JP2016008974A - 演奏情報出力制御装置、鍵盤楽器及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鍵盤楽器に接続した外部機器を介して音を出力する場合に生じる遅延を抑える演奏情報出力制御装置を提供する。【解決手段】演奏情報出力制御装置は、鍵盤楽器の操作子が演奏操作されている際に、演奏インターフェイスの位置を複数回検出する検出部と、前記検出部による演奏インターフェイスの位置の検出結果に基づいて、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出する発音時刻解析部と、前記操作子の検出結果が得られると、前記発音時刻よりも前に、前記操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を出力する演奏情報出力部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、先行出力機能を備えた演奏情報出力制御装置、鍵盤楽器及び制御方法に関する。

自動演奏ピアノには、伴奏データに基づいて伴奏を再生し、この伴奏に合わせるように演奏者が自動演奏ピアノを用いて演奏することができるものがある。また、この自動演奏ピアノは、演奏者が再生される伴奏についていけない場合には、所定の区切り毎に伴奏を停止させ、演奏者の演奏を待ち受けする。そして、この自動演奏ピアノは、演奏者が、その区切りに対応する音高の鍵を押下すると、伴奏を再開する（例えば、特許文献１）。ここで、演奏者による鍵の押下を検出して伴奏を再開すると、鍵の押下の検出から伴奏の再開までに遅延が生じる場合がある。特許文献１の方法では、鍵を最後まで押し下げる途中の段階で鍵の押下を検出し、伴奏を再開することで、この遅延を低減している。

近年では、例えば自動演奏ピアノなどの鍵盤楽器による演奏に応じた発音を、鍵盤楽器の外部に接続された外部機器によって行うものもある。外部機器とは、例えば、ワイヤレスヘッドフォン、ワイヤレスＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）伝送システム等である。また、鍵盤楽器をインターネットを介して接続しセッションを行う場合、一方の場所で行っている演奏の音信号を他方の鍵盤楽器にインターネットを介して送信し、発音させることもある。

特許文献２には、インターネットを介したセッションを行う場合に通信によって生じる演奏の遅延を補償するために、演奏者による鍵の押下を検出して所定時間先の鍵の軌道を予測し、その予測軌道情報をセッション相手に送信する技術について開示がある。この技術によれば、例えば一方の場所の鍵盤楽器の演奏における予測軌道情報をセッション相手に送信し、他方の場所では、鍵盤楽器がその予測軌道情報を受信する。そして、その鍵盤楽器が受信した予測軌道情報に基づいて演奏を行うことで、他方の場所においてもセッション相手の演奏を、通信による遅延を低減した形で聞くことができる。

特開２００８−１７５９６９号公報 特開２００９−１１６３２５号公報

ところで、外部機器と接続された鍵盤楽器で演奏を行い、その外部機器を通じて演奏音を発音する場合、その外部機器が発音のために行う処理に時間が掛かることがある。また、外部機器がネットワークを介して接続されている場合には、演奏音の信号がネットワークを伝送するのに時間が掛かることがある。それらの場合、ユーザの鍵盤演奏時に比べて外部機器からの発音は遅れてしまうため、ユーザに違和感を与えることがあった。また、鍵盤楽器内の機器（内部機器）においても外部機器と同様に発音が遅れることによりユーザに違和感を与えることがあった。なお、ネットワークを伝送することによる遅延について、特許文献２の方法では、鍵盤楽器の鍵の動作の軌道を予測するために複雑な計算を行わなければならないという問題がある。

本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、その目的は、演奏内容に応じた発音のタイミングが遅れてしまうことを低減する演奏情報出力制御装置、鍵盤楽器及び制御方法を提供することにある。

上述した問題を解決するため、本発明は、鍵盤楽器の操作子が演奏操作されている際に、演奏インターフェイスの位置を複数回検出する検出部と、前記検出部による演奏インターフェイスの位置の検出結果に基づいて、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出する発音時刻解析部と、前記操作子の検出結果が得られると、前記発音時刻よりも前に、前記操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を出力する演奏情報出力部と、を有する演奏情報出力制御装置を提供する。

また、本発明の一態様は、前記演奏情報出力部は、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われるまでの時間に応じて定められる出力先行時間に基づいて、前記発音時刻よりも前記出力先行時間分だけ前の時刻である先行出力時刻が到来した際に、前記演奏情報を出力する演奏情報出力制御装置である。

また、本発明の一態様は、前記発音時刻解析部は、前記操作子が演奏操作される途中の複数の段階において検出した検出結果を当該検出する毎に取得し、該取得した検出結果に基づいて、当該検出結果が得られた時刻の次に検出結果が得られる時刻である予測時刻と、前記発音時刻とを算出し、前記演奏情報出力部は、前記発音時刻に基づく前記先行出力時刻が、前記予測時刻よりも前である場合、当該先行出力時刻が到来した際に、前記演奏情報を出力する演奏情報出力制御装置である。

