JP2009150936A - 電子鍵盤楽器 - Google Patents
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Abstract
【課題】 鍵を押し下げることなく演奏を行うことができるとともに、ベロシティコントロールを行うことができる電子鍵盤楽器を提供する。
【解決手段】複数の鍵11と、複数の鍵11ごとに設けられ、演奏者の指が鍵11の表面に接触および/ないし接近したときに作動する静電容量スイッチ13と、静電容量スイッチ13の検出結果に基づいて楽音を生成する楽音生成手段20と、揺動自在のペダル5cと、ペダル5cの踏み込み量SCPを検出するペダルセンサ21cと、検出されたペダル5cの踏み込み量SCPに応じて、ベロシティ効果を付与するベロシティ効果付与手段23と、を備えている。
【選択図】 図4
【解決手段】複数の鍵11と、複数の鍵11ごとに設けられ、演奏者の指が鍵11の表面に接触および/ないし接近したときに作動する静電容量スイッチ13と、静電容量スイッチ13の検出結果に基づいて楽音を生成する楽音生成手段20と、揺動自在のペダル5cと、ペダル5cの踏み込み量SCPを検出するペダルセンサ21cと、検出されたペダル5cの踏み込み量SCPに応じて、ベロシティ効果を付与するベロシティ効果付与手段23と、を備えている。
【選択図】 図4
Description
本発明は、鍵を押し下げることなく演奏を行うことができるとともに、ベロシティコントロールを行うことができる電子鍵盤楽器に関する。
従来の電子鍵盤楽器として、例えば特許文献1に開示されたものが知られている。この電子鍵盤楽器は、揺動自在の複数の鍵と、鍵の押鍵・離鍵時に、押鍵深さを連続的に検出する複数の押鍵深さセンサとを備えている。これらの押鍵深さセンサは、各鍵の前端部と筬の間に配置されている。この押鍵深さセンサは、基板上に配置された一対の固定電極と、これらの固定電極を絶縁する絶縁層と、この絶縁層上に載置された円錐状のコイルばねと、このコイルばねを覆うように、絶縁層上に設けられたドーム状の可とう性のコイルケースで構成されている。
このように構成された押鍵深さセンサでは、押鍵時に、鍵で上方から押圧されると、そのコイルケースが押し潰されるとともに、コイルばねが圧縮される。逆に、離鍵時に、鍵による押圧が解除されると、コイルケースが鍵の下面に接触した状態に保たれながら、コイルケースおよびコイルばねが復帰する。このような鍵の押鍵および離鍵によるコイルばねの伸縮に伴って、一対の固定電極間の空間の誘電率が変化し、これにより固定電極間の静電容量が連続的に変化する。この静電容量の値は、コイルばねの変形量、すなわち鍵の押鍵深さに対応するので、この静電容量に基づいて、鍵の押鍵深さが連続的に検出される。そして、検出された押鍵深さに基づきベロシティが算出され、算出されたベロシティに応じて楽音生成装置によって楽音が生成される。
以上のような構成の従来の電子鍵盤楽器では、鍵を押し下げ、押鍵深さセンサが鍵の押鍵深さを検出し、その検出結果に応じて楽音が生成されるので、鍵を押し下げない限り、演奏を行うことができない。このため、例えば手の不自由な人は演奏を容易に楽しむことができない。同じ理由から、特殊な演奏方法であるグリッサンド奏法を行うことも容易ではない。また、鍵を押し下げない限り、ベロシティも算出されないため、ベロシティに応じた音量や音色などの制御(以下、ベロシティコントロールという)も行うことができない。
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、鍵を押し下げることなく、演奏を行うことができるとともに、ベロシティコントロールを行うことができる電子鍵盤楽器を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、請求項1に係る発明は、複数の鍵と、複数の鍵ごとに設けられ、演奏者の指が鍵の表面に接触および/または接近したときに作動する静電容量スイッチと、静電容量スイッチの検出結果に基づいて楽音を生成する楽音生成手段と、揺動自在のペダルと、ペダルの踏み込み量を検出するペダルセンサと、検出されたペダルの踏み込み量に応じてベロシティ効果を付与するベロシティ効果付与手段と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、演奏者の指が鍵の表面に接近および/または接触することで静電容量スイッチが作動し、その検出結果に基づき、楽音生成手段により楽音が生成される。