JP2013182224A - 楽音発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加速度検出レンジが広くかつ小さい加速度も精度よく検出可能な加速度センサを用いることなく、演奏の強弱を容易に発生する楽音に反映させる。
【解決手段】楽音発生装置１０は、演奏者の衝撃付与操作により得られる加速度を検知する加速度センサ２３を有するスティック部１１と、加速度センサ２３により検知された加速度が予め定められた第１の値を超えた時点から当該加速度センサの値を所定間隔毎に複数取得し当該取得された複数の加速度センサの値の平均値を算出し、平均値が算出された後の所定のタイミングで、前記算出された平均値に対応する形態の楽音の発音指示を行うスティック制御部２１を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、楽音を発生させる楽音発生装置に関する。

従来、楽音を発生させる楽音発生装置として、打楽器を模倣したものが知られている。
これは演奏者がスティック状の打撃部材で被打撃部材を打撃したことを検出することによって楽音を発生させるものであり、従来からの演奏形態を変える必要はない。

このような楽音発生装置は、例えば特許文献１に記載されているように、被打撃部材に圧電素子を用いたセンサを設け、演奏者が打撃部材で被打撃部材を打撃することによって得られる打撃検出信号の大きさに対応する楽音パラメータを出力し、この楽音パラメータに基づいて楽音を発生する構成となっている。

また特許文献２には、スティック状の打撃部材に加速度センサを設け、その動きに伴って発生する加速度センサからの出力の値（加速度センサ値）が、所定の閾値に達した後、所定時間が経過すると、楽音を発生するような構成が開示されている。

特公平７−１０４６７１号公報 特許第２６６３５０３号公報

従来の楽音発生装置には加速度センサが用いられているが、打撃部材で被打撃部材を打撃するような場合は、検出される加速度が１０［Ｇ］を超えてしまうほど、異常に大きな値になる。このため、加速度の検出レンジがあまり大きくない汎用の加速度センサでは非常に使い勝手が悪いものとなる。
つまり、打撃を強く、あるいは弱くすることにより、音量等がそれぞれ異なる楽音を発生させようとしても、加速度センサはこれに打撃の強弱に関係なくピーク値のみを出力する場合が多くなる。この結果、ピーク値に対応する音量等の楽音のみが発生し、演奏者が意図して演奏に強弱をつけても、それを表現することができない恐れがあった。
この問題を解決するには、より検出レンジの広い加速度センサを用いることが考えられるが、このようなセンサは高価であるため、これを搭載した電子楽器も高価になってしまう。

また、単に検出レンジのみ広い加速度センサを用いると、弱い打撃により生じる加速度を精度よく検知することができず、打撃の強弱に合わせて楽音を正確に制御することが困難となる。

本発明の課題は、加速度検出レンジが広くかつ小さい加速度も精度よく検出可能な加速度センサを用いることなく、演奏の強弱を容易に発生する楽音に反映させることができるようにすることである。

上記課題を解決するために、本発明の楽音発生装置は、
演奏者の衝撃付与操作により得られる加速度を検知する加速度センサを有する演奏操作子と、前記加速度センサにより検知された加速度が予め定められた第１の値を超えた時点から当該加速度センサの値を所定間隔毎に複数取得し当該取得された複数の加速度センサの値の平均値を算出する算出手段と、当該算出手段により平均値が算出された後の所定のタイミングで、前記算出された平均値に対応する形態の楽音の発音指示を行う発音指示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、加速度検出レンジが広くかつ小さい加速度も精度よく検出可能な加速度センサを用いることなく、演奏の強弱を容易に発生する楽音に反映させることができるようになる。

本発明の実施の形態の楽音発生装置の機能構成を示すブロック図である。 スティック部の機能構成を示すブロック図である。 スティック部で実行されるイベント送信処理を示すフローチャートである。 イベント送信処理の発音タイミング検出処理を示すフローチャートである。 図４の発音タイミング検出処理の続きを示すフローチャートである。 センターユニット部で実行される発音処理を示すフローチャートである。 強さが異なる打撃における経過時間と加速度との関係を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

（実施の形態）
図１〜図７を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１及び図２を参照して本実施の形態の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態の楽音発生装置１０の機能構成を示すブロック図である。図２は、スティック部１１の機能構成を示すブロック図である。