また、本発明の一態様は、複数の操作子と、上述の演奏情報出力制御装置と、を有する鍵盤楽器である。

また、本発明の一態様は、鍵盤楽器の操作子が演奏操作されている際に、演奏インターフェイスの位置を複数回検出する検出部から、前記操作子の検出結果を取得し、前記検出結果に基づいて、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出し、前記操作子の演奏状態の検出結果が得られると、前記発音時刻よりも前に、前記操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を出力する演奏情報出力制御装置の制御方法である。

本発明によれば、鍵盤楽器における演奏インターフェイスの操作に応じた演奏情報を発音時刻よりも前に出力することにより、機器において発音が行われる時間が発音時刻に近くなる。これにより、楽器の演奏内容に応じた発音を機器に行わせるタイミングが遅れてしまうことを低減することができる。

本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器の機能ブロック図の一例である。 本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器の主要部内部の構成を示す説明図の一例である。 本発明の第一の実施形態におけるハンマの動作を説明する図である。 本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器と機器とが接続された演奏システムの構成を表す図である。 本発明の第二の実施形態におけるハンマの動作を説明する図である。

＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態おける鍵盤楽器を図面を参照して説明する。
図１は第一の実施形態における鍵盤楽器の機能ブロック図の一例である。
図１に示すように本実施形態の鍵盤楽器１００は、演奏インターフェイス１０と、操作子動作検出部２０と、発音時刻解析部３０と、設定受付部４０と、演奏情報出力部５０と、タイマ６０と、記憶部７０と、ＣＰＵ８０とを備えている。

鍵盤楽器１００は、ユーザの演奏（鍵操作）に応じて音を出力する楽器である。本実施形態では、鍵盤楽器１００は、演奏情報を演奏信号として出力できるピアノ（アコースティックピアノ）とする。具体的には、鍵盤楽器１００は、鍵操作により後述するハンマが弦に衝突することにより発音する。また、鍵操作に基づいて、その演奏情報を示す演奏信号を生成し、出力することもできる。演奏信号としては、たとえばＭＩＤＩがあげられる。本実施形態では、鍵盤楽器１００が演奏信号を出力するタイミングが２通りある。１つ目は、ユーザの鍵操作によってハンマが弦に衝突することにより発音されるタイミングにて、演奏信号に基づく発音がなされるように演奏信号を出力する通常出力タイミングである。通常出力タイミングで演奏信号の出力が行われる動作を通常モードと呼ぶ。２つ目は、ユーザの鍵操作によってハンマが弦に衝突するよりも前の位置において、その演奏に対応した演奏信号を出力する先行出力タイミング（先行出力時刻）である。先行出力タイミングで演奏信号の出力が行われる動作を先行モードと呼ぶ。また、鍵盤楽器１００は、演奏信号に基づいて鍵盤楽器１００に設けられたスピーカから発音することができる。また、鍵盤楽器１００は、演奏信号を外部へ出力することもできる。

演奏インターフェイス１０は、ユーザが演奏内容に応じた操作入力をするための操作子及びそれらと連動する機構を含む。操作子とは、例えば、鍵、ペダルである。また、連動する機構とは、いわゆるハンマアクション機構やベダルアクション機構のことである。
操作子動作検出部２０は、鍵盤楽器１００の鍵や鍵と連動する打弦機構の動作を検出するセンサである。操作子動作検出部２０が検出する鍵の押鍵または離鍵の状態を演奏状態という。演奏インターフェイス１０、操作子動作検出部２０の詳細については図２を用いて後に説明する。
発音時刻解析部３０は、操作子動作検出部２０から取得した、鍵盤楽器１００の操作子の演奏状態を当該操作子が演奏操作される途中の段階において検出した検出結果に基づいて、操作子の操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出する。例えば、発音時刻解析部３０は、検出したハンマの動作から、ハンマの速度や通常出力タイミングを算出することで予測する。

設定受付部４０は、ユーザから鍵盤楽器１００の動作モードを通常モードにするか先行モードにするかあるいは両方にするかの設定の操作入力を受け付ける。また、設定受付部４０は、鍵盤楽器１００において生成された演奏信号を機器から発音させるまでの時間に応じて定められる出力先行時間を表す出力先行時間情報の操作入力を受け付け、記憶部７０に記録する。

演奏情報出力部５０は、操作子の演奏状態の検出結果が得られると、上述の発音時刻よりも前に、操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を、鍵盤楽器１００に接続された機器に出力する。演奏情報とは、例えば、鍵を操作する場合には、その鍵を特定する識別子や押鍵または離鍵する際の鍵の深さ方向の位置である。また、ペダルを操作する場合には、そのペダルを特定する識別子やそのペダルの深さ方向の位置である。また、演奏情報出力部５０は、演奏内容に対応する演奏信号を生成して、鍵盤楽器１００に接続された機器に出力する。

