JP2012208381A - ピアノの音量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】響板から発生するアコースティックな楽音に対し、その音質を維持しながら、音量を低減することができるピアノの音量制御装置を提供する。
【解決手段】響板から発生する楽音の音量を制御するピアノの音量制御装置１０であって、鍵の押鍵情報および／またはハンマーの打弦情報を、鍵および／またはハンマーごとに検出する押鍵・打弦情報検出手段１１、１３と、響板から発生する楽音の音量の低減度合を設定する低減度合設定手段と、響板から発生する楽音の音量を低減するために、響板に、響板の振動を抑制する、振動を含む外力を付与するアクチュエータ７Ａ〜７Ｄと、検出された押鍵情報および／または打弦情報、ならびに設定された低減度合に応じて、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄを制御するアクチュエータ制御手段１６と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、鍵の押鍵に伴うハンマーの打弦によって振動する響板から楽音を発生させるアコースティックピアノに適用され、その響板から発生するアコースティックな楽音の音量を制御するピアノの音量制御装置に関する。

一般に、アコースティックピアノでは、演奏時に発生する楽音の音量が大きいため、例えば住宅内で夜間に演奏する場合、近隣の住人にとっては騒音と感じることがあり、また、演奏者は周囲に気遣いしながら演奏しなければならないことがある。そこで近年、アコースティックピアノにデジタル音源と消音機能を組み込んだ消音ピアノが開発されている。この消音ピアノでは、アコースティックピアノとしての通常の演奏が行えるのに加えて、消音時には、鍵の押鍵に伴って回動するハンマーを打弦直前に止めることにより、響板から楽音が発生しないようにするとともに、押鍵による鍵盤の動作をセンサで検出し、その検出結果に応じて、デジタル音源から押鍵に対応する電子音による楽音を発生させるようにしている。したがって、この消音時には、消音ピアノから発生する楽音について、その音量を低減するように調整したり、ヘッドホンを用いて演奏者のみが聞けるようにしたりすることにより、演奏者は、周囲に迷惑をかけることなく演奏を行うことが可能である。

しかし、消音ピアノによる消音時には、発生する楽音が電子音であるため、ピアノ本来のアコースティックな楽音を得ることができず、また、押鍵に伴って回動するハンマーを途中で止めるために、ピアノ本来の鍵盤のタッチ感と同一のタッチ感を得ることは困難である。

また、従来、ピアノの響板から発生する楽音の音量を制御するための音量制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この音量制御装置は、ピアノの響板の裏面側に配置され、響板の振動を検出可能であるとともに響板に振動を加えるためのアクチュエータと、音量などを設定するための制御部と、入力信号に基づき、アクチュエータを駆動するための指令信号を演算する演算回路などを備えている。そして、この音量制御装置では、アクチュエータによって検出された響板の振動に対応する振動相当量と、音量の設定量とに基づき、響板から発生する楽音の音量が設定量となるよう、アクチュエータで響板を振動させる。これにより、響板から発生する楽音の音量を低減させるようにしている。

特開平４−５６９９６号公報

しかし、上記の音量制御装置では、響板の振動を検出し、その検出結果に基づいて、アクチュエータで響板に振動を加えるため、響板から発生する楽音を適切に低減させることは困難である。すなわち、響板の振動を検出した時点では、その振動による楽音がすでに発生し始めており、その後でその楽音の音量を低減させるような振動を響板に加えても、音量の低減を開始するまでに不可避的なタイムラグが生じるので、その間の音量を十分に低減させることができない。また、複数の鍵が短時間で押鍵されたり、複数の鍵が同時に押鍵されたりした場合、響板の振動を検出しただけでは、その検出結果から鍵ごとの楽音の振動を分離して適正に識別することが困難であり、そのため、各鍵に対応する楽音を適切に低減させることができず、低減できたとしても、その楽音の音質が変わってしまうおそれがある。