本実施の形態にかかる楽音発生装置１０は、机等を打撃する演奏者の演奏操作に応じて、例えば、和太鼓の楽音を発生する電子楽器である。図１に示すように、楽音発生装置１０は、スティック部１１と、センターユニット部１９と、を備える。スティック部１１は、演奏操作子として機能する。スティック部１１は、演奏者が手に持って振る演奏操作を入力するための、長手方向に延びるスティック状の装置である。センターユニット部１９は、スティック部１１による演奏操作に応じて、楽音を発生する装置である。

スティック部１１は、後述するように、スティック制御部２１と、加速度センサ２３と、赤外線通信部２４と、を備える。

センターユニット部１９は、本体制御部１２と、Ｉ／Ｆ（インタフェース）１３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１５と、表示部１６と、入力部１７と、サウンドシステム１８と、を備える。

本体制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、ＲＯＭ１４に記憶されているプログラムを読み出してＲＡＭ１５に展開し、当該展開されたプログラムとの協働で各種処理を実行する。本体制御部１２は、楽音発生装置１０全体の制御、特に、センターユニット部１９の制御、入力部１７を構成するキースイッチ（図示略）の操作の検出、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートオンイベントに基づく楽音の発生等、種々の処理を実行する。

Ｉ／Ｆ１３は、スティック部１１からデータ（例えばノートオンイベント）を受信して、ＲＡＭ１５に格納するとともに、本体制御部１２にデータの受信を通知する。Ｉ／Ｆ１３には、赤外線通信部３３が設けられている。したがって、センターユニット部１９は、スティック部１１の赤外線通信部２４が発した赤外線を赤外線通信部３３が受信することで、スティック部１１からのデータを受信することができる。

ＲＯＭ１４は、各種プログラム及び各種データを記憶する読み出し専用のメモリである。ＲＯＭ１４は、楽音発生装置１０全体の制御、特に、センターユニット部１９の制御、入力部１７を構成するキースイッチ（図示略）の操作の検出、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートオンイベントに基づく楽音の発生等、種々の処理プログラムを記憶する。特に、ＲＯＭ１４は、発音処理プログラムを記憶する。また、ＲＯＭ１４は、発生する楽音の音色の波形データ、特に、打楽器としての和太鼓の波形データを格納する波形データエリアを含む。無論、和太鼓等の打楽器の波形データに限定されず、ＲＯＭ１４には、フルート、サックス、トランペット等の管楽器、ピアノ等の鍵盤楽器、ギター等の弦楽器の音色の波形データが格納されていても良い。

ＲＡＭ１５は、各種情報を一時的に格納する揮発性のメモリであり、プログラムを展開するワークエリアを有する。ＲＡＭ１５は、ＲＯＭ１４から読み出されたプログラムや、プログラムの処理の過程で生じたデータやパラメータを格納する。処理の過程で生じたデータには、入力部１７のスイッチの操作状態、Ｉ／Ｆ１３を介して受信したノートオンイベントや、楽音の発音状態等が含まれる。

表示部１６は、たとえば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示パネルを有し、演奏者等に選択された音色等を表示パネルに表示することができる。また、入力部１７は、スイッチ（図示略）を有し、演奏者等からのスイッチへの音色の指定等の操作入力を受け付け、その操作入力情報を本体制御部１２に出力する。

サウンドシステム１８は、音源部３１と、オーディオ回路３２と、スピーカ３５と、を備える。音源部３１は、本体制御部１２からの指示に従って、ＲＯＭ１４の波形データエリアから波形データを読み出して、楽音データを生成してオーディオ回路３２に出力する。オーディオ回路３２は、音源部３１から出力された楽音データをアナログ信号に変換し、変換されたアナログ信号を増幅してスピーカ３５に出力する。これによりスピーカ３５から楽音が発生される。

図２に示すように、スティック部１１は、スティック制御部２１と、加速度センサ２３と、赤外線通信部２４と、ＲＯＭ２５と、ＲＡＭ２６と、Ｉ／Ｆ２７と、を備える。スティック制御部２１は、算出手段、発音指示手段として機能する。加速度センサ２３は、演奏者が保持する根元側部２１１の反対側である先端側部２１２に設けられている。赤外線通信部２４は、根元側部２１１に設けられている。

スティック制御部２１は、ＣＰＵであり、ＲＯＭ２５に記憶されているプログラムを読み出してＲＡＭ２６に展開し、当該展開されたプログラムとの協働で各種処理を実行する。スティック制御部２１は、スティック部１１における加速度センサ値の取得、加速度センサ値にしたがった楽音の発音タイミングの検出、ノートオンイベントの生成、Ｉ／Ｆ２７及び赤外線通信部２４を介したノートオンイベントの送信制御等の処理を実行する。