これにより、鍵の表面に指を近づけるだけで、あるいは触れるだけで、鍵を押し下げなくても演奏を行うことができる。このため、手の不自由な人も演奏を容易に楽しむことができるとともに、グリッサンド奏法も容易に行うことができる。また、ペダルの踏み込み量がペダルセンサで検出されるとともに、検出された踏み込み量に応じて、ベロシティ効果が、生成された楽音に付与される。このため、鍵を押し下げることなく、鍵への指の接近動作などによって生成された楽音に、ベロシティ効果を付与することができるため、それによるベロシティコントロールによって、より変化に富んだ演奏を行うことができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態による電子鍵盤楽器を適用した電子ピアノ1の外観を示している。同図に示すように、この電子ピアノ1は、ピアノ本体2とピアノ本体2を支持するスタンドユニット3などで構成されている。
スタンドユニット3は、ペダル土台4などを組み立てたものであり、ペダル土台4の中央には、左側から順にソフトペダル5a、マフラーペダル5bおよびラウドペダル5cが回動自在に設けられている。
これらのペダル5a、5bおよび5cには、それぞれペダルセンサ21a、21bおよび21cが設けられている(図7参照)。ペダルセンサ21aおよび21bは、ソフトペダル5aおよびマフラーペダル5bの操作の有無に応じて、ON/OFF信号を出力するものであり、ON信号が出力されたときに、楽音に音量を小さくするソフトペダル効果およびマフラーペダル効果がそれぞれ付与される。ペダルセンサ21cは、例えば可変抵抗式ペダルで構成され、ラウドペダル5cの踏み込み量SCPを検出し、その検出信号を出力する。検出された踏み込み量SCPは、後述する押鍵演奏モードでは、ラウドペダル効果を付与するのに用いられる。
ピアノ本体2の外装は、左右の腕木6、6と、腕木6、6の下端部間および上端部間にそれぞれ延びる水平な棚板7および天板8などで構成されている。ピアノ本体2には、鍵盤装置9、操作パネル10および楽音生成装置20などが設けられている。
鍵盤装置9は、棚板7上に左右方向に並設された複数(例えば88個)の鍵11(白鍵11aおよび黒鍵11b)からなる鍵盤12と、鍵11ごとに設けられた、静電容量スイッチ13および押鍵センサ14を備えている。
この電子ピアノ1では、演奏モードが、鍵11を押鍵し、その押鍵情報を押鍵センサ14で検出することによって、楽音を生成する通常の押鍵演奏モードと、鍵を押し下げることなく、演奏者の指が鍵11に近づく動作を静電容量スイッチ13で検出することによって、楽音を生成する非押鍵演奏モードに切り替えられる。この演奏モードの切替は、操作パネル10に設けられたモード切替スイッチ31を操作することによって行われる。
図3および図4に示すように、鍵11は、断面が逆U字状の中空の合成樹脂の成形品で構成されており、後端部において、支点(図示せず)に上下方向に揺動自在に支持されている。
静電容量スイッチ13は、鍵11の前端部上壁の裏面に設けられている。いずれも図示しないが、静電容量スイッチ13は、基板と、互いに所定の距離、離れた状態で、基板上に配置された一対の固定電極と、これら一対の固定電極を絶縁するように覆った状態で、基板上に積層された絶縁層とを有している。
このように構成された静電容量スイッチ13では、演奏者の指が鍵11の表面に近づくと、固定電極の間で静電容量が分路し、そのように分路した静電容量により、指と各固定電極との間に回路が構成される。このときの固定電極から見た静電容量の値は、演奏者の指と鍵11との距離に応じて変化する。静電容量スイッチ13は、静電容量が所定のしきい値を超えたときに作動(ON)するように構成されており、したがって、静電容量スイッチ13の検出信号によって、演奏者の鍵11への指の接近動作を検出することができる。