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、響板から発生するアコースティックな楽音に対し、その音質を維持しながら、音量を低減することができるピアノの音量制御装置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、複数の鍵の押鍵に伴い回動することによって弦を打弦する複数のハンマーと、複数のハンマーの打弦に伴い振動することによって楽音を発生させる響板とを備えたピアノにおいて、響板から発生する楽音の音量を制御するピアノの音量制御装置であって、鍵の押鍵情報および／またはハンマーの打弦情報を、鍵および／またはハンマーごとに検出する押鍵・打弦情報検出手段と、響板から発生する楽音の音量の低減度合を設定する低減度合設定手段と、響板から発生する楽音の音量を低減するために、響板に、響板の振動を抑制する、振動を含む外力を付与するアクチュエータと、検出された押鍵情報および／または打弦情報、ならびに設定された低減度合に応じて、アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、を備えていることを特徴とする。

この構成によれば、通常の演奏を行う場合、鍵を押鍵することにより、それに対応するハンマーが回動することによって弦を打弦し、それに伴って振動する響板から楽音が発生する。一方、響板から発生する楽音の音量を低減するように演奏を行う場合、低減度合設定手段によって音量の低減度合を設定した状態で、演奏を行う。この場合、押鍵・打弦情報検出手段により、押鍵される鍵の押鍵情報および／または打弦するハンマーの打弦情報が、鍵および／またはハンマーごとに検出される。なお、押鍵情報には、鍵ごとに付与され、押鍵が開始された鍵を特定するためのキーナンバー、および押鍵時の鍵の速度であるキーベロシティなどが含まれており、一方、打弦情報には、ハンマーごとに付与され、押鍵に伴って打弦するハンマーを特定するためのハンマーナンバー、および打弦時のハンマーの回動速度であるハンマーベロシティなどが含まれている。

そして、押鍵情報や打弦情報の検出後、アクチュエータ制御手段によって制御されるアクチュエータにより、検出された押鍵情報および／または打弦情報、ならびに設定された低減度合に応じて、振動を含む外力を響板に付与し、それにより、響板の振動を抑制する。この場合、押鍵情報および／または打弦情報により、押鍵に伴い回動するハンマーが打弦するタイミング、すなわち響板から楽音が発生するタイミングを得ることができ、しかも押鍵される鍵や打弦するハンマーを特定できるので、上記のタイミングに合わせて、押鍵される鍵などに適する振動を含む外力を、響板に付与することによって、楽音を発生させる響板の振動を適切に抑制することができる。それにより、響板から発生するアコースティックな楽音に対し、その音質を維持しながら、設定された低減度合に応じて、音量を低減することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のピアノの音量制御装置において、アクチュエータ制御手段は、検出された押鍵情報および／または打弦情報に応じて、アクチュエータの作動時間を制御することを特徴とする。

この構成によれば、アクチュエータの作動時間が、検出された押鍵情報および／または打弦情報に応じて制御される。通常、響板から発生する楽音は、低音側であるほど発生開始からの減衰時間が長く、また、鍵が強く押鍵されるほど、鍵の速度およびハンマーの回動速度が速くなることで、この場合も減衰時間が長くなる。したがって、例えば、低音側の鍵が押鍵されたり、鍵が強く押鍵されたりしたときには、アクチュエータの作動時間を長くし、一方、高音側の鍵が押鍵されたり、鍵が弱く押鍵されたりしたときには、アクチュエータの作動時間を短くすることにより、響板から発生する楽音を適切に低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のピアノの音量制御装置において、ピアノは、響板の表面に沿って延びるとともに表面に固定され、ハンマーの打弦による弦の振動を響板に伝達する駒を、さらに備えており、アクチュエータは、響板の裏面において、駒に対応する位置にかつ駒の長さ方向に沿って互いに間隔を隔てた状態で、音域に応じて配置された複数のアクチュエータで構成されていることを特徴とする。

通常、ハンマーで打弦された弦の振動は、駒を介して響板に伝達され、その響板が振動することによって楽音が発生する。つまり、響板から楽音が発生する際に、その響板の振動が開始するのは、駒が固定されている部位である。したがって、上記の構成によれば、アクチュエータが、響板の裏面において、駒に対応する位置に配置されているので、響板から楽音が発生する際の響板自体の振動を効果的に抑制することができる。また、複数のアクチュエータが、駒の長さ方向に沿って互いに間隔を隔てた状態で、音域に応じて配置されているので、響板の振動を、音域に適切に対応して、効果的に抑制することができる。