加速度センサ２３は、たとえば、静電容量型或いはピエゾ抵抗素子型のセンサであり、生じた加速度を示すデータ値を検知してスティック制御部２１に出力する。加速度センサ２３は、例えば、３軸の加速度センサを用いる。

演奏者は、実際に和太鼓を演奏するときに、スティック部１１の一端である根元側部２１１を手に持って、スティック部１１に手首等を中心とした回転運動を生じさせ、机等の被打撃部材を打撃する。本実施の形態では、スティック部１１による打撃の加速度を検知するために、加速度センサ２３により検知される加速度のうち、スティック部１１の長手方向の軸２００方向に垂直な方向の加速度の合成ベクトルが加速度センサ値として取得される。このため、加速度センサ２３は、軸２００方向を除く２軸の加速度を検知する加速度センサとしてもよい。

ＲＯＭ２５は、スティック部１１における加速度センサ値の取得、加速度センサ値に従った楽音の発音タイミングの検出、ノートオンイベントの生成、Ｉ／Ｆ２７および赤外線通信部２４を介したノートオンイベントの送信制御等の処理プログラムを記憶する。特に、ＲＯＭ２５は、イベント送信プログラムを記憶する。

ＲＡＭ２６には、加速度センサ値等、処理において取得され或いは生成された値が格納される。Ｉ／Ｆ２７は、スティック制御部２１からの指示にしたがって赤外線通信部２４にデータを出力する。

次に、図３〜図７を参照して、楽音発生装置１０の動作を説明する。図３は、スティック部１１で実行されるイベント送信処理を示すフローチャートである。図４は、イベント送信処理の発音タイミング検出処理を示すフローチャートである。図５は、図４の発音タイミング検出処理の続きを示すフローチャートである。図６は、センターユニット部１９で実行される発音処理を示すフローチャートである。図７は、強さが異なる打撃における経過時間と加速度との関係を示す図である。

先ず、図３を参照して、スティック部１１で実行されるイベント送信処理を説明する。イベント送信処理は、演奏者によるスティック部１１の演奏操作に応じた加速度センサ値を取得し、加速度センサ値の平均値に応じた音量レベルで楽音を発生するためのノートオンイベントを作成してセンターユニット部１９に送信する処理である。スティック部１１において、例えば、スティック部１１の電源がオンされたことをトリガとして、スティック制御部２１は、ＲＯＭ２５から読み出されて適宜ＲＡＭ２６に展開されたイベント送信プログラムとの協働で、イベント送信処理を実行する。

図４に示すように、スティック制御部２１は、ＲＡＭ２６のデータのクリア等を含むイニシャライズ処理を実行する（ステップＳ１１）。そして、スティック制御部２１は、加速度センサ２３の加速度センサ値を取得して、ＲＡＭ２６に格納する（ステップＳ１２）。上述したように、本実施の形態においては、加速度センサ値として、スティック部１１の軸２００方向に垂直な方向の加速度の合成ベクトルの値が採用される。

そして、スティック制御部２１は、ノートオンイベントを発生する発音タイミング検出処理を実行し（ステップＳ１３）、ステップＳ１２に移行する。ステップＳ１３は、詳細に後述する。

ここで、図４及び図５を参照して、発音タイミング検出処理を説明する。図４及び図５に示すように、先ず、スティック制御部２１は、ＲＡＭ２６に格納された加速度センサ値を読み出して取得する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５では、加速度センサ２３により検知された加速度のうち、スティック部１１の長手方向の軸２００方向に垂直な方向の加速度センサ値が取得される。そして、スティック制御部２１は、発音タイミングを検出するか否かを示すフラグであるＯＮフラグが０であるか否かを判別する（ステップＳ１６）。

ＯＮフラグ＝０である場合（ステップＳ１６；ＹＥＳ）、スティック制御部２１は、ステップＳ１５で取得した加速度センサ値が、予め設定された最小閾値αより大きいか否かを判別する（ステップＳ１７）。最小閾値αは、スティック部１１に衝撃を加えた際に加速度センサ２３の加速度センサ値がその値を超えなお且つ衝撃を加えなければ超えないような加速度値である。最小閾値αによりスティック部１１に衝撃を加えたときのみ発音させることができるようになる。また、最小閾値αは、打撃操作（衝撃付与操作）によりスティック部１１に衝撃を加えた際のサウンドシステム１８の音量の最小値に対応する加速度値である。つまり、最小閾値αは、打撃操作時の加速度センサ値のレベル分けを行う範囲の最小値に設定される。