また、図4に示すように、静電容量スイッチ13は、演奏者の指が鍵11の表面から所定の距離Aに達したときに作動するように設定されており、このとき、検出信号SCとして、ON信号を出力する。
一方、押鍵センサ14は、シャッタ16と、基板17と、2つの光センサ18、19を備えている。
シャッタ16は、板状に形成され、図2に示すように、各鍵の下面の前部に、下方に直角に突出するように、一体に設けられている。図5に示すように、シャッタ16は、矩形状の左半部16Lと、左半部16Lの上半部から右方に延びる右半部16Rとから逆L字状に形成されており、右半部16Rの下端は左半部16Lの下端よりも高くなっている。
第1および第2の光センサ18、19は、シャッタ16の左半部16Lおよび右半部16Rの下方に配置されており、U字型ケース18c、19cに設けられ、前後方向に互いに対向する一対の発光ダイオード18a、19aおよびフォトトランジスタ18b、19bで構成されている。図2および図5に示すように、このU字型ケース18c、19cは、棚板7上に設けられた基板17に、直立した状態で取り付けられている。図5および図6に示すように、2つの光センサ18、19は、それらの発光側と受光側が前後逆になるように設けられている。
このように構成された押鍵センサ14では、押鍵時、発光ダイオード18a、19aとフォトトランジスタ18b、19bを結ぶ光路が、シャッタ16により遮断されると、第1光センサ18の第1検出信号S1および第2光センサ19の第2検出信号S2は、Lレベルになる。また、非押鍵時には、これらの光路が開放され、第1検出信号S1および第2検出信号S2はHレベルになる。したがって、これらの第1および第2検出信号S1、S2によって、押鍵動作を検出することができる。また、シャッタ16の形状および2つの光センサ18、19の設置位置から、光センサ18、19の光路が遮断されるタイミングが互いに異なるため、この遮断タイミングの差に基づいて、押鍵速度V(ベロシティ)を検出することができる。
操作パネル10は、鍵盤12のすぐ後方に配置されており、電子ピアノ1の演奏モード、音色、音量や音響効果を設定するための操作ボタンおよび操作レバーや、それらの設定状態を表示するための表示器などが設けられている。
楽音生成装置20は、押鍵演奏モードでは、押鍵センサ14により検出された押鍵動作に応じて、非押鍵演奏モードでは、静電容量スイッチ13により検出された鍵11への指の接近動作に応じて、楽音を生成するものである。図7に示すように、楽音生成装置20は、センサスキャン回路22、パネルスキャン回路33、CPU23、ROM24、RAM25、音源回路26、波形メモリ27、DSP28、D/A変換器29、パワーアンプ30およびスピーカ31などで構成されている。
センサスキャン回路22は、押鍵センサ14からの検出信号に基づいて、鍵11のON/OFF情報およびキーナンバー情報を検出するとともに、これらの押鍵情報を押鍵センサ14の検出信号とともに、CPU23に出力する。また、センサスキャン回路22は、静電容量スイッチ13からの検出信号に基づいて、鍵11への接近動作情報およびキーナンバー情報を検出するとともに、これらの情報を静電容量スイッチ13の検出信号とともに、CPU23に出力する。さらに、センサスキャン回路22は、ペダルセンサ21a〜21cからの検出信号に基づいて、ソフトペダル5a、マフラーペダル5bおよびラウドペダル5cの操作情報を検出するとともに、これらのペダル操作情報をペダルセンサ21a〜21cの検出信号とともに、CPU23に出力する。
パネルスキャン回路33は、操作パネルの操作ボタンや操作レバーの操作状態を検出し、CPU23に出力する。
ROM24は、CPU23で実行される制御プログラムや、CPU23での演算に使用される固定データや各種テーブルなどを記憶している。
RAM25は、電子ピアノ1の動作状態を表すステータス情報などを一時的に記憶するとともに、CPU23の作業領域として用いられる。