本発明の一実施形態による音量制御装置を適用したグランドピアノを説明するための図であり、（ａ）はグランドピアノの全体を示す斜視図、（ｂ）は響板の平面図である。 音量制御装置を示す回路構成図である。

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（ａ）は、本発明の一実施形態による音量制御装置を適用したグランドピアノを示している。同図に示すように、このグランドピアノ１のピアノ本体２は、一般的なグランドピアノと同様、複数（例えば８８個）の鍵３ａを有する鍵盤３と、鍵盤３の後部に鍵３ａごとに設けられた図示しない複数のハンマーと、前後方向に水平に延びるように張設され、ハンマーによって打弦される図示しない複数の弦と、これらの弦の下方に配置された響板４と、この響板４の上面に固定された短駒５および長駒６などを備えている。

各鍵３ａは、前後方向に延びており、前後方向の中央付近に配置された図示しないバランスピンを支点として、揺動自在に構成されている。また、各ハンマーは、回動自在に構成されており、対応する鍵３ａの押鍵に伴い、図示しないアクションを介して上方に回動駆動されることにより、対応する弦を下方から打弦する。さらに、響板４は、所定の厚さを有する板材からなり、図１（ｂ）に示すように、低音側（左側）の奥行きが高音側（右側）のそれよりも長い所定形状に形成されている。短駒５および長駒６はいずれも、響板４の上面に沿って延びるように配置されており、前者５には低音域用の弦が係合する一方、後者６には低中音域から高音域用の弦が係合している。

また、このグランドピアノ１は、押鍵時に響板４から発生する楽音の音量を低減するために、振動を含む外力を響板４に付与する複数（本実施形態では４つ）のアクチュエータ７Ａ〜７Ｄと、響板４から発生する楽音の音量を低減する際に操作される操作パネル８とを、さらに備えている。

４つのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄはいずれも、電磁式の加振器で構成されている。これらのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄは、響板４の下方に設けられた図示しない支柱に固定されており、響板４の下面であって、短駒５および長駒６の真下の所定位置に、下方から当接した状態で配置されている。具体的には、低音域の楽音の音量を低減する低音用のアクチュエータ４Ａは、短駒５の長さ方向の中央付近に配置されている。また、低中音域の楽音の音量を低減する低中音用のアクチュエータ４Ｂは、長駒６の低音側（左側）寄りに、中高音域の楽音の音量を低減する中高音用のアクチュエータ４Ｃは、長駒６の長さ方向の中央付近に、高音域の楽音の音量を低減する高音用のアクチュエータ４Ｄは、長駒６の高音側（右側）寄りに、配置されている。

操作パネル８は、ピアノ本体２の底部の左前端部に設けられており、楽音の音量の低減レベル（低減度合）を設定するために操作される操作ボタン８ａ（低減度合設定手段）や、設定された低減レベルを表示する表示器８ｂなどを有している。なお、上記の低減レベルは、音量の低減を行わないレベル０から、低減の度合が段階的に大きくなる最大レベル（例えばレベル１０）までの間で、任意に設定できるようになっている。

図２は、音量制御装置の回路構成を模式的に示している。同図に示すように、音量制御装置１０は、鍵センサ１１、鍵スキャン回路１２、ハンマーセンサ１３、ハンマースキャン回路１４、前記操作パネル８、パネルスキャン回路１５、ＣＰＵ１６、ＲＯＭ１７、ＲＡＭ１８、ダンピング回路２１、波形メモリ２２、ＤＳＰ２３、前記４つのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄ、ならびにこれらのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄにそれぞれ対応するＤ／Ａ変換器２４Ａ〜２４Ｄ、フィルタ２５Ａ〜２５Ｄおよびパワーアンプ２６Ａ〜２６Ｄなどで構成されている。なお、本実施形態では、上記の鍵センサ１１およびハンマーセンサ１３が、本発明の押鍵・打弦情報検出手段に相当し、上記のＣＰＵ１６が、本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。