演奏情報出力部５０は、発音時刻解析部３０が計算した通常出力タイミングと、設定受付部４０が設定した出力先行時間情報とから、演奏信号の先行出力タイミングを計算し、そのタイミングに従って演奏信号を機器に出力するよう制御する。ここでいう機器とは、鍵盤楽器１００に接続され、鍵盤楽器１００において生成された演奏信号に基づいて発音されるまでの経路のうち少なくとも一部を構成する装置である。より具体的には、ワイヤレスオーディオ送受信機、ワイヤレスヘッドホン、ワイヤレスＭＩＤＩ送受信機、ＭＩＤＩ音源、インターネットセッション装置などである。なお、本発明における機器は鍵盤楽器１００の外部に接続されるものだけでなく、鍵盤楽器１００の内部に接続される機器も含むものである。

タイマ６０は、操作子動作検出部２０が操作子の動作を検出する時刻や、演奏情報出力部５０が出力タイミングを調整する際の時間を計時する。
記憶部７０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒｅａｄ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ ｄｉｓｋ ｄｒｉｖｅ）、フラッシュメモリなどの記憶装置である。記憶部７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）によって実行される各アプリケーションプログラム、各種設定情報等を記憶している。記憶部７０は、鍵盤楽器１００に接続される機器に対応した出力先行時間を記憶する。
ＣＰＵ８０は、鍵盤楽器１００の各部を制御する。

図２は、本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器の主要部内部の構成を示す説明図の一例である。図２は、鍵盤楽器１００が自動演奏ピアノである場合における主要部内部の構成を表す。図２は、演奏インターフェイス１０を含み、その近傍を図示している。
鍵盤楽器１００は、鍵１の運動をハンマ２に伝達する打弦機構であるアクション機構３と、ハンマ２によって打撃される弦４と、弦４の振動を止めるダンパ６とを備えている。また、この鍵盤楽器１００には、通常のピアノと同様にバックチェック７が設けられており、打弦後のハンマ２がハンマーアクション機構に戻ったときのハンマ２の暴れを防止する。他にも、この鍵盤楽器１００は、通常のピアノに搭載される機構と同様のものを備えている。さらに、この鍵盤楽器１００には、ハンマ２の打弦を阻止する不図示のストッパが設けられており、このストッパは、演奏者の指示あるいは操作に応じて、打弦を阻止する位置と打弦を許容する位置との間で機械的に移動可能にされている。

また、各鍵１の下面側（演奏者から見て下方向）には、それぞれキーセンサ１４が設けられ、対応する鍵１の動作を検出する。キーセンサ１４は、光源と光センサを有している。光源は、光センサに向けて光を照射する。光センサは、光源から照射された光を検出する。また、鍵１は、下部に突設された不図示のシャッタを有しており、鍵１が押下されると、このシャッタが、光源から光センサに向かう光を遮ることで、光センサが検出する光量が変化する。キーセンサ１４は、光センサが検出した光量を表す情報を、発音時刻解析部３０に出力する。発音時刻解析部３０は、この情報に基づいて、操作された鍵の位置や鍵の速度や鍵の加速度を計算することができる。

ハンマセンサ１５は、ハンマシャンク８と弦４の間に設けられる。このハンマセンサ１５は、光源１５０と、光センサ１５１と、光センサ１５２とを有する。光源１５０は、ハンマシャンク８の軸方向を基準として、ハンマ２が設けられている一端側（演奏者から見て奥側）に設けられる。光源１５０は、光センサ１５１及び光センサ１５２に向かって光を出射する。
光センサ１５１と光センサ１５２は、ハンマシャンク８の軸方向を基準として、ハンマ２が設けられている一端側とは反対側（演奏者から見て手前側）に設けられる。また、光センサ１５１と光センサ１５２は、上下方向（弦４側と鍵１側）に並ぶように配置される。
また、ハンマシャンク８の一部にはシャッタ１６が設けられる。シャッタ１６は、鍵１の押下に伴ってハンマ２が弦４に向かって動く際に、ハンマシャンク８が上方向へ移動することに伴い、光源１５０から光センサ１５１及び光センサ１５２へ向かう光を遮断する。これにより、光センサ１５１及び光センサ１５２が受光する受光量が変化する。ハンマセンサ１５は、受光量の変化量と、その変化量を検出する光センサ１５１、１５２の順序を検出することにより、弦４に向かって移動するハンマ２の動きを検出することができる。発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５が検出した検出結果に基づいて、光源１５０から光センサ１５１に照射された光がシャッタ１６によって遮断された時刻と、光源１５０から光センサ１５２に照射された光がシャッタ１６によって遮断された時刻との差と、光センサ１５１と光センサ１５２との距離とに基づいて、ハンマ２が打弦する速度を検出することができる。なお、光源１５０から光センサ１５１、１５２に照射された光がシャッタ１６によって遮断された時刻とは、シャッタ１６が光センサ１５１、１５２へ向かう光を遮断したことを示す検出信号を、発音時刻解析部３０が、ハンマセンサ１５から取得した時にタイマ６０によって計時された時刻である。また、発音時刻解析部３０は、シャッタ１６が光センサ１５１を通過する位置からハンマ２が弦４に衝突するときのシャッタ１６の位置との距離と、検出したハンマ２が打弦する速度とから弦打タイミングを計算する。キーセンサ１４及びハンマセンサ１５は、操作子動作検出部２０に対応する。