CPU23は、電子ピアノ1の各部を制御するものであり、センサスキャン回路22やパネルスキャン回路33からの情報などに応じ、上記制御プログラムに従って、発生すべき楽音の内容を演算し、その演算結果に基づく制御信号を音源回路26に出力する。
音源回路26は、CPU23からの制御信号に従って、波形メモリ27から波形データを読み出し、これにエンベロープを乗算して、デジタルの楽音信号MSを生成し、出力する。この楽音信号MSは、DSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)28により、残響やコーラスなどの音響効果の付加やフィルタ処理が施された後、D/A変換器29でアナログ信号に変換され、次いで、パワーアンプ30で所定の利得で増幅された後、スピーカ31で再生され、発音される。
図8は、押鍵演奏モードにおける発音制御処理を示すフローチャートである。この処理は、88個すべての鍵11について順次、実行される。本処理では、まずステップ1(「S1」と図示。以下同じ)において、鍵11のキーナンバーn(n=1〜88)を値1に初期化する。
次いで、第1光センサ18の第1検出信号S1がLレベルで、かつ、前回と今回の間で、第2光センサ19の第2検出信号S2がHレベルからLレベルに変化したか否かを判別する(ステップ2)。この判別結果がYESのとき、すなわちシャッタ16により第1光センサ18の光路が遮断されている状態で、第2光センサ19の光路が遮断された直後のタイミングのときには、鍵11が押鍵されたとして、発音を開始するために、発音開始フラグF_MSTRを「1」にセットするとともに、発音停止フラグF_MSTPを「0」にセットする(ステップ3)。これに伴い、発音を開始する制御信号が音源回路26に出力されることによって、発音動作が開始される。
一方、前記ステップ2の判別結果がNOのときには、第1検出信号S1がLレベルからHレベルに変化したか否かを判別する(ステップ4)。この判別結果がYESで、第1光センサ18の光路が開放された直後のタイミングのときには、鍵11が離鍵されたとして、発音を停止するために、発音停止フラグF_MSTPを「1」にセットするとともに、発音開始フラグF_MSTRを「0」にセットする(ステップ5)。これに伴い、発音を停止する制御信号が音源回路26に出力されることによって、発音の停止動作が開始される。
一方、前記ステップ4の判別結果がNOのとき、または前記ステップ3または前記ステップ5が実行された後には、キーナンバーnをインクリメントする(ステップ6)。次いで、インクリメントしたキーナンバーnが値88よりも大きいか否かを判別する(ステップ7)。この判別結果がNOで、n≦88のときには、前記ステップ2以降の前述した処理を繰り返し実行する。一方、前記ステップ7の判別結果がYESで、n>88のとき、すなわち88鍵すべてについて上記の処理が終了したときには、本処理を終了する。
図9は、押鍵演奏モードにおけるベロシティの算出処理を示すフローチャートである。本処理では、まず、第1検出信号S1がHレベルからLレベルに変化したか否かを判別する(ステップ11)。この判別結果がYESで、シャッタ16により第1光センサ18の光路が遮断された直後のときには、そのときのカウンタ値cntを第1カウンタ値C1としてセットし(ステップ12)、ステップ13に進む。
一方、前記ステップ11の判別結果がNOのときには、前記ステップ12をスキップし、ステップ13に進む。このステップ13では、第1検出信号S1がLレベルで、かつ第2検出信号S2がHレベルであるか否かを判別する。この判別結果がYESで、第1光センサ18の光路が遮断された後、第2光センサ19の光路がまだ遮断されていないときには、カウンタ値cntをデクリメントした後(ステップ14)、ステップ15に進む。
一方、前記ステップ13の判別結果がNOのときには、前記ステップ14をスキップし、カウンタ値cntをデクリメントすることなく、ステップ15に進む。このステップ15では、第2検出信号S2がHレベルからLレベルに変化したか否かを判別する。この判別結果がNOのときには、本処理を終了する。
