JP2008046249A - 電子鍵盤楽器 - Google Patents

Abstract

【課題】押鍵による発音のタイミングをアコースティックピアノに模擬させることができる電子鍵盤楽器を提供すること。
【解決手段】鍵盤6は、鍵盤イベントを検知するためのセンサを有する。鍵盤スキャン回路7は、センサ出力に基づいて押鍵・離鍵および押鍵ベロシティを含む鍵盤イベント情報を生成し、CPU1は、押鍵ベロシティに応じた遅延時間を設定する。また、CPU1は、押鍵イベント情報が生成されてから前記遅延時間後に、押鍵に従った楽音がスピーカ15から発生されるように制御する。前記遅延時間は、鍵のキーナンバや音域ごとに異ならせることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子鍵盤楽器に関し、特に、アコースティックピアノの発音に近い状態を模擬することができる電子鍵盤楽器に関する。

図１０は、電子鍵盤楽器における鍵盤イベント情報生成の説明図である。電子鍵盤楽器では、図１０に示すように、鍵盤6の各鍵の押鍵方向に位置を異ならせて２つのセンサS1,S2を設け、押鍵がなされたとき、これらのセンサS1,S2で押鍵を検知し、この検知に基づいて押鍵・離鍵および押鍵ベロシティなどを含む鍵盤イベント情報を生成する。実際の発音のタイミングは、押鍵方向が深いところに位置するセンサS2により押鍵が検知されて鍵盤イベント情報が生成されたタイミングである。

一方、アコースティックピアノでは、押鍵に従ってハンマーを回動させて弦を打ち、楽音を発生させる。これでは、演奏者の低速での押鍵時には、高速での押鍵時に比べて実際に発音されるまでの遅延時間が長くなり、アコースティック特有の表現力で楽音が発生される。

特許文献１には、発音の立ち上がりが速く、また、タッチデータに対して少し時間的にずれて膨らみを持つ、あるいはエネルギが大きい楽音を発生させることができる電子楽器が記載されている。これでは、楽音の立ち上がりを決定するパラメータを、入力手段の全行程動作により逐次決定し、また、演奏者の鍵タッチが弱いほどタッチデータのピーク位置に対して相対的時間的に後方にずれたピーク位置を楽音パラメータ、あるいはタッチデータのピークが長時間持続する楽音パラメータを生成し、これにより生成された楽音パラメータに基づいて楽音信号を生成する。
特開平１１−３２７５５５号公報

従来の電子鍵盤楽器では、押鍵方向が深いところに位置するセンサにより押鍵が検知された時点を発音のタイミングとしている。そのため、高速で強く押鍵しても低速で弱く押鍵しても、また、どの音域の押鍵でも、発音のタイミングは、押鍵方向が深いところに位置するセンサが押鍵を検知した時点で変わることはない。このため、従来の電子鍵盤楽器では、発音タイミングに関して、アコースティックピアノ特有の表現力での演奏を行うことが困難となっている。

特許文献１は、ヴィオラダガンバのような響く楽器音を維持しつつ、ヴィオラダガンバの楽器音の立ち上がりの遅さを克服したタッチ処理、もしくは演奏表現を可能とするものであり、電子鍵盤楽器における上記課題を解決するものではなない。

本発明の目的は、上記課題を解決し、アコースティックピアノの発音に近い状態、特に押鍵による発音のタイミングをアコースティックピアノに模擬することができる電子鍵盤楽器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、鍵盤イベントを検知するためのセンサを有する鍵盤と、前記センサの出力に基づいて押鍵・離鍵および押鍵ベロシティの鍵盤イベント情報を生成する鍵盤イベント情報生成手段と、前記鍵盤イベント情報生成手段により生成された押鍵ベロシティの鍵盤イベント情報に応じた遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、前記鍵盤イベント情報生成手段により生成された押鍵の鍵盤イベント情報に従った楽音信号による楽音を、鍵盤イベント情報生成手段により鍵盤イベント情報が生成されてから前記遅延時間設定手段により設定された遅延時間後に発生させるように制御する楽音発生制御手段を備えた点に第１の特徴がある。

また、本発明は、前記遅延時間設定手段により設定される遅延時間を、前記鍵盤の各鍵のキーナンバに依存させた点に第２の特徴がある。

また、本発明は、前記遅延時間設定手段により設定される遅延時間を、前記鍵盤の音域ごとに異ならせた点に第３の特徴がある。

さらに、前記鍵盤の１つの音域についての遅延時間が予め設定されており、他の音域についての遅延時間を、前記１つの音域についての遅延時間に所定係数を乗算して求める点に第４の特徴がある。