加速度センサ値≦αである場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、スティック部１１の打撃が開始されておらず、発音タイミング検出処理が終了する。加速度センサ値＞αである場合（ステップＳ１７；ＹＥＳ）、スティック部１１の打撃が開始されたと判断され、スティック制御部２１は、ＯＮフラグに１を設定する（ステップＳ１８）。

そして、スティック制御部２１は、加速度センサ値のサンプリングタイミングを判断するためのタイマのカウントをスタートする（ステップＳ１９）。そして、スティック制御部２１は、加速度センサ値のサンプリング数の変数βに０を設定する（ステップＳ２０）。

そして、スティック制御部２１は、予め設定された所定数β１（ここでは、１０個とする）の配列ＤＡＴＡ［］を初期化し（ステップＳ２１）、発音タイミング検出処理を終了する。配列ＤＡＴＡ［］の個数は、１回の平均値をとる加速度センサ値のサンプリング数であり、所定数β１となる。また、配列ＤＡＴＡ［］の個数は、１０個に限定されるものではない。

ＯＮフラグ＝１である場合（ステップＳ１６；ＮＯ）、スティック制御部２１は、カウント中のタイマ値が所定時間であって、加速度センサ値のサンプリングのタイミングか否かを判別する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の所定時間は、加速度センサ値のサンプリングの時間間隔である。サンプリングのタイミングでない場合（ステップＳ２１；ＮＯ）、発音タイミング検出処理が終了する。

サンプリングのタイミングである場合（ステップＳ２１；ＹＥＳ）、スティック制御部２１は、変数βが所定数β１より小さいか否かを判別する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の所定数は、１回の平均値をとる加速度センサ値のサンプリング数である。

β＜β１である場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、スティック制御部２１は、変数βを１インクリメントする（ステップＳ２３）。そして、スティック制御部２１は、配列ＤＡＴＡ［β］にステップＳ１２で取得した加速度センサ値を代入する（ステップＳ２４）。そして、スティック制御部２１は、カウント中のタイマをクリアし、再びタイマのカウントをスタートし（ステップＳ２５）、発音タイミング検出処理を終了する。

β≧β１である場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、スティック制御部２１は、ステップＳ１５で取得された加速度センサ値が予め設定された閾値εよりも小さいか否かを判別する（ステップＳ２５Ａ）。閾値εは、発音指示を行うタイミングを示す加速度値である。加速度センサ値≧εである場合（ステップＳ２５Ａ；ＮＯ）、ステップＳ２５に移行される。

加速度センサ値＜εである場合（ステップＳ２５Ａ；ＹＥＳ）、スティック制御部２１は、次式（１）を用いて加速度センサ値の平均値Ｓを算出する（ステップＳ２６）。

そして、スティック制御部２１は、ステップＳ２６で算出した平均値Ｓを、サウンドシステム１８の音量レベルの分解能に合わせて正規化し、正規化した値を用いて、発生する楽音の音量レベルＬの楽音パラメータ（ベロシティ）を作成する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７では、例えば、加速度センサ値のレベル分けの範囲が最小閾値αから予め設定された最大閾値γまでの間にとられる。最大閾値γは、加速度センサ２３の感度の最大に近い値に設定される。最大閾値γは、打撃操作によりスティック部１１に衝撃を加えた際のサウンドシステム１８の音量の最大値に対応する加速度値である。つまり、最大閾値γは、打撃操作時の加速度センサ値のレベル分けを行う範囲の最大値に設定される。最小閾値αと最大閾値γとの差は、加速度センサ２３が振り切れてしまい実際にはもっと大きな値になるはずである分を補う効果がある。

サウンドシステム１８の発音で設定したい音の強弱の段階数を音量レベルの分解能の段階数δとする。発生する楽音の音量レベルＬは、次式（２）により算出される。
Ｌ＝｛（Ｓ−α）／（γ−α）｝×δ …（２）
つまり、音量レベルＬは、平均値Ｓを最小閾値αから最大閾値γまでの範囲で正規化した値に、サウンドシステム１８の音量レベルの分解能の段階数δを乗算した値となる。