図３は、本発明の第一の実施形態におけるハンマの動作を説明する図である。
図３（ａ）は、鍵１の動作に基づいて鍵盤楽器１００が弱音を出力する場合の、鍵１に連動したハンマ２の動作と検出タイミングを説明する図である。図３（ａ）の縦軸は、ハンマ２の移動方向の位置を示し、横軸は時間を示している。ユーザが鍵1を押下する前は、ハンマ２は、Ｈ０の位置にある。この位置を基準位置Ｈ０と呼ぶ。ユーザが鍵１を押下すると、鍵1が押し下げられることに伴いハンマ２は、弦４に向かって移動し、打弦タイミング（時刻Ｔ３４）において弦４と衝突する。符号３６は、通常モードの場合にハンマセンサ１５がハンマ２の動作を検出する位置とタイミングを示している。この検出位置を位置Ｈ３６、検出タイミングを時刻Ｔ３６とすると、時刻Ｔ３６は、ハンマ２が弦４に衝突する寸前の位置に到達した時点に対応している。通常モードの場合、ハンマセンサ１５が、位置Ｈ３６においてハンマ２の通過を検出する。発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５の検出結果に基づいて、ハンマ２が弦４に衝突する寸前の位置における速度である打弦速度と、ハンマ２が弦４に衝突する時刻である打弦タイミングを計算する。そして、演奏情報出力部５０は、発音時刻解析部３０の計算結果である打弦タイミング（時刻Ｔ３４）が到来したときにユーザの押下した鍵１に対応する演奏信号を出力する。この打弦タイミングが通常出力タイミングである。

しかし、このような動作とすると、鍵盤楽器１００と接続された機器から音を発する場合に問題が生じることがあった。具体的には、ハンマの弦打による発音がされるまでに、機器への演奏信号の伝送や機器での演奏信号の信号処理が必要になるが、この演奏信号の伝送や演奏信号の信号処理がハンマの打弦による発音までに間に合わず、演奏信号に応じた音がスピーカから発音されるタイミングが、発音時刻解析部３０が計算したタイミング（時刻Ｔ３４）より遅れるという問題である。この場合、ハンマの打弦による発音の後に演奏信号に基づく発音がスピーカからなされることになる。本実施形態では、通常モードよりも早いタイミングで演奏信号の出力を行う先行モードを有することにより、演奏信号に基づく発音の遅延を低減する。

次に先行モードについて図３（ａ）を参照して説明する。符号３１は、先行モードの場合にハンマセンサ１５がハンマ２の動作を検出する位置とタイミングを示している。この検出位置を位置Ｈ３１、検出タイミングを時刻Ｔ３１とすると、ハンマセンサ１５は、位置Ｈ３１でハンマ２の動作を検出する。位置Ｈ３１は、ハンマ２の動作をより早いタイミングで検出できるように位置Ｈ３６よりも図２における基準位置Ｈ０に近い位置に設けられている。そして、発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５の検出結果に基づいてハンマ２の動作を解析し、打弦タイミング及び打弦速度を計算する。そして、演奏情報出力部５０は、打弦タイミングより設定受付部４０が記録した出力先行時間だけ早い先行出力タイミング（時刻Ｔ３３）に合わせて演奏信号を出力する。

本実施形態における先行モードでは、通常モードよりも早いタイミングでハンマ２の動作を検出する。そのため、例えば、ハンマセンサ１５は、従来設置されていた位置よりも下側（ハンマシャンク８により近い位置）に設けられる。または、シャッタ１６の端部を上方側（ハンマセンサ１５側）に向かって、光源１５０と光センサ（１５１、１５２）に近い位置まで延長する。これにより、ハンマセンサ１５は、ハンマ２が弦４に衝突する寸前の位置に到達する途中の段階で、ハンマ２の動作を検出する。例えば、ハンマセンサ１５は、基準位置Ｈ０と位置Ｈ３６との間の距離よりも短い距離である基準位置Ｈ０と位置３１との間の距離Ｌ３５において、ハンマ２の動作を検出する。