一方、前記ステップ15の判別結果がYESで、第2光センサ19の光路が遮断された直後のときには、このときのカウンタ値cntを第2カウンタ値C2としてセットする(ステップ16)。
次に、第1カウンタ値C1と第2カウンタ値C2との偏差Δcnt(C1−C2)を算出する(ステップ17)。この偏差Δcntは、これまでに述べた算出方法から明らかなように、第1光センサ18の光路が遮断された後、第2光センサ19の光路が遮断されるまでの時間に相当し、鍵11の押鍵速度Vに反比例する。次いで、第1および第2光センサ18、19間の回動ストロークST(図5参照)を偏差Δcntで除算するとともに、除算した値に所定の係数Kを乗算することによって、鍵11の押鍵速度Vを算出する(ステップ18)。この係数Kは、偏差Δcntを時間に換算するためのものである。そして、算出された押鍵速度Vに基づいて、ベロシティを算出し(ステップ19)、本処理を終了する。以上のようにして算出したベロシティは、楽音生成装置20において楽音を生成するのに用いられる。
図10は、非押鍵演奏モードにおける発音制御処理を示すフローチャートである。この処理は、88個すべての鍵11について順次、実行される。本処理では、まずステップ21において、鍵11のキーナンバーnを値1に初期化する。
次いで、静電容量スイッチ13の検出信号SCがONか否かを判別する(ステップ22)。この判別結果がYESのとき、すなわち鍵11への演奏者の指の接近により、静電容量スイッチ13がON動作しているときには、発音フラグF_MCSTRを「1」にセットする(ステップ23)。これに伴い、発音を行わせるための制御信号が音源回路26に出力されることによって、発音動作が行われる。
一方、前記ステップ22の判別結果がNOのとき、すなわち演奏者の指が鍵11の表面から所定の距離Aよりも離れているときには、発音を停止するために、発音フラグF_MCSTRを「0」にセットする(ステップ25)。これに伴い、発音を停止する制御信号が音源回路26に出力されることによって、発音動作が停止される。
次いで、前記ステップ23または前記ステップ24が実行された後には、キーナンバーnをインクリメントする(ステップ25)。そして、インクリメントしたキーナンバーnが値88よりも大きいか否かを判別する(ステップ26)。この判別結果がNOのときには、前記ステップ22以降の前述した処理を繰り返し実行する。一方、前記ステップ27の判別結果がYESで、88鍵すべてについて上記の処理が終了したときには、本処理を終了する。
図11は、非押鍵演奏モードにおけるベロシティ効果の付与処理を示すフローチャートである。本処理では、まず、ペダルセンサ21cで検出されたラウドペダル5cの踏み込み量SCPが、値0よりも大きいか否かを判別する(ステップ31)。このステップ31の判別結果がNOのときには、本処理を終了する。一方、ステップ31の判別結果がYESで、ラウドペダル5cが操作されているときには、検出されたラウドペダル5cの踏み込み量SCPに応じて、楽音の音量を設定する(ステップ32)。次いで、上記踏み込み量SCPに応じて、楽音の音色を設定し(ステップ33)、本処理を終了する。そして、このように設定された音量や楽音に応じて、CPU23が音源回路26に制御信号を送ることによって、ラウドペダル5cの踏み込み量SCPに応じたベロシティ効果が楽音に付与される。
図12は、図10の発音制御処理によって得られる非演奏押鍵モードにおける動作例を示している。まず、演奏者の指が鍵11の表面から所定の距離Aよりも離れている状態では、静電容量スイッチ13の検出信号SCは、OFFになっている(t1以前)。また、発音フラグF_MCSTRは「0」にセットされている。
この状態から演奏者が指を鍵11に近づけると、その表面から所定の距離Aの位置まで指が近づいたときに、静電容量スイッチ13が作動し、検出信号SCがONになる(t1)。それに伴い、発音フラグF_MCSTRが「1」にセットされ、発音動作が開始される。また、この発音中、ラウドペダル5cが踏み込まれたときには、その踏み込み量SCPに応じて、音量や楽音が設定されることによって、ベロシティ効果が楽音に付与される。