ステップＳ２７において、式（２）により算出された音量レベルＬの楽音パラメータが作成される。このように、加速度センサ値の平均値を取ることで、それぞれの打撃の強度に応じた段階の音量レベルで発音させることができる。また、平均値Ｓが最大閾値γより大きい場合に、Ｓ＝γとされ、平均値Ｓが最小閾値αより小さい場合に、Ｓ＝αとされるものとする。しかし、この構成に限定されるものではない。例えば、ステップＳ１２で取得された加速度値が最大閾値γより大きい場合に、当該取得された加速度値＝γとされ、同じく取得された加速度値が最小閾値αより小さい場合に、当該取得された加速度値＝αとされる構成としてもよい。

そして、スティック制御部２１は、ステップＳ２７で作成された音量レベルＬの楽音パラメータを含むノートオンイベントを生成し、当該ノートオンイベントをＩ／Ｆ２７及び赤外線通信部２４を介して赤外線信号としてセンターユニット部１９に送信する（ステップＳ２８）。

そして、スティック制御部２１は、ＯＮフラグを０に設定する（ステップＳ２９）。そして、スティック制御部２１は、カウント中のタイマを停止し（ステップＳ３０）、発音タイミング検出処理を終了する。

次いで、図６を参照して、センターユニット部１９で実行される発音処理を説明する。発音処理は、スティック部１１から送信されたノートオンイベントの音量レベルに応じて発音を行う処理である。センターユニット部１９において、例えば、センターユニット部１９の電源がオンされたことをトリガとして、本体制御部１２は、ＲＯＭ１４から読み出されて適宜ＲＡＭ１５に展開された発音処理プログラムとの協働で、発音処理を実行する。

図６に示すように、先ず、本体制御部１２は、ＲＡＭ１５のデータのクリア、表示部１６の画面上に表示される画像のクリア、音源部３１のクリア等を含むイニシャライズ処理を実行する（ステップＳ４１）。そして、本体制御部１２は、スイッチ処理を実行する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２においては、例えば、本体制御部１２は、演奏者等からの入力部１７へのスイッチ操作に従って、発音すべき楽音の音色の設定等を実行する。本体制御部１２は、指定された音色の情報をＲＡＭ１５に格納する。ステップＳ４２において、音高の情報が入力されてＲＡＭ１５に格納されてもよい。

そして、本体制御部１２は、赤外線通信部３３及びＩ／Ｆ１３を介して、スティック部１１から新たにノートオンイベントを受信しているか否かを判別する（ステップＳ４３）。ノートオンイベントを受信している場合（ステップＳ４３；ＹＥＳ）、本体制御部１２は、Ｉ／Ｆ１３が受信し、ＲＡＭ１５に格納したノートオンイベント及び音色の情報を、音源部３１に与えて発音させる（ステップＳ４４）。ステップＳ４４において、本体制御部１２は、音高の情報を音源部３１に与えることとしてもよい。

ステップＳ４４で、音源部３１は、ノートオンイベント及び音色の情報を受信すると、ＲＯＭ１４から、音色の情報にしたがった波形データを読み出す。音源部３１は、音高の情報を受信した場合には、波形データ読み出しの際の速度を音高の情報に基づいて設定する。次いで、音源部３１は、ノートオンイベントに含まれる音量レベルと波形データとを乗じて、所定の音量レベルの楽音波形データを生成する。生成された楽音波形データは、オーディオ回路３２に出力される。これにより、所定の音量の楽音がスピーカ３５から発生される。本体制御部１２は、音源部３１に消音を指示しないものとする。音源部３１は、波形データの楽音を発生し終えたら自動的に消音を行う。

そして、本体制御部１２は、その他の処理、例えば、表示部１６の画面上に表示される画像の更新等を実行し（ステップＳ４５）、ステップＳ４２に移行する。

次いで、図７を参照して、イベント送信処理における加速度センサ値の具体例を示す。図７の横軸は、経過時間［ｍｓ］であり、縦軸が加速度［ｍＧ］である。また、最小閾値αを４０００［ｍＧ］とし、最大閾値γを１００００［ｍＧ］とし、段階数δを１２８とし、１回の平均値をとるサンプリング数βを１０として、具体的な計算例を以下に示す。また、図７の加速度の測定は、１［ｍｓ］ごとに行った。