次に、図３（ｂ）を参照し、鍵盤楽器１００が強音を出力する場合について説明する。図３（ｂ）は、鍵盤楽器１００が強音を出力する場合におけるハンマ２の動作と検出タイミングを説明する図である。強音の場合、ユーザは、鍵１を弱音と比較して勢いよく押し下げる。この場合、ハンマ２の速度は、弱音を出力する場合に比べて速い。そして、ハンマ２が、基準位置Ｈ０から位置Ｈ３６に移動するまでの時間についても、弱音を出力する場合に比べて短い。そのため、ハンマ２の動作を検出してから出力先行時間が到来するまでの時間は、弱音を出力する場合に比べて短い。例えば、弱音を出力する場合、図３（ａ）に示すように、時刻Ｔ３１においてハンマ２の動作を検出し、出力先行時間に応じた時刻Ｔ３３において、演奏信号が出力される。これに対し、強音を出力する場合、図３（ｂ）に示すように、時刻Ｔ３２においてハンマ２の動作を検出し、出力先行時間に応じた時刻Ｔ３３において、演奏信号が出力される。このため、図３においては、強音を出力する場合、弱音を出力する場合に比べて、時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３２までの時間の分だけ、出力先行時間が到来するまでの時間が短い。このため、発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５の検出結果に基づいて得られるハンマ２の速度に応じて、ハンマ２の動作を検出してから演奏信号を出力するまでの時間を変更する。例えば、発音時刻解析部は、ハンマ２の速度が速いほど、ハンマ２の動作を検出してから演奏信号を出力するまでの時間を短く設定する。これにより、強音や弱音を発音する際、ハンマ２の速度が異なる場合であっても、ハンマ２の速度に応じたタイミングで、機器に演奏信号を到達させることができる。

そこで、本実施形態においては、ハンマセンサ１５は、基準位置Ｈ０から符号Ｌ３５が示す距離に対応する位置まで上昇したときに、つまり、位置Ｈ３２でハンマ２の動作を検出する。そして、発音時刻解析部３０が、ハンマ２の速度から打弦タイミングを計算する。演奏情報出力部５０は、打弦タイミング（時刻Ｔ３４）より出力先行時間だけ早い先行出力タイミング（時刻Ｔ３３）で演奏信号の出力を行う。強音の場合、ハンマの上昇は急激なため、検出タイミングである時刻Ｔ３２から先行出力タイミングＴ３３までの時間が短くなる。

なお、ハンマ２の動作を検出して出力タイミングを早める方法を例に説明を行ったが、キーセンサ１４を用いて検出した鍵１の動作に基づいて、演奏信号の出力タイミングを制御してもよい。より具体的には、キーセンサ１４が検出した光量とその変化に基づいて、発音時刻解析部３０が、鍵１の位置や押下速度を計算し、通常出力タイミングを予測する。そして、演奏情報出力部５０が、通常出力タイミングよりも出力先行時間だけ早い先行出力タイミングにおいて、演奏信号を出力する。
また、ペダルの操作状態を検出するペダルセンサの検出結果を機器へ出力するタイミングを制御するようにしてもよい。例えばダンパ６が弦４から離れるまでの位置に到達する前の段階でペダルが踏み込まれている位置や速度を検出し、発音時刻解析部３０が、踏み込まれたペダルに応じた演奏内容を示す演奏信号を出力する通常出力タイミングを予測する。そして、演奏情報出力部５０が、通常出力タイミングよりも出力先行時間だけ早い先行出力タイミングにおいて、演奏信号を出力する。

図４は、本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器の動作を説明するフローチャートである。
図４を用いて、本実施形態に係る鍵盤楽器１００からの演奏音の先行出力処理について説明する。
まず、ユーザが、設定受付部４０から、動作モードを先行モードに設定する指示を入力し、また、現在の演奏環境における出力先行時間を設定する。出力先行時間は、接続する対象の機器に応じて変更することができる。例えば、ユーザは鍵盤楽器１００に無線によって接続されるヘッドフォンを機器として用いる場合、「ヘッドフォン」を表すボタンを押下する。演奏情報出力部５０は、設定受付部４０を介して「ヘッドフォン」が指定されると、この機器に対応して記憶された「１０ミリ秒」を記憶部７０から読出し、出力先行時間として設定する（ステップＳ１）。

次にユーザが鍵盤楽器１００を用いて演奏を開始すると、鍵１が操作されるごとにハンマセンサ１５がハンマ２の動作を検出する（ステップＳ２）。ハンマセンサ１５は、光センサ１５１、１５２によってシャッタ１６の通過を検出すると、それぞれの光センサが検出する度に検出信号を、発音時刻解析部３０へ出力する。
発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５の検出結果に基づいてハンマ２の打弦速度と打弦タイミングを計算する（ステップＳ３）。発音時刻解析部３０は、計算した打弦タイミングと、ユーザが押下した鍵１の識別子と、ハンマ２の速度とを演奏情報出力部５０へ出力する。

演奏情報出力部５０は、打弦タイミング（打弦予想時刻）と先行出力時間とに基づいて、打弦タイミングより出力先行時間だけ早い時刻である先行出力タイミングを計算する。そして、演奏情報出力部５０は、出力タイミングを調整する（ステップＳ４）。具体的には、演奏情報出力部５０は、タイマ６０が示す時刻が計算した先行出力タイミングとなるまで演奏信号の出力を待機し、発音時刻解析部３０から取得したユーザが押下した鍵１の識別子と、ハンマ２の速度とから、鍵操作に応じた演奏情報を示す演奏信号を生成する。そして、計算した先行出力タイミングが到来すると、演奏情報出力部５０は、生成した演奏信号を出力する（ステップＳ５）。