鍵センサ１１は、光センサなどで構成され、鍵３ａごとに設けられており、その検出信号に基づき、鍵スキャン回路１２が、押鍵された鍵３ａを特定するためのキーナンバー、および押鍵時の速度であるキーベロシティなどの押鍵情報を、ＣＰＵ１６に出力する。ハンマーセンサ１３は、光センサなどで構成され、ハンマーごとに設けられており、その検出信号に基づき、ハンマースキャン回路１４が、打弦するハンマーを特定するためのハンマーナンバー、および打弦時のハンマーの回動速度であるハンマーベロシティなどの打弦情報を、ＣＰＵ１６に出力する。また、パネルスキャン回路１５は、操作パネル８の操作ボタン８ａの操作状態を検出し、その検出結果としての音量の低減レベルをＣＰＵ１６に出力する。

ＣＰＵ１６は、鍵スキャン回路１２からの押鍵情報やハンマースキャン回路１４からの打弦情報に応じ、ＲＯＭ１７に記憶されている制御プログラムなどに従って、後述するダンピング信号を生成するための制御信号を生成し、ダンピング回路２１に出力する。また、ＣＰＵ１６は、パネルスキャン回路１５からの操作情報である音量の低減レベルを表す制御信号を、ＤＳＰ２３に出力する。

ＲＯＭ１７は、ＣＰＵ１６で実行される制御プログラムの他、４つのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄを制御するための制御用の固定データなどを記憶している。また、ＲＡＭ１８は、鍵３ａおよびハンマー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、ＣＰＵ１６の作業領域としても使用される。

ダンピング回路２１は、ＣＰＵ１６からの制御信号に従って、音量を低減すべき楽音に対応する波形データを波形メモリ２２から読み出し、その波形データを用いて、基本となるダンピング信号Ｓを生成し、ＤＳＰ２３に出力する。

ＤＳＰ２３は、ダンピング信号Ｓに、ＣＰＵ１６からの制御信号に従って所定のダンピング効果などを付加することにより、ダンピング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣおよびＳＤを生成し、４つのＤ／Ａ変換器２４Ａ〜２４Ｄにそれぞれ出力する。

これらのＤ／Ａ変換器２４Ａ〜２４Ｄは、デジタルのダンピング信号ＳＡ、ＳＢ、ＳＣおよびＳＤをアナログのダンピング信号に変換した後、対応するそれぞれのフィルタ２５Ａ〜２５Ｄに出力する。これらのフィルタ２５Ａ〜２５Ｄは、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタまたはハイパスフィルタで構成されており、対応するそれぞれの音域に相当する周波数成分を通過させ、ダンピング信号ＳＦＡ、ＳＦＢ、ＳＦＣおよびＳＦＤとして、対応するそれぞれのパワーアンプ２６Ａ〜２６Ｄに出力する。

これらのパワーアンプ２６Ａ〜２６Ｄは、ダンピング信号ＳＦＡ、ＳＦＢ、ＳＦＣおよびＳＦＤを所定の利得で増幅した後、対応するアクチュエータ、すなわち低音用アクチュエータ７Ａ、低中音用アクチュエータ７Ｂ、中高音用アクチュエータ７Ｃおよび高音用アクチュエータ７Ｄにそれぞれ出力する。これにより、これらのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄが作動し、ハンマーの打弦に伴って振動する響板４に対して、振動を含む外力を付与することにより、響板４の振動を抑制する。その結果として、響板４から発生する楽音の音量が低減される。

以上のように構成された音量制御装置１０を適用したグランドピアノ１において、通常の演奏、すなわち楽音の音量を低減させずに演奏を行う場合、低減レベルをレベル０に設定した状態で、鍵３ａを押鍵する。この場合、押鍵された鍵３ａに対応するハンマーが回動することによって弦を打弦し、その弦の振動が短駒５または長駒６を介して響板４に伝達され、その響板４が振動することによって、アコースティックな楽音が発生する。

一方、楽音の音量を低減するように演奏を行う場合、低減レベルをレベル０以外の所望のレベルに設定した状態で、演奏を行う。この場合、鍵３ａを押鍵し、それに伴いハンマーが回動して弦を打弦するまでの鍵３ａおよびハンマーの動作は、上述した通常の演奏時と同様である。したがって、この音量低減の演奏時には、通常の演奏時と同一の鍵盤３のタッチ感を得ることができる。