先ず、スティック部１１の打撃が弱打の例を説明する。打撃の強さは、強打＞中打＞弱打である。図７に示すように、演奏者がスティック部１１を振り下ろし、スティック部１１が机等を打撃すると、弱打での加速度は、加速度センサ２３の感度の最大値を超えることなく放物線を描いて上昇し下降する。弱打での加速度センサ値は、経過時間４５［ｍｓ］のときに、最小閾値αの４０００［ｍＧ］を超える。そして、加速度センサ値は、順次、５１６６、６４１５、７１２５［ｍＧ］、…と変化し、経過時間５４［ｍｓ］のときに３６４１［ｍＧ］となる。これらの加速度センサ値の１０回の平均値Ｓを算出し、式（２）に当てはめると、音量レベル値として４６の値を得ることができる。

次いで、スティック部１１の打撃が中打の例を説明する。図７に示すように、演奏者がスティック部１１を振り下ろし、スティック部１１が机等を打撃すると、中打での加速度は、加速度センサ２３の感度の最大値にすぐに到達してしまう。中打での加速度センサ値は、経過時間４３［ｍｓ］のときに最小閾値αの４０００［ｍＧ］を超える。そして、加速度センサ値は、順次、４７４４、８５５４、８２６１、…と変化していき、経過時間５２［ｍｓ］のときに９５４［ｍＧ］となる。これらの加速度センサ値の１０回の平均値Ｓを算出し、式（２）に当てはめると、音量レベル値として８８の値を得ることができる。

次いで、スティック部１１の打撃が強打の例を説明する。次に、強打のときの例を示す。図７に示すように、演奏者がスティック部１１を振り下ろし、スティック部１１が机等を打撃すると、強打での加速度も、中打と同様に、加速度センサ２３の感度の最大値にすぐに到達してしまう。このため、加速度の最大値を採用するような方法では、強打でも、中打でも同じ加速度となってしまう。しかし、中打の加速度の方が、強打の加速度よりも、最小閾値αを超えてから、加速度センサ２３の感度の最大値になるまでに時間がかかっており、加速度センサ２３の感度の最大値になってからより早く値が小さくなっている。強打での加速度センサ値は、経過時間４３［ｍｓ］のときに最小閾値αの４０００［ｍＧ］を超える。そして、加速度センサ値は、順次、５０２０、８２６１、８６９７［ｍＧ］、…と変化していき、経過時間５２［ｍｓ］のときに８７９６［ｍＧ］となる。これらの加速度センサ値の１０回の平均値Ｓを算出し、式（２）に当てはめると、音量レベル値として１１２の値を得ることができる。このように、弱打、中打、強打とで、得られる音量レベル値は、４６＜８８＜１１２となり、意図した音量レベルで楽音発生を再現できている。

このように一定時間の加速度センサ値を複数取り平均値を利用して音量レベルを算出することで、簡単に幅広い段階数で意図した強弱をつけて音量レベルを算出でき、その音量レベルで発音を行うことができる。

以上、本実施の形態によれば、スティック部１１のスティック制御部２１は、加速度センサ２３により検知された加速度が最小閾値αを超えた時点から加速度センサ２３の値を所定間隔毎に複数取得し当該取得された複数の加速度センサ２３の値の平均値Ｓを算出し、平均値が算出された後の所定のタイミングで、前記算出された平均値Ｓに対応する音量レベルの楽音の発音指示を行う。このため、加速度検出レンジが広くかつ小さい加速度も精度よく検出可能な加速度センサを用いることなく、加速度センサ２３を用いて、演奏の強弱を容易に発生する楽音に反映させることができる。また、加速度が最小閾値αを超えた時点から平均値Ｓを算出するための加速度センサ２３の値を取得するので、予期しない振動等により発音されてしまうことを防ぐことができる。

また、スティック制御部２１は、検知される加速度センサの値が閾値εより小さくなったときを、発音指示を行うタイミングとする。このため、演奏者が音を鳴らしたいタイミングに音を鳴らすことができる。例えば、スティック部１１の加速度が０になる少し前になるように閾値εの値をとることで、演奏者がスティック部１１を止めたつもりでも若干回転運度をし続ける部分を除くことができ、また通信等によるタイムラグをあらかじめ予測し除くことで、演奏者が音を鳴らしたいタイミングに音を鳴らすことができる。

また、スティック制御部２１は、式（２）を用いて、平均値Ｓを、前記発音指示される楽音の音量レベルの最小値に対応する加速度値αから最大値に対応する加速度値γまでの範囲内の値に正規化するとともに、当該正規化された加速度の値に対応する音量レベルの楽音の発音指示を行う。このため、加速度に応じて精度良く所望の楽音を発生できる。