その後、演奏者が指を鍵11から遠ざけると、鍵11の表面から所定の距離Aの位置まで指が離れたときに、検出信号SCがOFFになる(t2)。それに伴い、発音フラグF_MCSTRが「0」にセットされることによって、発音の停止動作が開始される。
以上のように、本実施形態によれば、演奏者の指が鍵11の表面に近づいたときに、各鍵11に設けられた静電容量スイッチ13が作動し、その検出信号に基づき楽音生成装置20によって楽音が生成される。これにより、鍵11の表面に指を近づけるだけで、あるいは触れるだけで、鍵11を押し下げなくても演奏を行うことができる。このため、手の不自由な人も演奏を容易に楽しむことができるとともに、グリッサンド奏法も容易に行うことができる。また、アクションなどの機構部品を備えることなく、安価で簡易な電子鍵盤楽器を実現でき、楽器本体の大きさおよび重量を大幅に低減できるとともに、外観のデザインの自由度を高めることができる。
また、ラウドペダル5cが踏み込まれたときに、ペダルセンサ21cで検出された踏み込み量SCPに応じたベロシティ効果が楽音に付与される。これにより、鍵11を押し下げることなく、ラウドペダル5cの操作によってベロシティコントロールを行うことができ、より変化に富んだ演奏を行うことができる
なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、3つのペダル5a〜5cを設けているが、ペダルの踏み込み量を検出できるペダルを1つのみ設けてもよい。それにより、ソフトペダル効果などは付与できないものの、ペダル5cの踏み込み量に応じて、ベロシティ効果を楽音に付与することは可能である。さらに、上記実施形態では、揺動自在の鍵を有する電子ピアノにおいて、非押鍵演奏モードと押鍵演奏モードに切り替えて、演奏を行うように構成されているが、例えば鍵を揺動不能なもので構成し、静電容量スイッチの検出結果に応じた演奏のみを行うようにしてもよい。その場合、ペダルとして、楽器本体とは別体のイクスプレッションペダルを用いてもよく、それにより、製造コストを抑えながら、本発明による電子鍵盤楽器を簡易に構成できる。
また、実施形態に示した静電容量スイッチが作動する所定の距離Aを変更してもよい。例えば距離A=0に設定することにより、指が鍵11の表面に接触したときにはじめて楽音が生成されるようにしてもよく、それにより、異なる演奏感覚を得ることができる。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することができる
1 電子ピアノ(電子鍵盤楽器)
5c ラウドペダル(ペダル)
11 鍵
13 静電容量スイッチ
20 楽音生成装置(楽音生成手段)
21c ペダルセンサ
23 CPU(ベロシティ効果付与手段)
SCP ラウドペダル5cの踏み込み量(ペダルの踏み込み量)
5c ラウドペダル(ペダル)
11 鍵
13 静電容量スイッチ
20 楽音生成装置(楽音生成手段)
21c ペダルセンサ
23 CPU(ベロシティ効果付与手段)
SCP ラウドペダル5cの踏み込み量(ペダルの踏み込み量)
Claims (1)
- 複数の鍵と、
当該複数の鍵ごとに設けられ、演奏者の指が当該鍵の表面に接触および/または接近したときに作動する静電容量スイッチと、
当該静電容量スイッチの検出結果に基づいて、楽音を生成する楽音生成手段と、
揺動自在のペダルと、
当該ペダルの踏み込み量を検出するペダルセンサと、
当該検出されたペダルの踏み込み量に応じて、ベロシティ効果を付与するベロシティ効果付与手段と、
を備えていることを特徴とする電子鍵盤楽器。
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JP2014085357A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Casio Comput Co Ltd | 楽音発生指示装置、楽音発生指示方法及びプログラム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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