本実施形態によれば、光センサが検出した情報に基づいて、ハンマ２が動作した場合の打弦タイミングを計算し、その時刻よりも出力先行時間だけ早いタイミングで演奏信号を出力するように制御を行う。それによって、鍵盤楽器１００に機器を接続し、その機器から演奏信号を出力するような場合でも、機器を介することに起因する遅延が、出力タイミングを早めた分の時間で相殺される。従って、機器からの演奏信号の出力の遅れが生じにくくなるという効果が得られる。また、本実施形態によれば、演奏の途中における複数段階での鍵の動作を検出することで、例えば鍵の軌道を予測するような複雑な計算を必要とせず、簡単な演算で演奏信号の出力タイミングを計算することができる。

図５は、本発明の第一の実施形態における鍵盤楽器１００と機器とが接続された演奏システムの構成を表す図である。
図５（ａ）は、鍵盤楽器１００とヘッドフォン５３とを無線によって接続する場合を表す構成図である。ワイヤレスオーディオ送信器５１は、鍵盤楽器１００に接続され、鍵盤楽器１００の演奏情報出力部５０から出力される演奏信号を取得し、無線によってワイヤレスオーディオ受信器５２へ送信する。ワイヤレスオーディオ受信器５２は、ワイヤレスオーディオ送信器５１から送信される演奏信号を受信する。このワイヤレスオーディオ受信器５２は、ヘッドフォン５３内に設けられる場合もある。ヘッドフォン５３は、ワイヤレスオーディオ受信器５２が受信した演奏信号に基づく音を放音する。
ここで、鍵盤楽器１００が、通常モードにおいて、ハンマ２が弦４に衝突する寸前の時刻Ｔ３６（図３（ａ））においてハンマ２の動作を検出し、演奏信号を演奏情報出力部５０から出力する。この演奏信号が時刻Ｔ３４における打弦タイミングからワイヤレスオーディオ送信器５１、ワイヤレスオーディオ受信器５２を介してヘッドフォン５３によって放音されるタイミングまでに、送受信にかかる処理を行う伝達時間（例えば、１２ミリ秒）が必要となる。伝達時間が長引くと、鍵盤楽器において押鍵してからヘッドフォンで演奏信号に基づく音が放音されるまでの遅延時間が増大するため、ユーザにとって違和感が生じる場合がある。これに対し、先行モードでは、時刻Ｔ３４（図３（ａ））よりも出力先行時間（例えば１０ミリ秒）だけ早い時刻Ｔ３１において演奏信号を演奏情報出力部５０から出力する。これにより、鍵盤楽器１００において押鍵されてからヘッドフォン５３で演奏信号に基づく音が放音されるまでの時間を２ミリ秒程度まで短縮することができるため、遅延時間を低減することができる。これにより、ユーザにとって違和感を生じにくくすることができる。

次に、図５（ｂ）は、鍵盤楽器１００とＭＩＤＩ音源５６とを無線によって接続する場合を表す構成図である。ワイヤレスＭＩＤＩ送信機５４は、鍵盤楽器１００に接続され、鍵盤楽器１００の演奏情報出力部５０から出力される演奏信号であるＭＩＤＩデータを取得し、無線によってワイヤレスＭＩＤＩ受信器５５へＭＩＤＩデータを送信する。ワイヤレスＭＩＤＩ受信器５５は、ワイヤレスＭＩＤＩ送信機５４から送信されるＭＩＤＩデータを受信する。ＭＩＤＩ音源５６は、ワイヤレスＭＩＤＩ受信器５５が受信したＭＩＤＩデータに応じてアナログのオーディオ信号を出力し、スピーカから放音する。鍵盤楽器１００は、装置としてＭＩＤＩ音源５６が接続された場合であっても、ＭＩＤＩデータを出力先行時間だけ早い時刻において演奏情報出力部５０から出力することができる。これにより、ＭＩＤＩデータを無線によって通信する場合であっても、鍵盤楽器１００において押鍵されてからＭＩＤＩ音源５６を介してスピーカから放音されるまでの時間を短縮することができる。

次に、図５（ｃ）は、複数の鍵盤楽器１００をインターネットを介して接続する場合を表す構成図である。ここでは、鍵盤楽器１００としての鍵盤楽器１００Ａと鍵盤楽器１００Ｂとが、インターネットセッション装置５７Ａ、インターネットセッション装置５７Ｂとを介して接続される。また、ヘッドフォン５３Ａは、インターネットセッション装置５７Ａに接続され、鍵盤楽器１００Ａの演奏者に装着される。ヘッドフォン５３Ｂは、インターネットセッション装置５７Ｂに接続され、鍵盤楽器１００Ｂの演奏者に装着される。例えば、この構成によって、複数の鍵盤楽器１００をインターネットを介して接続し、遠隔地にいる演奏者どうしでセッションを行うことが可能である。