本発明では、押鍵ベロシティに応じた遅延時間を設定し、センサにより鍵盤イベントが検出されてもそれから前記遅延時間を待って発音させるので、押鍵による発音のタイミングをアコースティックピアノに模擬させることができ、アコースティックピアノ特有の表現力に近づけた演奏を行うことができるようになる。また、各鍵のキーナンバや音域で遅延時間を異ならせることにより、発音のタイミングをアコースティックピアノに、より近く模擬させることができる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明に係る電子鍵盤楽器の一実施形態の構成を示すブロック図である。本電子鍵盤楽器は、CPU1、ROM2、RAM3、外部記憶媒体インタフェース4、外部入出力インタフェース(MIDI I/F)5、鍵盤6、鍵盤スキャン回路7、パネル8、パネルスキャン回路9、楽音発生部10、波形ROM11、D/A変換部12、アナログ信号処理部13、アンプ14、スピーカ15およびバス16を備える。

CPU1は、ROM2に格納されている制御プログラムに従って電子鍵盤楽器全体の制御を行う。CPU1はタイマ割り込み回路を備えている。ROM2には制御プログラム、音色パラメータやテンポ、リズムについてのパラメータなどの演奏状態を設定するための各種演奏パラメータ、デモ曲のデータなどが記憶されている。

RAM3は、CPU1のワークエリアおよびバッファとして使用され、また、楽器内の各種制御データ、MIDIデータなどを格納する。デモ曲のデータは、RAM3に格納することもできる。RAM3は、例えばバッテリによりバックアップされていてもよい。

外部記憶媒体インタフェース4は、外部記憶媒体から楽音情報を入力したり、本装置で発生された楽音情報を外部記憶媒体に出力して記憶させたりするためのものである。外部入出力インタフェース(MIDI I/F)5は、電子楽音発生装置と外部MIDI機器との間でMIDI情報のやり取りを行う信号送受信回路である。

鍵盤6は複数(例えば８８)の鍵(キー)を有し、それぞれの鍵は鍵盤イベントを検知するための、例えば２つのセンサを有している。鍵盤スキャン回路7は、鍵盤6をスキャンし、センサ出力に基づいて押鍵(キーオン)／離鍵(キーオフ)や押鍵ベロシティなどを含む鍵盤イベント情報を生成する。これにより生成された鍵盤イベント情報はキーナンバに対応付けられてRAM3に記憶される。鍵盤イベント情報はCPU1にも供給される。

パネル8は、演奏に係る各種パラメータを設定するためのパネルスイッチ、演奏パラメータ設定時のメニュー画面や現在の演奏パラメータの設定状態を表示するための表示装置(LCD)などを備える。また、パネルスイッチに内蔵されて、あるいはその近傍にスイッチ操作状態表示用発光素子(LED)が配置される。

パネルスキャン回路9は、パネルスイッチの状態をスキャンしてパネルスイッチイベント情報を生成し、各種情報をLCDに表示させる。また、パネルスキャン回路9により生成されたスイッチイベント情報は各操作スイッチに対応付けられてRAM3に記憶される。

楽音発生部10は、鍵盤イベント情報に従って波形読み出し方式により所望の楽音信号を発生する回路であり、例えばデジタルコントロール・オシレータ(DCO)、デジタルコントロール・フィルタ(DCF)、デジタルコントロール・アンプ(DCA)、エンベロープ発生回路、DSP(digital signal processor)を有する。楽音発生部10は、複数、例えば３２の楽音発生チャネルを有しているが、実際には、１つの楽音発生回路を時分割多重動作させることにより同時に複数の楽音信号を独立して発生可能に構成されている。

楽音発生部10では、デジタル楽音波形サンプル値が記憶されている波形ROM11から、押鍵に従って発音すべき音高に比例したアドレス間隔で順次波形データを読み出し、補間演算を行って楽音波形信号を発生させる。また、エンベロープ発生回路において、鍵盤イベント情報に従って楽音波形信号にエンベロープ信号を乗算してエンベロープを付与し、デジタル信号処理用LSIからなるDSPにおいて、楽音信号にディレイやリバーブなどのエフェクトを付与する。

楽音発生部10から発生されたデジタル楽音信号は、D/A変換部12によりアナログ楽音信号に変換された後、アナログ信号処理部13、アンプ14を介してスピーカ15に供給される。バス16は、電子鍵盤楽器の各構成要素間を接続する。各構成要素間での楽音情報や制御情報のやり取りはバス16を介して行われる。