また、音量低減の演奏時には、鍵センサ１１で検出された押鍵情報や、ハンマーセンサ１３で検出された打弦情報、および設定された低減レベルに応じて、４つのアクチュエータ７Ａ〜７Ｄの少なくとも１つによって、振動を含む外力を響板４に付与し、それにより、響板４の振動を抑制する。この場合、押鍵情報や打弦情報により、押鍵に伴い回動するハンマーが打弦するタイミング、すなわち響板４から楽音が発生するタイミングを得ることができ、しかも押鍵される鍵３ａや打弦するハンマーを特定できるので、上記のタイミングに合わせて、押鍵される鍵３ａなどに適する振動を含む外力を、響板４に付与することによって、楽音を発生させる響板４の振動を適切に抑制することができる。それにより、響板４から発生するアコースティックな楽音に対し、その音質を維持しながら、設定された低減レベルに応じて、音量を低減することができる。

また、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの作動時間は、押鍵情報や打弦情報に応じて制御されるようになっている。通常、響板４から発生する楽音は、低音側であるほど発生開始からの減衰時間が長く、また、鍵３ａが強く押鍵されるほど、鍵３ａの速度およびハンマーの回動速度が速くなることで、この場合も減衰時間が長くなる。したがって、低音側の鍵３ａが押鍵されたり、鍵３ａが強く押鍵されたりしたときには、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの作動時間を長くし、一方、高音側の鍵３ａが押鍵されたり、鍵３ａが弱く押鍵されたりしたときには、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄの作動時間を短くすることにより、響板４から発生する楽音を適切に低減することができる。

さらに、アクチュエータ７Ａ〜７Ｄが、響板４の裏面において、短駒５および長駒６に対応する位置に配置されているので、響板４から楽音が発生する際の響板４自体の振動を効果的に抑制することができる。また、アクチュエータ７Ｂ〜７Ｄが、長駒６の長さ方向に沿って互いに間隔を隔てた状態で、音域に応じて配置されているので、響板４の振動を、音域に適切に対応して、効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、説明した上記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。実施形態では、本発明の音量制御装置１０を、グランドピアノ１に適用した場合について例示したが、響板を有するアップライトピアノにも、適用することが可能である。また、実施形態で示した音量制御装置１０の細部の構成などは、あくまで例示であり、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することができる。

１ グランドピアノ
２ ピアノ本体
３ 鍵盤
３ａ 鍵
４ 響板
５ 短駒
６ 長駒
７Ａ 低音用のアクチュエータ
７Ｂ 低中音用のアクチュエータ
７Ｃ 中高音用のアクチュエータ
７Ｄ 高音用のアクチュエータ
８ａ 操作ボタン（低減度合設定手段）
１１ 鍵センサ
１３ ハンマーセンサ
１６ ＣＰＵ
２１ ダンピング回路

Claims (3)

1. 複数の鍵と、当該複数の鍵の押鍵に伴い回動することによって弦を打弦する複数のハンマーと、当該複数のハンマーの打弦に伴い振動することによって楽音を発生させる響板とを備えたピアノにおいて、前記響板から発生する楽音の音量を制御するピアノの音量制御装置であって、
   前記鍵の押鍵情報および／または前記ハンマーの打弦情報を、前記鍵および／または前記ハンマーごとに検出する押鍵・打弦情報検出手段と、
   前記響板から発生する楽音の音量の低減度合を設定する低減度合設定手段と、
   前記響板から発生する楽音の音量を低減するために、当該響板に、当該響板の振動を抑制する、振動を含む外力を付与するアクチュエータと、
   前記検出された押鍵情報および／または打弦情報、ならびに前記設定された低減度合に応じて、前記アクチュエータを制御するアクチュエータ制御手段と、
   を備えていることを特徴とするピアノの音量制御装置。
2. 前記アクチュエータ制御手段は、前記検出された押鍵情報および／または打弦情報に応じて、前記アクチュエータの作動時間を制御することを特徴とする請求項１に記載のピアノの音量制御装置。
3. 前記ピアノは、前記響板の表面に沿って延びるとともに当該表面に固定され、前記ハンマーの打弦による弦の振動を当該響板に伝達する駒を、さらに備えており、
   前記アクチュエータは、前記響板の裏面において、前記駒に対応する位置にかつ当該駒の長さ方向に沿って互いに間隔を隔てた状態で、音域に応じて配置された複数のアクチュエータで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のピアノの音量制御装置。

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