この構成において、鍵盤楽器１００Ａにおける演奏内容に応じた演奏信号は、インターネットセッション装置５７Ａからインターネットを介してインターネットセッション装置５７Ｂへ送信される。そしてこの演奏信号は、ヘッドフォン５３Ｂによって、鍵盤楽器１００Ｂの演奏による音とともに放音される。鍵盤楽器１００Ｂにおける演奏内容に応じた演奏信号は、インターネットセッション装置５７Ｂからインターネットを介してインターネットセッション装置５７Ａへ送信される。そしてこの演奏信号は、ヘッドフォン５３Ａによって、鍵盤楽器１００Ａの演奏による音とともに放音される。ユーザＡ、ユーザＢは、それぞれ、自身の演奏音と相手側の演奏音との両方をヘッドフォン５３Ａあるいはヘッドフォン５３Ｂによって聞きながら演奏することができる。
ここで、通常モードにおいて鍵盤楽器１００Ａと鍵盤楽器１００Ｂとの間において演奏信号の送受信にかかる時間が３０ミリ秒かかる場合、相手側の演奏信号に基づく音がヘッドフォン５３Ａあるいはヘッドフォン５３Ｂから放音されるまで、３０ミリ秒の遅延時間が生じる。そうすると、セッションをしにくい場合がある。これに対し、先行モードでは、演奏信号を出力先行時間（例えば３０ミリ秒）だけ早い時刻において相手側の鍵盤楽器（１００Ａあるいは１００Ｂ）から出力する。これにより、インターネットを介したセッションを行う場合であっても、一方の演奏者による演奏音が他方の演奏者側に放音されるまでの時間を短縮することができる。また、自身の演奏音については、演奏タイミングに合わせて放音される。このため、複数の鍵盤楽器１００をインターネットを介して接続してセッションを行う場合であっても、自身の演奏音と遠隔地にいる相手側の演奏者の演奏音との両方を、実際の演奏タイミングにより近いタイミングで放音することができる。

なお、図５（ｃ）において、インターネットセッション装置を用いた構成の他に、次のような構成でもよい。つまり、鍵盤楽器１００Ａ、１００Ｂが演奏信号としてＭＩＤＩデータを出力し、ＭＩＤＩ送信器でそのＭＩＤＩデータをセッション相手先へ送信する。セッション相手の環境では、ＭＩＤＩ受信機がＭＩＤＩデータを取得し、ＭＩＤＩ音源を介して発音する。

このようにして、演奏内容に応じた発音をさせるタイミングが遅れてしまうことを低減することができる。演奏内容に応じた発音としては、例えば、演奏内容が鍵を押下する操作である場合、その鍵に対応した音を機器において発音するタイミングが鍵盤楽器１００において、発音されるタイミングにより近づく。また、例えば、演奏内容がダンパペダルを踏み込む操作である場合、機器においてダンパペダルを踏み込む操作の効果に応じた発音がなされる。

＜第二の実施形態＞
次に、図６を用いて、第二の実施形態について説明する。
図６は、本発明の第二の実施形態におけるハンマの動作を説明する図である。
第二の実施形態では、発音時刻解析部３０が、ハンマ２の動作に基づいて打弦タイミングを予測する検出点を複数にした点が第一の実施形態と異なる。図６の例では、光センサが５つ設けられた場合に対応している。符号３１ａ〜３１ｄは、本実施形態におけるハンマセンサ１５が、ハンマ２の動作を検出する位置とタイミングを示している。また、例えば、符号３１ａの示す位置をＨ３１ａ、時刻をＴ３１ａとする。符号３１ｂ〜３１ｄについても同様である。位置３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、光センサを設ける位置を示している。

ハンマセンサ１５は、光センサが備えられた各検出点をシャッタ１６が通過する度に、発音時刻解析部３０にハンマ２の通過を検出したことを通知する。発音時刻解析部３０は、検出結果を取得すると、例えば、１つ前の検出点を通過してから今回の検出点を通過するまでに掛かった時間から、ハンマ２の速度と打弦タイミングを計算する。また、発音時刻解析部３０は、各検出点間の距離と計算したハンマ２の速度から、次の検出点をハンマ２が通過する次ポイント通過タイミングを計算する。このように、発音時刻解析部３０は、ハンマセンサ１５から検出結果を取得すると、取得した検出結果に基づいて、当該検出結果が得られた時刻の次に検出結果が得られる時刻である予測時刻と、打弦タイミング（通常出力タイミング）とを算出する。
発音時刻解析部３０は、ハンマ２が検出点を通過する度に、最新の検出情報に基づいてこれらの計算を行うと、打弦タイミングと、次ポイント通過タイミングとを演奏情報出力部５０へ出力する。
また、発音時刻解析部３０は、ユーザが押下した鍵１の識別子と、ハンマ２の速度とを演奏情報出力部５０へ出力する。

演奏情報出力部５０は、設定受付部４０が記録した出力先行時間情報を読み出し、発音時刻解析部３０から打弦タイミングの情報を取得する度に、取得した打弦タイミングから出力先行時間だけ早い時刻（先行出力タイミング）を計算する。そして、演奏情報出力部５０は、先行出力タイミングと、発音時刻解析部３０から取得した次ポイント通過タイミングとを比較し、次ポイント通過タイミングの方が遅い時刻を示していれば、今回計算した先行出力タイミングで出力を行うことを決定する。そして、演奏情報出力部５０は、決定した先行出力タイミングに至ると、演奏信号の出力を行う。