図２は、鍵盤イベントを検知するためのセンサの構成例を示す断面図である。センサS1,S2は各鍵の下部に設けられており、その上側は例えば可撓性ゴム21で覆われている。センサS1は、基板22側に配置された環状の固定側接点S1-1とその上側に離間して配置された環状の可動側接点S1-2を有し、センサS2は、基板22側に配置された環状の固定側接点S2-1とその上側に離間して配置された環状の可動側接点S2-2を有する。ここで、可動側接点S2-2と固定側接点S2-1の離間距離は、可動側接点S1-2と固定側接点S1-1の離間距離より長い。これにより、押鍵時には、まず、センサS1の可動側接点S1-2が固定側接点S1-1に接触し、次にセンサS2の可動側接点S2-2が固定側接点S2-1に接触する。

２つのセンサS1,S2の上部の押鍵により、センサS1,S2が異なる押鍵ストロークで時間差を持ってオンされる。センサS1のオンでカウンタの計数をスタートさせ、センサS2のオンで計数をストップさせれば、カウンタの計数値は、センサS1,S2のオン間の時間差を表すことになり、この時間差から押鍵ベロシティを検出できる。

以上の構成において、鍵盤スキャン回路7は、鍵盤6の各鍵でのセンサ出力に基づいて押鍵・離鍵および押鍵ベロシティの鍵盤イベント情報を生成し、押鍵ベロシティに応じた遅延時間をカウンタあるいはレジスタなどにセットする。そして、CPU1は、押鍵によりセンサS2がオンして押鍵イベント情報が生成されてもこの遅延時間を待って楽音発生部10が楽音信号を発生し、その楽音信号による楽音がスピーカ15から発生されるように制御する。

図３は、本発明におけるメインルーチン(全体の処理)の例を示すフローチャートである。まず、電源が投入されたならば、CPU1、RAM3、楽音発生部10を構成するLSIなどを初期化する(S31)。

次に、イベントが発生したか否かを判定する(S32)。S32でイベントが発生したと判定された場合にはイベント処理(S33)を実行した後、S34に進み、イベントが発生していないと判定された場合には直接S34に進む。S34ではその他の処理を実行する。その後、S32にリターンする。

図４は、イベント処理(S33)の例を示すフローチャートである。イベント処理では、まず、イベントが鍵盤6での押鍵イベントか否かを判定する(S41)。S41で押鍵イベントと判定された場合、押鍵イベント処理(S42)を実行した後、リターンする。また、S41で押鍵イベントでないと判定された場合には、その他の処理(S42)を実行した後、リターンする。

図５は、押鍵イベント処理(S42)の例を示すフローチャートである。まず、アサインを実行する(S51)。つまり、鍵盤インタフェース7から送られる押鍵の鍵盤イベント情報に対して特定の音源(チャンネル)を割り当てる。次に、鍵盤イベント情報に従ってパラメータ演算処理(S52)を実行する。

図６は、パラメータ演算処理(S52)の例を示すフローチャートである。ここでは、まず、押鍵ベロシティVelに応じた遅延時間DT(←ｆ(Vel))を求める(S62)。次に、その他のパラメータ演算、例えばボリュームやエンベロープのパラメータの演算(S62)を実行し、リターンする。その他のパラメータ演算(S62)は、従来と変わらない。

図５に戻って、S62で求めた遅延時間DTが「0」か否かを判定する(S53)。S53で遅延時間DTが「0」でないと判定された場合、そのままリターンし、「0」と判定された場合には、直ちに発音処理(S54)を実行した後、リターンする。遅延時間DTが「0」と判定された場合の発音のタイミングは、押鍵ベロシティなどの鍵盤イベント情報の生成に要する時間を無視すると、従来と同様に、スイッチS2のオンのタイミングとなる。

図７は、押鍵ベロシティVelと遅延時間DTの関係の例を示す。押鍵ベロシティVelが小さい時には大きい遅延時間DTを与え、押鍵ベロシティVelが大きくなるほど小さい遅延時間DTを与える。遅延時間DTは、押鍵ベロシティVelと遅延時間DTの関係を登録したテーブルを予め用意しておくことによって求めることができるし、関数の演算によって求めることもできる。テーブルを用いる場合には、それを書き換え可能としたり、複数のテーブルの中から任意のものを選択して使用したりして、押鍵ベロシティVelと遅延時間DTの関係を適宜変更することもできる。また、アコースティックピアノを模擬することを意図するものでなくても、好みの遅延時間を与えるテーブルを追加的に用意しておいてもよい。

押鍵ベロシティVelが与えられたとき、それに対する遅延時間DTを求めてカウンタやレジスタにセットする。押鍵ベロシティVelが大きいところで遅延時間DT=0とすれば、上記S53〜S54により押鍵イベントが検出されたときに直ちに発音処理を実行させることができる。

