果装置に設定するようにしてもよい。また、効果パラメータの決定する機能と、楽音信号に効果を付与する機能とを、電気弦楽器本体に組み込んだ構成としてもよい。

また、実施形態ではセンサ値に基づいてテーブルを参照して効果パラメータを生成するようにしているが、センサ値をダイレクトに関数で処理し、その関数値を効果パラメータとして効果処理部や効果装置（エフェクタ）に設定するようにしてもよい。また、このような関数を各種の関数から選択できるようにしてもよい。

また、実施形態では電気弦楽器として電気バイオリン、エレキギターの例について説明したが、他の電気弦楽器にも適用できることはいうまでもない。

本発明の第１の実施形態の電気弦楽器システムの機能ブロック図である。 実施形態におけるメイン処理の要部フローチャートである。 実施形態における効果処理のフローチャートである。 実施形態における照明処理のフローチャートである。 実施形態におけるテーブルを示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す図である。

符号の説明

１…電気バイオリン（電気弦楽器）、２…アダプタ装置、３…パワードスピーカ、１１…弦、１２…弓、１３…ピックアップ、１０…Ａセンサ（演奏動作検出手段）、２０…Ｂセンサ（演奏動作検出手段）、２０ａ…永久磁石（演奏動作検出手段）、３０…発光部、２５…効果パラメータ設定部（楽音特性変更手段）、２６…効果処理部（楽音特性変更手段）、２７…照明設定部（発光制御部）、４…エレキギター（電気弦楽器）、４１…弦、４３…ピックアップ、５…リストバンド、５１…Ａセンサ（演奏動作検出手段）

Claims (3)

1. 弦に対する擦弦または撥弦の演奏動作により該弦の振動波形を元に楽音信号を生成する電気弦楽器と、
   演奏者による前記擦弦または撥弦の演奏動作の動作量を検出する演奏動作検出手段と、
   前記演奏動作検出手段で検出した動作量に応じて、前記電気弦楽器で生成した楽音信号の特性を変更する楽音特性変更手段と、
   を備えたことを特徴とする電気弦楽器システム。
2. 前記演奏動作検出手段で検出する前記動作量が位置または速度または加速度であることを特徴とする請求項１に記載の電気弦楽器システム。
3. 請求項１または２に記載の電気楽器システムであって、
   発光部と、
   前記演奏動作検出手段で検出した動作量に応じて前記発光部における発光制御を行う発光制御部と、
   を備えたことを特徴とする電気弦楽器システム。

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