鍵１の押下に伴うハンマ２の速度は、放音する音量に応じて異なるため一定ではない。鍵１の押下の仕方によっては、ハンマ２の速度は途中から増加する場合もある。従って、より通常出力タイミングに近い時刻において検出されたハンマ２の速度に基づいて、打弦タイミングを予測した方がより正確な打弦タイミングを予測することができる。例えば、弱音の場合、位置Ｈ３１ｄの光センサで検出した情報に基づいて、打弦タイミングを予測しても、先行出力タイミングに間に合う可能性がある。その場合、通常出力タイミングに近い時刻Ｔ３１ｄにおいて、打弦タイミングを予測した方が、より正確な打弦タイミングを予測できると考えられる。また、より正確な打弦タイミングに基づいて計算した先行出力タイミングに演奏信号を出力できれば、機器からの演奏音の発音の遅延を低減する精度も増すと考えられる。従って、本実施形態では、各検出点を通過するごとに、次の検出点を通過するタイミングと、直前の検出点で計算した先行出力タイミングとを比較し、次の検出点の通過を待つと、先行出力タイミングにおける演奏信号の出力が間に合わなくなるかどうかを判定する。そして、先行出力タイミングに間に合うと判定される間は、先行出力タイミングの決定を保留し、先行出力タイミングにおける演奏信号の出力が間に合わなくなる一つ前である場合、その先行出力タイミングにおいて演奏信号を出力する。

本実施形態によれば、第一の実施形態における効果に加えて、より弦打タイミング（通常出力タイミング）に近い時刻での操作子の動作を検出することにより、より正確に弦打タイミングを予測することができる。そして、その弦打タイミングに基づいて、先行出力タイミングを計算するので、より正確な先行出力タイミングで演奏信号を出力することができる。

なお、演奏情報出力制御装置は、発音時刻解析部３０と、設定受付部４０と、演奏情報出力部５０と、タイマ６０と、記憶部７０と、を有するようにして構成することができる。そして、その演奏情報出力制御装置を、鍵盤楽器１００に組み合わせて用いることができる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記で説明したハンマ２の動作の検出方法は、一例である。他の実施形態として、光センサが１つだけ設けられており、シャッタ１６が、光源から光センサに向かう光を遮ることで変化する、光センサが検出する光量に応じて、ハンマ２の打弦速度や打弦タイミングを計算してもよい。さらに、他の実施形態として、特開２００３−５７５４号公報に記載されているような、グレースケールを用いてハンマ２の打弦速度や打弦タイミングを計算してもよい。また、鍵盤楽器１００はピアノに限らず、上述した通常出力タイミングにおいて演奏情報を出力するように構成された電子ピアノに本発明を適用してもよい。

１０・・・演奏インターフェイス、２０・・・操作子動作検出部、３０・・・発音時刻解析部、４０・・・設定受付部、５０・・・演奏情報出力部、６０・・・タイマ、７０・・・記憶部、８０・・・ＣＰＵ

Claims (5)

1. 鍵盤楽器の操作子が演奏操作されている際に、演奏インターフェイスの位置を複数回検出する検出部と、
   前記検出部による演奏インターフェイスの位置の検出結果に基づいて、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出する発音時刻解析部と、
   前記操作子の検出結果が得られると、前記発音時刻よりも前に、前記操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を出力する演奏情報出力部と、
   を有する演奏情報出力制御装置。
2. 前記演奏情報出力部は、
   前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われるまでの時間に応じて定められる出力先行時間に基づいて、前記発音時刻よりも前記出力先行時間分だけ前の時刻である先行出力時刻が到来した際に、前記演奏情報を出力する
   請求項１に記載の演奏情報出力制御装置。
3. 前記発音時刻解析部は、前記操作子が演奏操作される途中の複数の段階において検出した検出結果を当該検出する毎に取得し、該取得した検出結果に基づいて、当該検出結果が得られた時刻の次に検出結果が得られる時刻である予測時刻と、前記発音時刻とを算出し、
   前記演奏情報出力部は、前記発音時刻に基づく前記先行出力時刻が、前記予測時刻よりも前である場合、当該先行出力時刻が到来した際に、前記演奏情報を出力する
   請求項２に記載の演奏情報出力制御装置。
4. 複数の操作子と、
   請求項１から請求項３の何れか１項に記載の演奏情報出力制御装置と、
   を有する鍵盤楽器。
5. 鍵盤楽器の操作子が演奏操作されている際に、演奏インターフェイスの位置を複数回検出する検出部から、前記操作子の検出結果を取得し、
   前記検出結果に基づいて、前記操作子の演奏操作に応じた発音が行われる時刻である発音時刻を算出し、
   前記操作子の演奏状態の検出結果が得られると、前記発音時刻よりも前に、前記操作子の演奏操作に対応した演奏内容を表す演奏情報を出力する
   演奏情報出力制御装置の制御方法。

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