また、スティック制御部２１は、加速度センサ２３により検出された加速度のうち、スティック部１１の長手方向の軸２００方向に垂直な方向の加速度センサ値を検知する。このため、スティック部１１に衝撃が発生したことをより正確に検知でき、より正確に楽音を発生できる。

なお、上記実施の形態における記述は、本発明に係る楽音発生装置の一例であり、これに限定されるものではない。

上記実施の形態においては、スティック部１１のスティック制御部２１は、演奏者がスティック部１１を振ることによる加速度センサ値を検出して、加速度センサ値に基づき発音タイミングを検出する。その後、スティック制御部２１は、上記発音タイミングで、ノートオンイベントを生成して、Ｉ／Ｆ２７および赤外線通信部２４を介してセンターユニット部１９に送信している。その一方、センターユニット部１９においては、ノートオンイベントを受信すると、本体制御部１２が、受信したノートオンイベントに基づいて音源部３１に楽音を発生させている。当該構成は、センターユニット部１９が、ＭＩＤＩボード等が取り付けられたパーソナルコンピュータやゲーム機等、楽音生成の専用機ではないときに好適である。

しかしながら、スティック部１１における処理と、センターユニット部１９における処理との分担は、上記実施の形態のものに限定されない。

例えば、スティック部１１において、加速度センサ値を取得して、センターユニット部１９に送信するように構成しても良い。この場合には、センターユニット部１９で受信された加速度センサ値を用いた発音タイミング検出処理（図３〜図５）と同様の処理が、センターユニット部１９において実行される。上述した構成は、センターユニット部１９が、楽音生成の専用機である電子楽器について好適である。

また、上記実施の形態においては、楽音発生装置１０（センターユニット部１９）がサウンドシステム１８を含む構成としたが、これに限定されるものではない。楽音発生装置１０（センターユニット部１９）とは、別の装置としてサウンドシステムを構成することとしてもよい。センターユニット部１９からの楽音発生の指示は、有線又は無線で別のサウンドシステムに送信され、当該サウンドシステムで楽音が発生される。

また、本実施の形態においては、スティック部１１とセンターユニット部１９との間は、赤外線通信部２４、３３を用いて赤外線信号にてデータが通信されているが、これに限定されるものではない。例えば、スティック部１１とセンターユニット部１９とは他の無線通信でデータ通信してもよいし、ワイヤケーブル等によって有線でデータ通信するように構成しても良い。

さらに、前記実施の形態においては、スティック部１１のスティック制御部２１は、加速度センサ値が、予め定められた閾値εより小さくなったタイミングを発音タイミングとして、センターユニット部１９に対して発音を指示している。しかしながら、発音タイミングは上述したものに限定されず、加速度センサ値の所定のサンプリング数の検出を終了した後で且つ最大値になってから所定の時間が経過したとき等を発音タイミングとしても良い。

また、上記実施の形態においては、最小閾値αが、打撃操作によりスティック部１１に衝撃を加えた際に加速度センサ２３の加速度がその値を超えなお且つ衝撃を加えなければ超えないような加速度を示す第１の加速度値と、打撃操作によりスティック部１１に衝撃を加えた際のサウンドシステム１８の発音の音量の最小値に対応する第２の加速度値と、を兼ねる構成であったが、これに限定されるものではない。第１の加速度値と第２の加速度値とが同じ値でない構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、演奏操作子がスティック部１１である構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、演奏操作子が、演奏者が手等で保持又はベルト等を使って手や足に固定して使用する非スティック演奏操作子である構成としてもよい。非スティック演奏操作子は、例えば、直方体の形状を有する。非スティック演奏操作子は、一軸、二軸又は三軸の加速度センサを有する。一軸の加速度センサの場合は、衝撃を加える方向と加速度計測の軸方向とを合わせるように加速度センサを配置する。二軸の加速度センサの場合は、計測を行いたくない方向とそれぞれ垂直になるように二軸を合わせるように加速度センサを配置する。

非スティック演奏操作子は、加速度センサにより、演奏者が床に足を打ちつけたときの加速度を合成した加速度センサ値を取得する。床に足を打ちつける際に、足を床と平行に上げて打ちつける方法と、踵を床につけてつま先を床に打ちつける方法では、足裏に感じる衝撃は同じでも、三軸の加速度センサを用いて計測すると、踵を床につけてつま先を床に打ち付けた方がつま先の回転による加速度を計測するため、合成した加速度センサ値の値が大きくなる。