図８は、その他の処理(S34)の例を示すフローチャートである。ここでは、まず、遅延時間(DT)再計算処理(S81)を実行する。遅延時間(DT)再計算処理は、S62でセットされた遅延時間DTを、センサS2が押鍵を検知した時点をスタート時点として時間経過とともに減算する処理である。これは、S62でセットされた遅延時間DTを所定クロックで減算すればよい。

次に、再計算された遅延時間DTが「0」か否かを判定する(S82)。ここで、遅延時間DTが「0」でないと判定された場合、発音処理(S83)を継続させ、さらに、その他の処理(S84)を実行した後、リターンする。遅延時間DTは、リターンを何回か繰り返し、再計算されている間に「0」となる。再計算された遅延時間DTが「0」となった場合には、直接その他の処理(S84)を実行した後、リターンする。

上記の説明から明らかなように、押鍵ベロシティに応じた遅延時間をセットし、押鍵イベントがあった時から該遅延時間の後に発音させるので、アコースティックピアノの発音に近い状態を模擬できる。

以上実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。例えば、鍵盤のキーナンバに依存させて、あるいは音域ごとに異なる遅延時間をセットすることにより、キーナンバごとあるいは音域ごとに異なる遅延時間を与えることができる。

図９は、低音域と中音域と高音域とで押鍵ベロシティVelと遅延時間DTの関係を異ならせ、低音域の鍵に対する遅延時間DTをより大きくした例である。ここで、テーブルを利用する場合には、この全ての音域についての関係をそのままテーブルとして予め用意しておいてもよいし、１つの音域についての関係のみをテーブルとして予め用意しておき、それに所定の係数を乗算することによって他の音域についての関係を得るようにしてもよい。例えば、低音域についての関係のみをテーブルとして予め用意しておき、これに係数0.7を乗算して中音域についての関係とし、係数0.5を乗算して高音域についての関係とするようにすることができる。

本発明に係る電子鍵盤楽器の一実施形態の構成を示すブロック図である。 鍵盤イベントを検知するためのセンサの構成例を示す断面図である。 本発明におけるメインルーチンの例を示すフローチャートである。 イベント処理の例を示すフローチャートである。 押鍵処理の例を示すフローチャートである。 パラメータ演算処理の例を示すフローチャートである。 ベロシティと遅延時間の関係の例を示す説明図である。 その他の処理の例を示すフローチャートである。 音域ごとのベロシティと遅延時間の関係の例を示す説明図である。 電子鍵盤楽器における鍵盤イベント情報生成の説明図である。

符号の説明

1・・・CPU、2・・・ROM、3・・・RAM、4・・・外部記憶媒体インタフェース、5・・・外部入出力インタフェース(MIDI I/F)、6・・・鍵盤、7・・・鍵盤スキャン回路、8・・・パネル、9・・・パネルスキャン回路、10・・・楽音発生部、11・・・波形ROM、12・・・D/A変換部、13・・・アナログ信号処理部、14・・・アンプ、15・・・スピーカ、16・・・バス、21・・・可撓性ゴム、22・・・基板、S1,S2・・・センサ、S1-1,S2-1・・・固定側接点、S1-2,S2-2・・・可動側接点

Claims (4)

1. 鍵盤イベントを検知するためのセンサを有する鍵盤と、
   前記センサの出力に基づいて押鍵・離鍵および押鍵ベロシティの鍵盤イベント情報を生成する鍵盤イベント情報生成手段と、
   前記鍵盤イベント情報生成手段により生成された押鍵ベロシティの鍵盤イベント情報に応じた遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、
   前記鍵盤イベント情報生成手段により生成された押鍵の鍵盤イベント情報に従った楽音信号による楽音を、鍵盤イベント情報生成手段により鍵盤イベント情報が生成されてから前記遅延時間設定手段により設定された遅延時間後に発生させるように制御する楽音発生制御手段を備えたことを特徴とする電子鍵盤楽器。
2. 前記遅延時間設定手段により設定される遅延時間を、前記鍵盤の各鍵のキーナンバに依存させたことを特徴とする請求項１に記載の電子鍵盤楽器。
3. 前記遅延時間設定手段により設定される遅延時間を、前記鍵盤の音域ごとに異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の電子鍵盤楽器。
4. 前記鍵盤の１つの音域についての遅延時間が予め設定されており、他の音域についての遅延時間を、前記１つの音域についての遅延時間に所定係数を乗算して求めることを特徴とする請求項３に記載の電子鍵盤楽器。

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