このため、床に打ちつける動作の違いによって加速度の大きさが変化しないように敢えて踵からつま先方向の加速度を測定しないようにし、この方向と垂直方向の二軸の加速度を合成する。非スティック演奏操作子の加速度センサ値取得以外の動作は、スティック部１１の動作と同様である。

また、上記実施の形態では、スティック部１１のスティック制御部２１は、加速度センサ値の平均値Ｓに対応する音量レベルの楽音の発音指示を行う構成であったが、これに限定されるものではない。例えば、スティック制御部２１は、加速度センサ値の平均値Ｓに対応する音色等の形態の楽音の発音指示を行う構成としてもよい。

また、上記実施の形態における楽音発生装置１０の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
演奏者の衝撃付与操作により得られる加速度を検知する加速度センサを有する演奏操作子と、
前記加速度センサにより検知された加速度が予め定められた第１の値を超えた時点から当該加速度センサの値を所定間隔毎に複数取得し当該取得された複数の加速度センサの値の平均値を算出する算出手段と、
当該算出手段により平均値が算出された後の所定のタイミングで、前記算出された平均値に対応する形態の楽音の発音指示を行う発音指示手段と、
を備えることを特徴とする楽音発生装置。
＜請求項２＞
前記発音指示手段は、前記取得される加速度センサの値が予め定められた第２の値より小さくなったときを、前記所定のタイミングとすることを特徴とする請求項１に記載の楽音発生装置。
＜請求項３＞
前記発音指示手段は、前記算出された平均値に対応する音量レベルを有する楽音の発音指示を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の楽音発生装置。
＜請求項４＞
前記発音指示手段は、前記算出された平均値を、前記発音指示される楽音の音量レベルの最小値に対応する加速度値から最大値に対応する加速度値までの範囲内の値に正規化するとともに、当該正規化された加速度の値に対応する音量レベルの楽音の発音指示を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の楽音発生装置。
＜請求項５＞
少なくとも前記加速度センサは、前記演奏者が保持可能なスティック形状の操作子内に設けられ、
前記算出手段は、前記加速度センサにより検知された加速度のうち、前記操作子の長手方向の軸方向に垂直な方向の加速度を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の楽音発生装置。

１０ 楽音発生装置
１１ スティック部
２１ スティック制御部
２３ 加速度センサ
２４ 赤外線通信部
２５ ＲＯＭ
２６ ＲＡＭ
２７ Ｉ／Ｆ
２１１ 根元側部
２１２ 先端側部
１９ センターユニット部
１２ 本体制御部
１３ Ｉ／Ｆ
１４ ＲＯＭ
１５ ＲＡＭ
１６ 表示部
１７ 入力部
１８ サウンドシステム
３１ 音源部
３２ オーディオ回路
３３ 赤外線通信部

Claims (5)

1. 演奏者の衝撃付与操作により得られる加速度を検知する加速度センサを有する演奏操作子と、
   前記加速度センサにより検知された加速度が予め定められた第１の値を超えた時点から当該加速度センサの値を所定間隔毎に複数取得し当該取得された複数の加速度センサの値の平均値を算出する算出手段と、
   当該算出手段により平均値が算出された後の所定のタイミングで、前記算出された平均値に対応する形態の楽音の発音指示を行う発音指示手段と、
   を備えることを特徴とする楽音発生装置。
2. 前記発音指示手段は、前記取得される加速度センサの値が予め定められた第２の値より小さくなったときを、前記所定のタイミングとすることを特徴とする請求項１に記載の楽音発生装置。
3. 前記発音指示手段は、前記算出された平均値に対応する音量レベルを有する楽音の発音指示を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の楽音発生装置。
4. 前記発音指示手段は、前記算出された平均値を、前記発音指示される楽音の音量レベルの最小値に対応する加速度値から最大値に対応する加速度値までの範囲内の値に正規化するとともに、当該正規化された加速度の値に対応する音量レベルの楽音の発音指示を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の楽音発生装置。
5. 少なくとも前記加速度センサは、前記演奏者が保持可能なスティック形状の操作子内に設けられ、
   前記算出手段は、前記加速度センサにより検知された加速度のうち、前記操作子の長手方向の軸方向に垂直な方向の加速度を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の楽音発生装置。

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